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