DE4222601A1 - Kniegelenk-Orthese - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kniegelenk-Orthese Kniegelenk-Orthese mit einem Oberschenkelteil und einer Unterschenkelhülse, die beide der Befestigung am Körper dienen, sowie jeweils seitlich angebrach­ ten und diese miteinander verbindenden Schienen, die im Bereich des Gelenkes unterbrochen sind Der Begriff "Orthese" ist ein in der Orthopädie ge­ nutztes Kunstwort, welches in abkürzender Weise durch Zusammenziehen der Wörter "orthopädische Pro­ these" entsteht. Kniegelenk-Orthesen dienen im spe­ ziellen dazu, bei durch Fehlentwicklungen oder Ver­ letzungen schadhaftem Kniegelenk dessen Beweglich­ keit und insbesondere Belastbarkeit sicherzustel­ len, so daß für den Patienten ein Bewegen oder gar Gehen mit Hilfe der Kniegelenks-Orthese möglich wird. Die Befestigung erfolgt an Ober- und Unter­ schenkel. Die aus dem Stande der Technik bekannten Kniegelenk-Orthesen weisen zur Schaffung der Beweg­ lichkeit ein ein- oder mehrachsiges Drehgelenk auf, das innerhalb der Orthese eine raumfeste Drehachse definiert. Verbesserte Ausführungsformen weisen zwei- oder vierachsige Gelenke mit einer dement­ sprechenden Anzahl von, in diesen Fällen dann auch raumfesten übereinander angeordneten und parallel zueinander verlaufenden Drehachsen auf. Stets be­ wirkt die Orthese eine durch die vorgegebene Anord­ nung der Drehachse bestimmte Zwangsführung des Un­ terschenkels. Im praktischen Gebrauch der bekannten Kniegelenk-Orthesen stellt man fest, daß mit zuneh­ mender Dauer der Benutzung Druckstellen entstehen sowie das Anwinkeln des Knies in einem Winkel bis zu 90°, wie es bei Annahme der Sitzposition notwen­ dig ist, nur mit erheblichen Schwierigkeiten und bisweilen überhaupt nicht bei Einsatz der Orthese möglich wird.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Schaf­ fung einer Kniegelenk-Orthese zur Aufgabe gemacht, die im Hinblick auf den Benutzungskomfort demgegen­ über wesentlich verbessert ist.

Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von dem zur Gattung geschilderten Stand der Technik, durch den Vorschlag, daß im Bereich des Gelenkes als Über­ brückung zwischen den Schienen eine Kette ange­ bracht ist, die aus Gliedern und diese paarweise durchgreifenden Bolzen aufgebaut ist, deren Achsen parallel zueinander und etwa in der Körperebene verlaufen, wobei die einzelnen Glieder derart ge­ staltet sind, daß bei in einer Ebene ausgerichteten Bolzen (= gestreckter Zustand) die benachbarten Glieder auf der auf der Körpervorderseite befindli­ chen Seite der Ebene aneinander anliegen und sich die Glieder ausgehend von den Bolzen zur Körper­ rückseite hin in vertikaler Richtung verjüngen.

Ausgangspunkt vorliegender Erfindung ist die Er­ kenntnis, daß ein optimaler Benutzungskomfort dann entsteht, wenn der natürliche Bewegungsablauf durch die Orthese nachempfunden wird oder zumindest weit­ gehend an diesen angepaßt werden kann. Genauere Un­ tersuchungen der kinematischen Verhältnisse am men­ schlichen Kniegelenkes haben zur Erkenntnis ge­ führt, daß die Schwenkbewegung des Kniegelenkes nicht scharnierartig um eine raumfeste Achse er­ folgt, sondern daß sich die Drehachse während der Bewegung innerhalb des Gelenkes verschiebt und seine räumliche Position verändert. Im gestreckten Zustand erfolgt die Abstützung und Stabilisierung des Gelenkes über Bänder, deren Funktion also durch die Orthese zu übernehmen ist.

