DE3821409A1 - Orthese oder prothese fuer die koordinierende gliedmassenbewegung - Google Patents

Orthese oder prothese fuer die koordinierende gliedmassenbewegung

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Description

Die Erfindung bezieht sich unter einigen Gesichtspunkten auf Prothesen oder Orthesen zur Unterstützung der Gliedmaßenbewegung bei paraplegi­ schen Personen oder bei Personen mit gelähmten oder fehlenden Glie­ dern. Die Erfindung bezieht sich auch unter einem weiteren Aspekt auf eine Vorrichtung, die bei einer solchen Orthese oder Prothese gebraucht werden kann.
Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Gehprothese mit Wechsel­ bewegung.
Die Gehprothese mit Wechselbewegung, die von der Louisiana State Uni­ versity entwickelt worden ist (Louisiana State University Reciprocating Gait Orthosis = LSURGO), weist bekanntlich Mittel auf, die eine linke und eine rechte Beinschiene in der Weise zusammenkoppeln, daß das Ein­ beugen der Hüfte in einer der Beinschienen das Strecken des Hüftgelenks in der anderen verursacht, so daß eine koordinierte Bewegung der Beine und somit ein Gang mit Wechselbewegung möglich ist. Jede Beinschiene umfaßt ein Drehgelenk an der Hüfte und die beiden Hüftgelenke sind durch zwei Kabel gekoppelt.
Eine Gliedmaßenanordnung, bei der zwei künstliche Gliedmaßen unterein­ ander durch zwei Kabel verbunden sind, um die Bewegung der Gliedmaßen zu koordinieren, ist ebenfalls aus der GB-A-11 88 647 (Hartley) bekannt.
Während die LSURGO-Prothese gut arbeitet, verursacht die Verwendung der beiden Kabel Komplikationen bei der Herstellung der Orthese.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Orthese mit Wechselschritt­ bewegung geschaffen, bei der die Hüftgelenke durch ein einziges Schiebe-/Zieh-Teil gekoppelt sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfaßt ein Schiebe-/Zieh-Teil in der Form eines Innenkabels und zwei Röhren, wobei das eine innerhalb des anderen liegt, und die sich zusammen bewegen. Ein solches Teil wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Gehprothese mit Wechselschrittbe­ wegung verwendet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Or­ these oder Prothese, die die Bewegung zwischen zwei Teilen desselben Gliedes koordiniert und unterstützt. Ein weiterer Aspekt bezieht sich bei­ spielsweise auf die Unterstützung einer paraplegischen oder gelähmten Person bei der Bewegung zwischen einer Sitzhaltung und einer Stehposi­ tion.
Eine Vielzahl unterschiedlicher Anordnungen sind bekannt, die eine Feder oder ein elastisches oder nachgiebiges Teil aufweisen, das mit einem künstlichen Kniegelenk verbunden ist, um das Strecken eines künstlichen Beines oder das Strecken eines Beines einer gelähmten Person zu unter­ stützen. Die bekannten Vorrichtungen arbeiten jedoch nur an oder über dem einen Kniegelenk. Beispiele solcher Vorrichtungen sind in GB-A-2 0 04 753 (Blatchford) und GB-A-8 13 501 (Cresswell) zu finden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Orthese oder Pro­ these für koordinierte Bewegung um zwei Gelenke desselben Gliedes bereitgestellt, welche ein Gliedteil mit Schwenkgelenken an den jeweiligen Enden aufweist, an denen das Glied mit weiteren Teilen verbunden ist. Die Orthese oder Prothese weist des weiteren ein Koordinationsteil auf, das schwenkbar an die weiteren Teile für eine koordinierende Rotation von einem der beiden weiteren Teile um eines der Gelenke vorgesehen ist, wobei das andere der weiteren Teile um das andere Gelenk rotiert. Des weiteren sind Federmittel vorgesehen, die die Orthese oder Prothese in eine bestimmte Stellung drücken.
Die Erfindung wird des weiteren anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht einer Orthese gemäß der Erfindung, die einem paraplegi­ schen Patienten angelegt ist.
Fig. 2 bis 16 Jeweils Seitenfront und Schnittansichten durch verschiedene Teile der Orthese;
Fig. 17 Eine Seitenansicht einer Ausführungsva­ riante der in den Fig. 1 bis 16 gezeig­ ten Orthese und
Fig. 18 bis 24 Eine weitere Ausführungsvariante der in Fig. 17 gezeigten Ausführungsform.
