DE4228821A1 - Orthopädische Vorrichtung sowie damit durchführbares Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Orthopädie, wobei diese Vorrichtung eine Auflage- oder Unterstützungsfläche aufweist, mit zumindest bereichsweise dort angeordneten Auflage-Drucksensoren.

In der Orthopädie-Medizin ist es bekannt, zur morphologischen und funktionellen Untersuchung des belasteten Fußes den Patienten mit seinen Füßen auf eine Glasscheibe treten zu lassen, wobei dann der Orthopäde über einen Spiegel das Auflagedruckbild erkennen und auswerten kann.

Es sind auch schon Vorrichtungen bekannt, bei denen mit Hilfe von Drucksensoren die Druckverteilung des Fußes gemessen werden kann. Diese Auflagedruckverteilung des Fußes ergibt jedoch keine räumliche Darstellung der Fußsohlenkontur. Zur Herstellung von Schuheinlagen ist es auch bereits bekannt, einen Fußabdruck mit Hilfe von plastisch verformbarem Material zu erstellen und mit dessen Hilfe dann die Schuheinlage anzufertigen.

Dazu kennt man mit Granulatteilchen gefüllte Formkissen, die vor einer Fußdruckabnahme unter Vakuum gesetzt werden. Durch die Fußbelastung bildet sich die Fußkontur als Negativform für einen anschließenden Gipsabdruck ab. Nach diesem Gipsabdruck kann dann eine Einlegesohle unter Berücksichtigung von Korrekturen hergestellt werden.

In der Regel werden somit Negativformen benötigt, welche dann in eine Positivform umgesetzt werden müssen. Dies ist vergleichsweise aufwendig. Nachteilig ist weiterhin, daß man damit jeweils nur den Ist-Konturabdruck erhält und daß dann bedarfsweise noch eine Korrektur der Form vorgenommen werden muß. Dazu ist es dann erforderlich, daß ein Fachmann diese Korrekturen erkennt und in die Praxis umsetzt. Dabei können durch Drucksensorsysteme erstellte Druckprofile zwar einen Anhaltspunkt geben, sie stellen aber immer nur eine Zwischeninformation dar, die es erforderlich macht, hochqualifizierte Fachkräfte einzusetzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, womit die Möglichkeit besteht, zumindest eine Überprüfung zum Beispiel eines Fußes hinsichtlich Auflagedruckverteilung und Auflageprofil vornehmen zu können. Außerdem soll das Gerät gegebenenfalls auch zur Fußbehandlung und/oder zum Herstellen von Schuheinlagen einsetzbar sein. Außer zur Fußbehandlung soll die Vorrichtung und das Verfahren auch auf andere Gliedmaßen, insbesondere bei Arm- und Beinstümpfen anwendbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß die Auflagefläche für den Fuß oder dergleichen Gliedmaßen zumindest bereichsweise durch einzeln quer zur Auflagefläche in Anpassung an ein Fußsohlenprofil oder dergleichen Oberflächenprofil höhenverstellbare Stützelemente gebildet ist, die jeweils mit einem Drucksensor und/oder einem Berührungssensor verbunden sind.

Diese Vorrichtung ermöglicht eine Ist-Profilaufnahme insbesondere eines Patientenfußes, indem zum Beispiel bei etwa konstanter Druckvorgabe für jedes einzelne Stützelement diese soweit an die Fußsohle verschoben werden, bis eine Berührung erfolgt, was zum Beispiel durch etwa gleiche Druckwerte erfaßbar ist. Die Stützelemente bilden dann mit ihrer Oberseite direkt die Kontur des Fußes ab.

Um die Lage der einzelnen Stützelemente für das Erstellen eines Fußsohlenprofiles oder dergleichen verstellen und erfassen zu können, sind die einzelnen höhenverstellbaren Stützelemente jeweils mit einem Hubantrieb, vorzugsweise einem Spindel-Drehantrieb sowie einem Positionssensor verbunden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß höhenverstellbare Stützelemente als jeweils eine Teilfläche der Auflagefläche bildende Module ausgebildet sind, von denen einzelne oder mehrere, gegebenenfalls zusammen mit starren Zwischenmodulen oder dergleichen die Auflagefläche bilden. In vielen Fällen ist es nicht erforderlich, die gesamte Fußsohlenfläche über Stützelemente abzutasten, sondern nur die Bereiche, wo in der Regel Korrekturen vorgenommen werden müssen. Es besteht somit die Möglichkeit, die gesamte Fußsohlenfläche in einzelne Modulzonen aufzuteilen, so daß dann problemlos auch ein bedarfsweises Umstellen der einzelnen Bereiche möglich ist. Dies begünstigt eine kostengünstige Herstellung, da das aktive Feld mit beweglichen Stützelementen nur in dem Bereich eingesetzt werden muß, wo eine Korrektur oder eine Fehlstellung des Fußes zu erwarten ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die durch die freien, äußeren Enden der beweglichen Stützelemente, gegebenenfalls zusammen mit Zwischenelementen gebildete Auflage- oder Unterstützungsfläche als Formschale ausgebildet ist.