Der Kern der Erfindung besteht darin, daß die an Oberschenkelteil und Unterschenkelhülse seitlich jeweils angebrachten Schienen, die bislang im Ge­ lenkbereich über ein Scharnier verbunden wurden, dort durch eine Gliederkette mit folgenden Eigen­ schaften überbrückt werden:

Die die relative Beweglichkeit benachbarter Glieder erlaubenden Bolzen sind parallel zueinander und etwa in der durch den Körper beschriebenen Ebene ausgerichtet. Demzufolge ist die Kette senkrecht zu dieser Ebene bewegbar. Für die Erfindung entschei­ dend ist weiter Gestalt und Form der einzelnen Glieder. Sie wird so gewählt, daß bei gestreckter Kette - dann befinden sich die Schwenkachsen sämt­ licher Glieder in ein- und derselben Ebene - be­ nachbarte Glieder aneinander anliegen. Dabei er­ folgt die Anlage nur auf der Körpervorderseite, d. h. jenseits der durch die Bolzen beschriebenen Ebene. Die konkrete Ausgestaltung kann beispiels­ weise dadurch erfolgen, daß die Glieder jenseits der durch die Bolzen gebildeten Ebene an der Kör­ pervorderseite quaderförmig geformt sind und die Anlageflächen im ausgerichteten Zustand horizontal verlaufen. Hierdurch wird in funktioneller Hinsicht sichergestellt, daß eine Bewegung der Kette und demzufolge des Gelenkes nach vorne, d. h. über die durch die Bolzen im ausgerichteten Zustand be­ schriebenen Ebene hinaus, nicht möglich ist. Dies entspricht der natürlichen Funktion des Kniegelen­ kes, das sich bekanntlich bis in den gestreckten Zustand und nicht darüber hinaus bewegen kann. Auf der Körperrückseite sind die Glieder derart ge­ staltet, daß sie sich, ausgehend von den Bolzen zu­ mindest zur Körperrückseite hin verjüngen oder un­ mittelbar im Bereich der Bolzen enden. Das Ergebnis ist, daß die Kette zur Körperrückseite hin bewegt werden kann. Der Schwenkwinkel benachbarter Glieder wird in seinem Maximalwert durch die Form des Ket­ tengliedes an der Körperrückseite bestimmt. Bis zu einem bestimmten Winkel lassen sich die benachbar­ ten Glieder aus dem gestreckten Zustand heraus re­ lativ gegeneinander verschwenken. Mit Erreichen des Maximalwinkels erfolgt ein Anschlag benachbarten Glieder, wobei sich bei Fortsetzung der Schwenkbe­ wegung des Kniegelenkes die anderen Glieder der Kette evtl. ebenfalls bis zu diesem Maximalwinkel gegeneinander bewegen. Im Ergebnis erhält man bei Zusammenlegen aller Glieder der Kette den maximalen Schwenkwinkel der Orthese, der ein entsprechend der Anzahl der Glieder der Kette Vielfaches des Maxi­ malschwenkwinkels benachbarter Kettenglieder dar­ stellt.

Aus dem vorgeschilderten erfindungsgemäßen Aufbau der Kniegelenk-Orthese ergeben sich folgende kine­ matische Verhältnisse:

Aufgrund der Tatsache, daß die eingesetzte Kette die benachbarten Glieder über Bolzen miteinander verbindet folgt, daß eine Bewegung einzig um die durch die Bolzen definierte Achse möglich ist. Ab­ gesehen von den durch die Fertigungstoleranzen be­ dingten Ungenauigkeiten sind weder eine Drehung um die beiden weiteren Freiheitsgrade der Rotation noch translatorische Bewegungen in allen drei Raum­ richtungen relativ gegeneinander möglich. Demzu­ folge erfolgt eine Abstützung und Stabilisierung an beiden Seiten der Orthese, so daß eine Bewegung der beiden Gelenke relativ zueinander, d. h. nach außen nach Art der O-Bein-Stellung noch nach innen nach Art der X-Bein-Stellung unmöglich ist. Aufgrund der größeren Anzahl der Glieder, die jeweils eine Dreh­ achse definieren, jedoch gegeneinander versetzt sind, kann sich die jeweils aktive Schwenkachse während der Bewegung der Orthese von einem Glied auf ein anderes verlagern und demzufolge räumlich verändern. Im Ergebnis ergibt sich hieraus ein Be­ wegungsablauf, der weitgehend der natürlichen Bewe­ gung eines gesunden Kniegelenkes entspricht. Auch bleibt trotz Verschiebung des Drehpunktes die opti­ male Funktionsfähigkeit erhalten. Durch die Anlage der einzelnen Kettenglieder im gestreckten Zustand, dann also, wenn alle Bolzen der Kette in ein- und derselben Ebene zu liegen kommen, geschieht eine Abstützung nach vorn, die ein Bewegen des Gelenkes entsprechend den natürlichen Verhältnissen über den gestreckten Zustand nach vorne zu unterbindet. Gleichzeitig ist die Beweglichkeit nach hinten zu gegeben, und sie kann problemlos durch die Wahl der Form der Gliederkette in Richtung auf die Körper­ rückseite hin und des dadurch definierten maximalen Schwenkwinkels zwischen benachbarten Kettengliedern und durch Wahl einer entsprechenden Anzahl an Glie­ dern so gewählt werden, daß ein Schwenkwinkel von bis zu 90° nach hinten ohne weiteres möglich wird.