Die in Fig. 1 illustrierte Gehorthese mit Wechselbewegung weist linke und rechte Beinschienen auf, die untere Stahlteile 10 (siehe Fig. 8 bis 10) und obere Stahlteile 12 (siehe Fig. 5 bis 7) aufweisen. Jedes der Stahlteile ist jeweils mit Ösen 14, 16 versehen, durch die eine Nabe 18 verläuft (siehe Fig. 16), so daß die oberen und unteren Stahlteile schwenkbar miteinander verbunden sind. Die Nabe weist ein Innengewinde 20 auf, so daß sie ein Lager mit Gewinde oder eine Lagerschraube 22 (siehe Fig. 15) aufnehmen kann. Die Nabe 18 erstreckt sich durch Axial­ rollenlager 21 in dem Stahlteil 10, die sich nach außen gegen eine gehär­ tete Stahlbuchse und den Kopf der Schraube 22 und nach innen gegen eine gehärtete Stahl-Abdeckscheibe 25 abstützen.
Jede Nabe 18 und ihre entsprechende Lagerschraube 22 bilden zusammen ein Hüftgelenk, durch das die oberen und unteren Stahlteile verbunden werden. Die Hüftgelenke sind auf jeder Seite des Patienten angeordnet. Die beiden unteren Stahlteile sind über ein einziges Schiebe-/Zieh-Teil 28 zusammengekoppelt, von welchem ein Ende am besten in Fig. 11 zu erkennen ist. Das andere Ende des Teils 28 ist identisch. Das Schiebe-/ZiehTeil 28 bewegt sich mit Spiel innerhalb eines rohrförmigen Stahlträgers 36, der an einem Rückenband 38 befestigt ist.
Jedes untere Stahlteil 18 kann von dem Schiebe-/Zieh-Teil und so von dem anderen unteren Stahlteil unter Verwendung eines Verriegelungsbolzens 24 und einer Arretierplatte 26 (siehe Fig. 12 bis 14) abgekoppelt werden. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist dieser Verriegelungs­ bolzen durch eine Feder 26 belastet. Die Feder 26 drückt den Verriegelungsbolzen nach oben in eine Ausnehmung 44 in der Arretier­ platte 46 (siehe Fig. 12 und 13). Die Arretierplatte 46 ist zwischen die Stahlteile rings um die Buchse 23 eingefügt. Die Platte 46 weist einen Kopf 47 auf, der auf einer geneigten Endfläche des Stahlteiles 10 ruht, wenn der Verriegelungsbolzen das Stahlteil mit der Platte verriegelt. Bei Entriegelung kann die Platte 46 gegen den Uhrzeigersinn (bezogen auf die Darstellung der Fig. 2) in Bezug auf das untere Stahlteil 10 drehen.
Das Schiebe-/Zieh-Teil weist ein inneres Metallkabel 30 auf, das von zwei Polyamid(Nylon)-Röhren 32 und 34 umgeben ist. Die äußere Nylon­ röhre 34 sitzt dicht auf der inneren Nylonröhre 32 und die innere Nylonröhre umschließt dicht das innere Kabel 30, so daß sie sich zusammen bewegen können.
Das Kabel weist endseitig einen Beschlag 40 auf. Zwischen dem (Eisen)-Beschlag und dem inneren Rohr 32 befindet sich ein Metallrohr 39 mit Außengewinde, durch das das Kabel verläuft. Das Metallrohr erstreckt sich in das äußere Rohr und eine Justiermutter 37, die auf das Metallrohr geschraubt ist, schlägt am Ende des äußeren Rohrs 34 an, um jegliches Spiel des äußeren Rohres zu vermeiden. Ein Kugelgelenk 42 ist auf das äußere Rohr 39 geschraubt. Das Kugelgelenk ist auch an dem oberen Ende des unteren Stahlteils 10 (siehe Fig. 3 und 4) befestigt. Hieraus folgt, daß eine Gehbewegung einer Beinschiene die andere Bein­ schiene in der entgegengesetzten Richtung infolge der Kopplung über das Schiebe/Zieh-Teil 28 bewegt.
Hieraus ist ersichtlich, daß die in den Fig. 1 bis 16 dargestellte Geh­ orthese einfach aufgebaut ist, was bedeutet, daß sie leichter und billiger herzustellen ist und sich problemfrei beim Gebrauch durch den Patienten erweist.
Fig. 17 zeigt zu Erläuterungszwecken eine "Auf- und Ab"-Orthese oder Prothese, die einen paraplegischen Patienten oder einen Patienten mit einem gelähmten oder fehlenden Glied (Hand oder Fuß) beim sich Setzen aus dem Stehen und beim Aufstehen aus der Sitzposition unterstützt. Die Orthese der Fig. 17 ist zu Erläuterungszwecken als Modifikation der Gehorthese mit Hin- und Herbewegung gemäß Fig. 1 bis 16 gezeigt. Sie weist jedoch für sich erfinderische Eigenschaften auf, wobei das in der Orthese gemäß Fig. 17 verwirklichte Konzept allgemeiner als nur in einer Gehorthese mit Wechselbewegung anwendbar ist.