Nach dem Einstellen der Vorrichtung mit passendem Profilverlauf, kann die durch die freien Enden der Stützelemente gebildete Formschale direkt zum Beispiel zum Herstellen einer Schuheinlage oder dergleichen verwendet werden.

Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die durch die Formschale gebildete Auflage- oder Unterstützungsfläche an eine Vakuum- und/oder Druckquelle angeschlossen ist. Eine aufgelegte, in Ausgangslage unverformte Schuheinlage kann so zum Beispiel in einem Vakuum-Tiefziehverfahren direkt geformt und hergestellt werden.

Vorteilhafterweise ist dabei die durch die Formschale gebildete Auflage- oder Unterstützungsfläche beheizbar und weist vorzugsweise eine flexible Heizbeschichtung auf.

Die üblicherweise verwendeten Materialien für Schuheinlagen können hierdurch verwendet werden, wobei diese durch Erhitzen plastifiziert werden und nach dem Formen und Erkalten sofort fertig als Schuheinlage zur Verfügung stehen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zumindest ein Stützelement mit einem Antrieb für eine kreisende Taumelbewegung oder dergleichen seines freien Beaufschlagungsendes verbunden und vorzugsweise etwa parallel zur Unterstützungsfläche positionierbar ist.

Dadurch besteht insbesondere auch die Möglichkeit, einzelne oder eine kleine Gruppe von Stützelementen so zu positionieren, daß sie sich an bestimmten Behandlungsstellen des Fußes befinden, insbesondere an Akupressurpunkten, so daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dann auch eine Akkupressurbehandlung im Fußbereich durchführbar ist.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erstellen einer an ein Oberflächenprofil angepaßten Unterstützung, insbesondere einer Schuheinlage. Dieses Verfahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit einer Vielzahl von Flächenabschnitten partiell mit etwa gleichem Unterstützungsdruck angefahren oder unterstützt und dabei das Oberflächenprofil nachgebildet wird und daß entsprechend diesem oder einem korrigierten Unterstützungsprofil ein Abdruck angefertigt wird. Dadurch ergeben sich die bereits in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Vorteile. Insbesondere lassen sich durch dieses Verfahren direkt zum Beispiel Fußsohlenprofile erstellen und auch korrigieren. Das Korrigieren kann vorgenommen werden, indem nach der Konturabtastung, vorzugsweise durch Einstellen etwa gleicher, partieller Unterstützungsdrücke, eine Korrektur in einzelnen Bereichen entsprechend dem Druckempfinden der behandelten Person oder entsprechend einer vorgebbaren Profilkorrektur vorgenommen wird.

Aufgrund der aufgenommenen Profildaten können die einzelnen Elemente soweit verfahren werden, bis zum Beispiel der Patient eine für ihn individuell ideale Druckverteilung verspürt. Damit ist dann exakt die Oberflächenkontur wiedergegeben, die in bestimmten Fällen für den jeweiligen Patienten passend ist.

Eine weitere Anwendung besteht darin, daß mit Hilfe einer Vielzahl von insgesamt eine Fußsohlen-Unterstützung bildenden Flächenabschnitten eine vorgebbare Fußsohlenkontur eingestellt wird und daß anschließend durch Belastung mit einem Fuß ein Soll-/Ist-Vergleich anhand der sich ergebenden, ungleichmäßigen Druckverteilung vorgenommen wird. Es besteht somit die Möglichkeit, ein Idealfuß-Profil vorzugeben und die einzelnen Stützelemente entsprechend einzustellen und dann ein Druckprofil des Patienten zu erstellen, wobei sich dann dort Druckabweichungen ergeben, wo auch Unterschiede zu einem gesunden Fuß vorhanden sind. Diese Daten können als Informationsdaten bei der direkten Erstellung einer Schuheinlage oder dergleichen verarbeitet werden. Auch besteht weiterhin die Möglichkeit, wie bei bisherigen Drucksensoranordnungen, eine Druckverteilungsaufnahme des Fußes zu machen, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für die bisherigen Meßmethoden einsetzbar ist.

Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 15 ermöglicht eine einfache und kostengünstige, direkte Herstellung einer Schuheinlage oder dergleichen.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren erfindungswesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine etwas schematisierte Teil-Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Teilaufsicht einer durch Stützelemente gebildeten Auflage- oder Unterstützungsfläche,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit darauf stehendem Fuß und

Fig. 4 eine Aufsicht der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung.