Die mit der erfindungsgemäßen Kniegelenk-Orthese erzielbaren Vorteile bestehen vor allem darin, daß aufgrund der räumlichen Verschiebung der Drehachse innerhalb der Kette eine Bewegung erhalten wird, die der natürlichen weitgehend entspricht. Auch bei längerer Zeitdauer der Benutzung kommt es folglich nicht zur Ausbildung von Druckstellen; gleicherma­ ßen ist ein Verschwenkungswinkel von bis zu 90° ohne weiteres realisierbar. Eine Bewegung des Knie­ gelenkes über den gestreckten Zustand hinaus nach vorne wird durch den Anschlag der benachbarten Glieder der Kette verhindert. Im gestreckten Zu­ stand erfolgt eine volle Abstützung über die Or­ these, so daß die Funktion der Bänder voll ersetzt wird. Das Gelenk selbst bleibt unbelastet, da der Kraftfluß, aufgenommen durch das Oberschenkelteil über die Schienen, die Ketten und vermittels einer Hülse auf den Unterschenkel übertragen wird.

Bereits erläutert wurde, daß die Glieder im Bereich der Bolzen auf der Körperrückseite enden können, so daß eine Verschwenkbarkeit benachbarter Glieder re­ lativ gegeneinander nach hinten bis zu um einen großen Winkel möglich wird. In einer Alternative verjüngt sich jedes Glied der Kette von den Bolzen ausgehend in Richtung auf die Körperrückseite. Dem­ nach erhält das Glied in Seitenansicht auf der Kör­ perrückseite die Form eines Dreiecks oder eines gleichseitigen Trapezes. Der Winkel der Anlageflä­ che gegenüber der Horizontalen bestimmt den Winkel maximaler Verschwenkbarkeit zwischen benachbarten Gliedern.

In einer Weiterbildung wird zur Annäherung an die natürlichen Verhältnisse vorgeschlagen, die Kette eine Strecke von etwa 5 cm zwischen den Schienen überbrücken zu lassen. Bei einer Schwenkbewegung erhält man dann einen Hub, d. h. eine Änderung des räumlichen Abstandes von Ober- gegen Unterschenkel­ knochen, wie sie der natürlichen Bewegung ent­ spricht.

Schließlich wird noch ein symmetrischer Aufbau der Glieder zur horizontalen Mittelebene vorgeschlagen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert ist. Sie zeigt den für die erfindungsgemäße Kniegelenk-Orthese wesentlichen Teil, nämlich die zwischen dem Oberschenkelteil und der Unterschen­ kelhülse über die Schienen angebrachte Kette in un­ terschiedlichen räumlichen Positionen.

Fig. 1 zeigt die Kette in gestreck­ tem Zustand

Fig. 2-Fig. 4 die Kette bei gleichem Schwenk­ winkel, jedoch unterschiedli­ chem räumlicher Anordnung der Drehachse.

Fig. 1 zeigt eine obere und zur Befestigung am nicht gezeigten Oberschenkelteil bestimmte Schiene (1), an der sich nach unten zu die aus mehreren Gliedern (2) gebildete Kette (3) anschließt. Deren unteres Ende ist an der unteren Schiene (4) befe­ stigt, die ihrerseits an der ebenfalls nicht ge­ zeigten Unterschenkelhülse zu befestigen ist. Zu diesem Zwecke weisen beide Schienen (1, 2) entspre­ chende, für den Durchgriff von Schrauben geeignete Lochungen (5) auf.

Die in Fig. 1 gezeigte Kette besteht aus fünf Gliedern (2), die durch Bolzen (6) untereinander bzw. mit der oberen und unteren Schiene (1, 4) schwenkbar in Verbindung gesetzt sind, wobei die Schwenkachse der Bolzen (6) parallel zueinander verlaufen und paarweise über Laschen (7) verbunden und auch gegen Herausziehen gesichert sein können.