Die in Fig. 17 gezeigte Orthese weist das obere Stahlteil 12, das untere Stahlteil 10 und ein unteres Stahlbeinteil 19, ähnlich denjenigen in Fig. 1, auf. Die oberen und unteren Stahlteile 12 und 10 sind schwenkbar über ein Hüftgelenk, wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt, gekoppelt, mit Aus­ nahme einer Modifikation der Arretierplatte 46, die in Fig. 17 einen Fortsatz oder oberen Hebel 101 aufweist, der entweder einstückig mit der Arretierplatte ausgebildet oder an der Arretierplatte 46 befestigt ist. Das untere Stahlbein 19 ist an das untere Stahlteil 10 über ein Kniege­ lenk 142 gekoppelt.
Eine Hüft-Knie-Verbindungsstange 121 ist bei 201 an das äußere Ende des oberen Hebels 101 angelenkt und erstreckt sich von dort nach unten. Das untere Ende der Hüft-Knie-Verbindungsstange 121 ist bei 221 an die unte­ re Platte 141 angelenkt, die auf dem unteren Stahlbein 19 unterhalb des Kniegelenks 142 der Orthese angeformt oder dort befestigt sein kann. An der unteren Platte 141 ist bei 241 eine Stange 261 angelenkt, die sich in ein Federgehäuse 161 hinein erstreckt und die eine Einstellmutter 281 an ihrem inneren Ende aufweist, um die Kompression der wendelförmigen Fe­ der 301 einzustellen. Das obere Ende des Federgehäuses 161 ist an dem unteren Stahlteil 10 der Orthese bei 321 angelenkt. Das Hüftgelenk, das untere Stahlteil 10, das Kniegelenk 142, die untere Platte 141, der obere Hebel 101 und die Verbindungsstange 121, die an der Platte 141 und dem Hebel 101 angelenkt ist, bilden eine Parallelogrammanordnung, die die Bewegung um das Hüftgelenk mit der Bewegung um das Kniegelenk kop­ pelt. Die Feder 301 hält das Parallelogramm in der Position, die der Steh­ haltung des Benutzers entspricht.
Wenn der Benutzer sich zu setzen wünscht, wird der Bolzen 24 bewegt, um das untere Stahlteil 10 von der Arretierplatte zu trennen. Die Arre­ tierplatte kann dann relativ zu dem unteren Stahlteil um das Hüftgelenk rotieren. Die Verbindungsstange 121 zieht dann auf der unteren Platte 141 nach oben, wobei das Kniegelenk gedreht und die Feder 301 komprimiert wird. Auf diese Weise wird der Patient beim sich Hinsetzen aus einer Stehhaltung dadurch unterstützt, daß die Feder die Abwärts­ bewegung des Patienten steuert. In der gleichen Weise unterstützt die Feder auch beim Aufstehen aus der Sitzposition.
Die Feder 301 und ihr Gehäuse 161 können viele verschiedene Formen an­ nehmen. Sie könnte beispielsweise durch ein elastisches Teil oder durch eine Zugfeder ersetzt werden, die oberhalb der Mutter 281 angeordnet wird. Eine Druckfeder ist jedoch sicherer. Die Feder und ihr Gehäuse könnten innerhalb des Parallelogramms auch an anderen Stellen als an der in Fig. 17 gezeigten, angeordnet sein.
Bei der in Fig. 17 gezeigten Bauweise ist keine Verriegelung in der Standposition erforderlich, weil die Verriegelung 24 zwischen der Arretier­ platte und dem unteren Stahlteil zusammen mit der Stange 121 das Knie verriegelt.
Die Fig. 18 bis 24 zeigen eine Ausführungsvariante der in Fig. 17 ge­ zeigten Orthese.
Bei der Orthese der Fig. 18 bis 24 weist die Verbindungsstange 121 die Form eines Bowdenzugs 342 auf, genauer gesagt, die Verbindungs­ stange ist durch einen Bowdenzug oder dgl. ersetzt. Eine Arretierung 282, 382, 402 ist vorgesehen, um die gegeneinander beweglichen Teile 10 und 19 der Orthese oder Prothese in zwei oder mehreren Auswahlpositio­ nen zu arretieren.
Die in Fig. 18 dargestellte Orthese weist ein unteres Stahlteil 10, das Stahlteil und das untere Stahlbein 10, 19 miteinander schwenkbar verbun­ den sind.
