DE3821409C2 - Orthese oder Prothese für die koordinierende Gliedmaßenwechselbewegung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Prothesen oder Orthesen zur Unterstützung der Gliedmaßenwechselbewegung bei paraplegischen Personen oder bei Personen mit gelähmten oder fehlenden Gliedern, insbesondere auf eine Gehorthese mit Wechselbewegung.

Die Gehprothese mit Wechselbewegung, die von der Louisiana State University entwickelt worden ist (Louisiana State University Reciprocating Gait Orthosis = LSURGO), weist Mittel auf, die eine linke und eine rechte Beinschiene in der Weise zusammenkoppeln, daß das Einbeugen 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 untereinander durch zwei Kabel verbunden sind, um die Bewegung der Gliedmaßen zu koordinieren, ist ebenfalls aus der GB-A-1 188 647 (Hartley) bekannt.

Während die LSURGO-Prothese gut arbeitet, verursacht die Verwendung der beiden Kabel Komplikationen bei der Herstellung der Orthese. 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 unterstützen. Die bekannten Vorrichtungen arbeiten jedoch nur an oder über dem einen Kniegelenk. Beispiele solcher Vorrichtungen sind in GB-A-2 004 753 (Blatchford) und GB-A-813 501 (Cresswell) zu finden.

Demnach ist es ein Ziel der Erfingung, eine Orthese oder Prothese der genannten Art zu schaffen, die verglichen mit dem Stand der Technik eine einfachere und kostengünstigere Konstruktion aufweist.

Dieses Ziel wird gemäß dem Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung erreicht. In den Unteransprüchen werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ausgebildet.

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 paraplegischen Patienten angelegt ist.

Fig. 2 bis 16: jeweils Seitenfront und Schnittansichten durch verschiedene Teile der Orthese;

Fig. 17: Eine Seitenansicht einer Ausführungsvariante der in den Fig. 1 bis 16 gezeigten 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 Beinteile 10 (siehe Fig. 8 bis 10) und obere Hüftteile 12 (siehe Fig. 5 bis 7) aus Stahl 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 Axialrollenlager 21 in dem Stahlteil 10, die sich nach außen gegen eine gehärtete 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 Beinteile 10 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-/Zieh-Teil 28 bewegt sich mit Spiel innerhalb eines rohrförmigen Stahlträgers 36, der an einem Rückenband 38 befestigt ist.

Jedes untere Beinteil 10 kann von dem Schiebe-/Zieh-Teil 28 und so von dem anderen unteren Beinteil 10 unter Verwendung eines Verriegelungbolzens 24 und einer drehbaren Arretierplatte 46 (siehe Fig. 12 bis 14) abgekoppelt werden. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist dieser Verriegelungsbolzen 24 durch eine Feder 26 belastet. Die Feder 26 drückt den Verriegelungsbolzen nach oben in eine Ausnehmung 44 in der drehbaren Arretierlatte 46 (siehe Fig. 12 und 13). Die Arretierplatte 46 ist zwischen die Beinteile 10 rings um die Buchse 23 eingefügt. Die Arretierplatte 46 weist einen Kopf 47 auf, der auf einer geneigten Endfläche des Beinteiles 10 ruht, wenn der Verriegelungsbolzen 24 das Beinteil 10 mit der Arretierlatte 46 verriegelt. Bei Entriegelung kann die Platte 46 gegen den Uhrzeigersinn (bezogen auf die Darstellung der Fig. 2) in Bezug auf das untere Beinteil 10 drehen, dann sind die Bewegungen der beiden Beinteile 10 entkoppelt.

Das Schiebe-/Zieh-Teil 28 weist ein inneres Metallkabel 30 auf, das von zwei Polyamid(Nylon)-Röhren 32 und 34 umgeben ist. Die äußere Nylonröhre 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 Beinteils 10 (siehe Fig. 3 und 4) befestigt. Hieraus folgt, daß eine Gehbewegung einer Beinschiene die andere Beinschiene 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 Gehorthese 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.

Die in Fig. 17 gezeigte Orthese weist das obere Hüftteil 12, das untere Beinteil 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 Ausnahme 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 Stahlbeinteil 19 ist an das untere Beinteil 10 über ein Kniegelenk 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 untere Platte 141 angelenkt, die auf dem unteren Stahlbeinteil 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 Feder 301 einzustellen. Das obere Ende des Federgehäuses 161 ist an dem unteren Beinteil 10 der Orthese bei 321 angelenkt. Das Hüftgelenk, das untere Beinteil 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 koppelt. Die Feder 301 hält das Parallelogramm in der Position, die der Stehhaltung des Benutzers entspricht.