Eine in Fig. 1 in einer Teilansicht dargestellte Vorrichtung 1 dient zur orthopädischen Behandlung und insbesondere auch zum Herstellen von Schuheinlagen. Die Vorrichtung 1 weist zur Bildung einer Auflage- oder Unterstützungsfläche 2 eine Vielzahl von Stützelementen 3 auf, die in Längsrichtung gemäß den Doppelpfeilen Pf1 verschiebbar gelagert sind. Die einzelnen Stützelemente 3 können dazu an ihren den Auflageflächen 4 abgewandten Enden mit Bolzen 5 verbunden sein, die zur Verlängerung der Stützelemente 3 dienen und in Bohrungen 6 von Führungsplatten 7, 8 gelagert sein können. Die den Auflageflächen 4 abgewandten Enden 12 der Bolzen 5 liegen auf Drucksensoren 9 auf.

Die Stützelemente 3 sind höhenverstellbar ausgebildet. Dazu ist eine Gewindeverbindung 10 jeweils zwischen den Stützelement-Oberteilen 3a und den Bolzen 5 vorgesehen und die Bolzen 5 sind mit Drehantrieben 11 verbunden.

Die Stützelement-Oberteile 3a sind drehfest, jedoch höhenverschiebbar gelagert, und weisen dazu eine in Längsrichtung verlaufende Querschnittsprofilierung, im Ausführungsbeispiel einen sechseckigen Querschnitt auf. Die Stützelement-Oberteile 3a sind dabei dicht aneinanderliegend angeordnet, so daß ihre Profilierung zur Drehsicherung ineinandergreift.

Bei den Stützelementen 3 sind auch Positionssensoren vorgesehen, durch die eine Rückmeldung der Höhenlage der Stützelemente 3 und somit von deren Auflageflächen 4 möglich ist.

Zweckmäßigerweise sind diese Positionssensoren als Drehgeber ausgebildet und bei den Drehantrieben 11 angeordnet bzw. mit diesen verbunden. Aus dem Drehwinkel bzw. der Anzahl der Umdrehungen der Verlängerungsbolzen 5 relativ zu den Stützelement-Oberteilen 3a läßt sich exakt auf die Lage der einzelnen Auflageflächen 4 der Stützelemente 3 schließen. Wie gut in Fig. 1 erkennbar, sind die bei jedem Stützelement 3 vorgesehenen Drehantriebe 11 gegebenenfalls zusammen mit den Positionssensoren höhenversetzt zueinander angeordnet, so daß eine Vielzahl von Stützelementen 3 in sehr engem Raster angeordnet werden können. Dadurch ist eine sehr exakte Nachbildung der Kontur der Auflage- oder Unterstützungsfläche möglich.

Zur Bildung einer Fußsohlen-konturgerechten Auflage- oder Unterstützungsfläche 2 stellt sich der Patient mit seinem Fuß 13 auf das Stützelement-Feld 14, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Die einzelnen Stützelemente 3 befinden sich mit ihren Auflageflächen 4 dabei zunächst in einer praktisch beliebigen Ausgangsposition.

Wird nun die in Fig. 1 angedeutete Auswerte-, Meß- und Steuereinrichtung 15 aktiviert, so werden zunächst durch die Drucksensoren 9 der jeweilig auf einem Stützelement 3 lastende Druck gemessen und anschließend werden die Stützelemente 3 solange mit Hilfe der Drehantriebe 11 in ihrer Höhenlage verändert, bis eine etwa gleiche Druckverteilung vorhanden ist, d. h. daß bei jedem, einem Stützelement 3 zugeordneten Drucksensor 9 gleiche Drücke gemessen werden. Die dann gebildete Auflage- und Unterstützungsfläche 2 entspricht dann unter der Voraussetzung des konstanten Unterstützungsdruckes dem Konturverlauf der Fußsohle.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Fußsohlenkontur des unbelasteten Fußes abzunehmen, indem die Stützelemente 3 an die Fußsohle herangefahren und bei Berührung gestoppt werden. Die Berührung kann über die Drucksensoren 9 oder aber auch über andere Berührungssensoren, im einfachsten Falle über Endschalter oder dergleichen kontrolliert werden.

Die Auswerte-, Meß- und Steuereinrichtung 15 kann für unterschiedliche Einstellabläufe einen Mikroprozessor und Speicher aufweisen.