Die Feder 301 und ihr Gehäuse 161 weisen die Form einer Teleskopanord­ nung auf, die an ihrem unteren Ende 241 an der unteren Platte 141 an­ gelenkt ist und die an ihrem oberen Ende mit einem Kugelgelenkanschluß 222 versehen ist, der die Verbindung mit einem Vorsprung auf dem unte­ ren Stahlteil 10 herstellt. Die wendelförmige Druckfeder 301 innerhalb der Teleskopanordnung drückt das Kniegelenk 142 in eine Position, in der das untere Stahlbein 19 sich im wesentlichen in der gleichen Richtung wie das untere Stahlteil 10 erstreckt. In Fig. 18 ist die untere Platte ein integrales Teil mit dem Kniegelenk 142.
Ein Arretierhebel 282 ist schwenkbar bei 302 auf der unteren Platte 141 montiert und weist an seinem äußeren Ende 322 einen Gelenkanschluß für den Bowdenzug 342 auf. Das innere Ende des Hebels 282 hat die Form einer Nase 362, die in Eingriff mit ihr gegenüberliegenden, beabstandeten ersten und zweiten Schultern 382 und 402 an dem unteren Ende des unte­ ren Stahlteils 10 tritt. Ein Ausrasten der Arretiernase 362 aus der ersten Schulter 382 erlaubt die Bewegung des unteren Stahlbeines 19 winkelmäßig um das Kniegelenk 142 in Bezug auf das obere Stahlteil 10.
Die zweite Schulter 402 an dem unteren Ende des oberen Stahlteiles 10 kann ebenfalls mit der Arretiernase 362 in Eingriff gebracht werden. Ein solches Eingreifen findet statt, wenn das untere Stahlbein 19 sich in eine Lage bewegt hat, wo es etwa im rechten Winkel zu dem unteren Stahlteil 10 steht. Dies entspricht einer Sitzposition einer Person, die die Orthese benutzt.
Eine federbelastete Kugel 422 wirkt auf ein Ende des Arretierhebels 282 in einer solchen Weise ein, daß die Arretiernase nach oben in Eingriff mit den Schultern gebracht wird.
Das obere Ende des Kabelzugs 342 ist mit dem oberen Hebel 101 der Arretierplatte 46 verbunden.
Wenn der Benutzer ausgehend von einer Stehhaltung sich zu setzen wünscht, wird die Arretierplatte 46 von dem unteren Stahlteil wie be­ schrieben gelöst. Es erfolgt eine Drehung der Arretierplatte durch den Benutzer, danach zieht dieser an dem Zug 342, wodurch der Arretier­ hebel 282 aus der Schulter 382 ausrastet und die Rotationsbewegung des unteren Stahlbeines 19 um das Kniegelenk 142 erfolgt gegen die Feder 301, die auf diese Weise die Abwärtsbewegung des Benutzers steuert. Der Hebel greift in die Schulter 402 ein und verhindert so, daß die Feder das Bein geradestellt. Beim Aufstehen zieht der Benutzer an dem Kabel 342, um den Hebel 282 von der Schulter 402 zu lösen, so daß die Feder die Aufstehbewegung unterstützt. Der Zug 342 koordiniert die Bewegung um das Hüftgelenk mit der Bewegung um das Kniegelenk.
Die Fig. 19 bis 24 zeigen Details der Orthese: Insbesondere geht aus Fig. 22 hervor, daß das Kniegelenk 142 an dem unteren Ende des unteren Stahlteils 10 ein Axialrollenlager 442 und ein Radialrollenlager 462 aufweist. Ein solches Gelenk kann bei der Orthese der Fig. 17 benutzt werden.
Wenngleich die Erfindung im Zusammenhang mit einer Orthese erläutert worden ist, kann sie ebenfalls bei einer Prothese angewandt werden.

Claims (24)

1. Orthese oder Prothese für die koordinierende Bewegung um zwei Gelenke desselben Körpergliedes, mit einem Gliedmaßenteil (10), das zwei Drehgelenke (22, 142) an seinen jeweiligen Enden aufweist, über die das Gliedmaßenteil (10) mit weiteren Teilen (46, 141) verbunden ist, ge­ kennzeichnet durch ein Koordinierungsteil (121), das an die weiteren Teile (46, 141) für eine koordinierende Rotation eines (46) der weiteren Teile um eines der Gelenke (22) unter Rotation des anderen (141) der weiteren Teile um das andere Gelenk (142) gekoppelt ist, und mit elastischen Mitteln (161, 301), die die Orthese oder Prothese in eine bestimmte Stellung drücken.