Die Form der einzelnen Glieder (2) der Kette (3) ist für die Erfindung entscheidend. Fig. 1 zeigt die Kette (3) in gestrecktem Zustand, d. h. daß alle Bolzen (6) in einer gemeinsamen und senkrecht zur Zeichnung verlaufenden Ebene zu liegen kommen. Bei angelegter Orthese findet sich die linke, senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Stirnfläche an der Körpervorderseite und die rechte weist zur Körper­ rückseite. Die einzelnen untereinander formgleichen Glieder (2), sind ausgehend von den Bolzen (6) nach links zu, d. h. auf die Körpervorderseite zu als quaderförmige Klötze geformt und nach rechts, d. h. zur Körperrückseite hin, in Seitenansicht trapezar­ tig verjüngt. Diese Gestalt erlaubt, benachbarte Glieder (2) in Richtung auf die rechte Stirnseite, d. h. die Körperrückseite zu, gegeneinander um den dazwischen befindlichen Bolzen bis zum Anschlag zu verschwenken. Der hierbei mögliche Maximalwinkel wird durch den Anstieg der Flanken des Trapezes ge­ gen die Horizontale bestimmt. Eine Verschwenkung benachbarter Glieder (2) nach links, d. h. zur Kör­ pervorderseite zu ist aus dem gezeigten gestreckten Zustand aufgrund der bereits vorhandenen Anlage be­ nachbarter Glieder (2) grundsätzlich unmöglich.

In den Fig. 2 bis 4, die den bereits in Fig. 1 dargestellte Anordnung in verschwenktem Zustand wiedergeben, lassen sich die Relativbewegungen der Glieder (2) direkt entnehmen. Die einzelnen Dar­ stellungen der Fig. 2 bis 4 unterscheiden sich einzig dadurch, daß das Verschwenken der Kette in Fig. 2 im oberen, in Fig. 3 im mittleren und in Fig. 4 schließlich im unteren Bereich erfolgt. Man erkennt, daß drei Glieder (2a) bis zum Anschlag aufeinander zu verschwenkt sind. Die Schwenkbewe­ gung der oberen Schiene (1) ist über die gezeigte Position hinaus, d. h. bis zu einem Winkel von etwa 90° dadurch möglich, daß die weiteren, neben den Gliedern (2a) dargestellten Glieder ebenfalls ge­ geneinander verschwenkbar werden.

Im Ergebnis erhält man bei einem Verschwenken aus der in Fig. 1 wiedergegebenen gestreckten Position bis zu einem Winkel von 90° eine räumliche Verände­ rung der Drehachse der Kniegelenk-Orthese, wie sie den natürlichen Verhältnissen entspricht. Eine Streckung des Gelenkes ist nur bis zu der in Figur l angegebenen Position, die dem gestreckten Bein entspricht, möglich, so daß auch insoweit die na­ türlichen Verhältnisse nachempfunden werden.

Im Ergebnis erhält man eine Kniegelenk-Orthese, die den natürlichen Bewegungsablauf weitgehend nachemp­ findet, so daß Druckstellen vermieden und ein An­ winkeln des Knies von bis zu 90° (und mehr) ohne weiteres möglich ist.

Claims (4)

1. Kniegelenk-Orthese mit einem Oberschenkelteil und einer Unterschenkelhülse, die beide der Befe­ stigung am Körper dienen, sowie jeweils seitlich angebrachten und diese miteinander verbindenden Schienen, die im Bereich des Gelenkes unterbrochen sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Gelenkes als Überbrückung zwischen den Schienen (1, 4) eine Kette (3) angebracht ist, die aus Gliedern (2) und diese paarweise durchgreifenden Bolzen (6) aufgebaut ist, deren Achsen parallel zueinander und etwa in der Körperebene verlaufen, wobei die ein­ zelnen Glieder (2) derart gestaltet sind, daß bei in einer Ebene ausgerichteten Bolzen (6) ( = ge­ streckter Zustand) die benachbarten Glieder (2) auf der auf der Körpervorderseite befindlichen Seite der Ebene aneinander anliegen und sich die Glieder (2) ausgehend von den Bolzen (6) zur Körperrück­ seite hin in vertikaler Richtung verjüngen.

2. Orthese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder im Bereich der Bolzen (6) an der Körperrückseite enden.

3. Orthese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge der Kette ca. 5 cm beträgt.

4. Orthese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge­ kennzeichnet durch symmetrischen Aufbau der Glieder (2) zur horizontalen Mittelebene.