Wenn der Benutzer sich zu setzen wünscht, wird der Verriegelungsbolzen 24 bewegt, um das untere Beinteil 10 von der Arretierplatte 46 zu trennen. Die Arretierplatte 46 kann dann relativ zu dem unteren Beinteil 10 um das Hüftgelenk rotieren. Die Verbindungsstange 121 zieht dann die untere Platte 141 nach oben, wobei das Kniegelenk 142 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 Abwärtsbewegung 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 annehmen. 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 der Verriegelungsbolzen 24 zwischen der Arretierplatte 46 und dem unteren Beinteil 10 zusammen mit der Stange 121 das Knie verriegelt.

Die Fig. 18 bis 24 zeigen eine Ausführungsvariante der in Fig. 17 gezeigten Orthese.

Bei der Orthese der Fig. 18 bis 24 weist die Verbindungsstange 121 die Form eines Bowdenzugs 342 auf, genauer gesagt, die Verbindungsstange ist durch einen Bowdenzug ersetzt. Eine Arretierung 282, 382, 402 ist vorgesehen, um die gegeneinander beweglichen Teile 10 und 19 der Orthese oder Prothese in zwei oder mehreren Auswahlpositionen zu arretieren.

Die in Fig. 18 dargestellte Orthese weist ein unteres Beinteil 10, das untere Stahlbeinteil 19 und das Kniegelenk 142 auf, über das das untere Beinteil 10 und das untere Stahlbeinteil 19 miteinander schwenkbar verbunden sind.

Die Feder 301 und ihr Gehäuse 161 weisen die Form einer Teleskopanordnung auf, die an ihrem unteren Ende 241 an der unteren Platte 141 angelenkt ist und die an ihrem oberen Ende mit einem Kugelgelenkanschluß 222 versehen ist, der die Verbindung mit einem Vorsprung auf dem unteren Beinteil 10 herstellt. Die wendelförmige Druckfeder 301 innerhalb der Teleskopanordnung drückt das Kniegelenk 142 in eine Position, in der das untere Stahlbeinteil 19 sich im wesentlichen in der gleichen Richtung wie das untere Beinteil 10 erstreckt. In Fig. 18 ist die untere Platte 141 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 unteren Beinteils 10 tritt. Ein Ausrasten der Arretiernase 362 aus der ersten Schulter 382 erlaubt die Bewegung des unteren Stahlbeinteils 19 winkelmäßig um das Kniegelenk 142 in Bezug auf das untere Beinteil 10.

Die zweite Schulter 402 an dem unteren Ende des unteren Beinteiles 10 kann ebenfalls mit der Arretiernase 362 in Eingriff gebracht werden. Ein solches Eingreifen findet statt, wenn das untere Stahlbeinteil 19 sich in eine Lage bewegt hat, wo es etwa im rechten Winkel zu dem unteren Beinteil 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 362 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 Beinteil 10 wie beschrieben gelöst. Es erfolgt eine Drehung der Arretierplatte 46 durch den Benutzer, danach zieht dieser an dem Zug 342, wodurch der Arretierhebel 282 aus der Schulter 382 ausrastet und die Rotationsbewegung des unteren Stahlbeinteils 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 Beinteils 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 (5)

1. Orthese oder Prothese mit Wechselbewegung, die linke und rechte Beinschienen mit un­ teren Beinteilen (10) und oberen Hüftteilen (12) aufweist, wobei jede Beinschiene ein Drehgelenk (22) besitzt, so daß die oberen und unteren Hüft- und Beinteile (12, 10) schwenkbar miteinander verbunden sind, wobei die beiden unteren Beinteile (10) über ein einziges Schiebe-/Zieh-Teil (28) zusammengekoppelt sind, und wobei jeweils am Ende dieses Schiebe-/Zieh-Teils (28) über eine drehbare Arretierplatte (46) am oberen Ende der unteren Beinteile (10) Kugelgelenke (42) befestigt sind und Verriegelungsbolzen (24) zum lösbaren Verriegeln der unteren Beinteile (10) mit der drehbaren Arretierplatte (46) vorhanden sind, wobei die drehbare Arretierplatte (46) so angeordnet ist, daß sie sich um das Drehgelenk (22) dreht, und bei mit dem Verriegelungsbolzen (24) verriegelter Arre­ tierplatte (46) bei einer Gehbewegung einer Beinschiene die andere Beinschiene in der entgegengesetzten Richtung bewegt wird.

2. Orthese oder Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebe-/Zieh-Teil (28) die Form eines inneren Metallkabels (30) und zweier ineinander angeordneter Röhren (32, 34) aufweist, die sich alle zusammen bewegen.

3. Orthese oder Prothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Röhre (34) dicht auf der inneren Röhre (32) sitzt, während die innere Röhre (32) das innere Metallkabel (30) eng umschließt.

4. Orthese oder Prothese nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (32, 34) aus Nylon sind.

5. Orthese oder Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebe-/Zieh-Teil (28) gleitbar innerhalb einer rohrförmigen Führung (36) angeordnet ist.