2. Orthese oder Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Teile Hebel (46, 141) aufweisen, die an entsprechenden Gelenken drehbar sind, und daß das Koordinierungsteil an den Hebeln ent­ fernt von deren Gelenkpunkten angelenkt (201, 221) ist.
3. Orthese oder Prothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel (161, 301) einen der Hebel (141) mit dem Glied­ maßenteil (10) verbinden.
4. Orthese oder Prothese nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch Mittel (24) zur lösbaren Befestigung einer (46) der beiden Teile in Bezug auf das Gliedmaßenteil (10).
5. Orthese oder Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Koordinierungsteil eine Verbindungs­ stange (10) ist.
6. Orthese oder Prothese nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Koordinierungsteil ein Kabel (342) umfaßt.
7. Orthese oder Prothese nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Koordinierungsteil (342) an den einen (141) der Hebel durch einen weiteren Hebel (282) gekoppelt ist, der lösbar in Eingriff mit dem ihm zu­ geordneten Gelenk steht, um dieses zu arretieren.
8. Orthese oder Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die elastischen Mittel auf die Orthese oder Prothese ausgeübte Kraft einstellbar (281) ist.
9. Orthese oder Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Gehorthese oder künstliches Bein konstruiert ist, wobei die Gelenke Hüft- und Kniegelenke sind.
10. Orthese oder Prothese nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Ar­ retiermittel (24), um lösbar das weitere Teil (46), das dem Hüftgelenk (22) zugeordnet ist, mit dem Gliedmaßenteil (10) zu verriegeln.
11. Gehorthese oder Gehprothese mit Wechselbewegung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie zwei Orthesen oder Prothesen gemäß Anspruch 9 oder 10 aufweist, die über Mittel (36) gekoppelt sind, welche Mittel bewirken, daß eine der Orthesen oder Prothesen sich in einer zur Bewegung der anderen Orthese oder Prothese komplementären Weise bewegt.
12. Gehorthese oder Gehprothese mit Wechselbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüftgelenke durch ein einziges Schiebe-/Zieh-Teil (Fig. 11) gekoppelt sind.
13. Orthese oder Prothese nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebe-/Zieh-Teil die Form eines inneren Metallkabels (30) und zwei Röhren (32, 34), jeweils ineinander angeordnet, aufweist, die sich alle zusammen bewegen.
14. Orthese oder Prothese nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (32, 34) aus Nylon sind.
15. Orthese oder Prothese nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schiebe-/Zieh-Teil gleitbar innerhalb einer rohrförmi­ gen Führung (36) angeordnet ist.
16. Orthese oder Prothese nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die äußere Röhre (34) dicht auf der inneren Röhre (32) sitzt, während die innere Röhre das innere Metallkabel (30) eng um­ schließt.
17. Orthese oder Prothese nach einem der Ansprüche 12 bis 16, ge­ kennzeichnet, durch linke und rechte Beinteile (10), wobei jedes Beinteil an seinem oberen Ende ein Hüftgelenk (22) aufweist, das das Beinteil ro­ tierbar mit einem Hüftteil (12) koppelt, und wobei das Schiebe-/Zieh-Teil (36) das linke und das rechte Beinteil miteinander koppelt.
18. Orthese oder Prothese nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebe-/Zieh-Teil (36) mit jedem Beinteil über lösbare Kopplungsmittel (24, 46) gekoppelt ist.
19. Orthese oder Prothese nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jedes lösbare Kopplungsmittel (24, 46) ein um das zugehörige Hüftgelenk schwenkbares Teil (46) aufweist, das mit dem Schiebe-/Zieh-Teil verbunden ist, sowie Mittel (24), um lösbar das Beinteil mit dem schwenkbaren Teil zu verriegeln.
20. Orthese oder Prothese nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schiebe-/Zieh-Teil mit Kugelgelenken (42) ver­ bunden ist, die an den oberen Enden der entsprechenden Beinteile be­ festigt sind.
21. Ein Schiebe-/Zieh-Teil, gekennzeichnet durch ein inneres Kabel (30) und zwei Röhren (32, 34), jeweils ineinander angeordnet, die alle sich zusammen bewegen.
22. Schiebe-/Zieh-Teil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren aus Nylon sind.
23. Schiebe-/Zieh-Teil nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Röhre (34) dicht auf der inneren Röhre (32) sitzt, und daß die innere Röhre das Kabel (30) eng umschließt.
24. Schiebe-/Zieh-Teil nach Anspruch 21, 22 oder 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es bewegbar innerhalb einer rohrförmigen Führung (36) an­ geordnet ist.
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