Es besteht damit dann auch die Möglichkeit, außer einer konstanten Druckverteilung auch andere, gewichtete Druckverteilungen vorzugeben, auf die sich dann die Stützelemente 3 einstellen können.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, bei einer vorgebbaren Fußgröße eine Soll-Druckverteilung vorzugeben und dann nach dem Messen der IST-Druckverteilung des gerade darauf stehenden Fußes Abweichungen vom Sollwert zu erfassen und dadurch entsprechende Korrekturmaßnahmen ergreifen zu können. Dies ist insbesondere auch beim Anfertigen von Schuheinlagen von besonderer Bedeutung.

Wie bisher auch, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Messung der Druckverteilung eines auf dem Stützelemente- Feld 14 stehenden Fußes ermittelt werden. In diesem Falle sind die Stützelemente 3 mit ihren Auflageflächen 4, vorzugsweise in einer Ebene, also auf gleicher Höhe angeordnet und bilden eine ebene Auflagefläche.

Eine erweiterte Ausführungsform der Vorrichtung kann außer zum "Vermessen" eines Fußes auch zur direkten Herstellung einer Einlegesohle verwendet werden. Dazu wird nach Abschluß der Korrektureinstellungen und damit der passenden Fuß-Sollkontur eine Folie auf das Stützelemente-Feld 14 aufgelegt, die dann unter Einfluß von Wärme und/oder Vakuum und/oder Druck an die Kontur angepaßt wird und dann nach dem Erkalten oder Aushärten als Abbild der Fußkontur, gegebenenfalls direkt auch bei Verwendung einer entsprechenden Folie, als Einlegesohle zur Verfügung steht.

Damit ist auf sehr einfache Weise mit geringem apparativen Aufwand das Herstellen von Einlegesohlen möglich, wobei darüberhinaus dies in sehr kurzer Zeit erfolgen kann. Diese Herstellungsmethode vermeidet Zwischenprodukte wie z. B. Negativ- oder Positivformen, so daß dementsprechend auch Hilfswerkstoffe nicht mehr oder nicht mehr in dem bisherigen Maße erforderlich sind.

Beim Herstellen von Einlegesohlen kann der jeweils passende Konturverlauf personenbezogen abgespeichert werden, und steht dann jederzeit zur Überprüfung oder für Nachbestellungen von Einlegesohlen zur Verfügung.

Auch hat es sich in Versuchen gezeigt, daß eine sehr genaue Reproduzierbarkeit vorhanden ist, wobei eine exakte Vermessung der Fußkontur ggf. auch unter Berücksichtigung des individuellen Druckempfinden des Patienten vorhanden ist.

Erwähnt sei noch, daß die Auflage- und Unterstützungsfläche 2 auch nur partiell mit Stützelementen 3 ausgerüstet sein kann, wobei diese Stützelemente insbesondere in den kritischen Bereichen angeordnet sind, d. h. in den Bereichen, wo auch Korrekturen vorgenommen werden müssen. Die übrigen Bereiche können durch Zwischenelemente überbrückt werden oder es besteht auch die Möglichkeit, in diesen weniger korrekturanfälligen Bereichen eine gröbere Rasterung von Stützelementen 3 bzw. Stützelemente mit größeren Auflageflächen 4 vorzusehen.

Bei einem modulartigen Aufbau können die einzelnen, Stützelemente 3 aufweisenden Bereiche auch umgesetzt und dort plaziert werden, wo jeweils eine Messung oder Konturkorrektur vorgenommen werden soll.

Außer der bevorzugten Anwendung für die Untersuchung und Messung der Fußsohlenkontur kann die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren auch zur Anpassung von Prothesen an Gliedmaßenstümpfen eingesetzt werden. Dabei wird vom Stumpfende das Oberflächenprofil abgenommen, wobei auch hier eine exakte Einstellung des durch die Oberflächen der Stützelemente 3 nachgebildeten Profilverlaufes möglich ist.

Besonders bei der Anpassung von Prothesen kann dabei das Druckempfinden des Patienten auf einfache Weise mitberücksichtigt werden.

Schließlich besteht auch noch die Möglichkeit, eine Fußbewegung, zum Beispiel eine Abrollbewegung zu simulieren, wobei der Fuß selbst in Ruhe bleibt und die Auflage- und Unterstützungsfläche 2 durch Höhenverstellen der Stützelemente 3 nach einem bestimmten Programm in ihrer Höhenlage und ihrem Profilverlauf verändert werden.

Claims (15)

1. Vorrichtung für die Orthopädie, wobei diese Vorrichtung eine Auflage- oder Unterstützungsfläche aufweist, mit zumindest bereichsweise dort angeordneten Auflage­ Drucksensoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche zumindest bereichsweise durch einzelne, quer zur Auflagefläche in Anpassung an ein Fußsohlenprofil oder dergleichen Oberflächenprofil höhenverstellbare Stützelemente gebildet ist, die jeweils mit einem Drucksensor und/oder einem Berührungssensor verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen höhenverstellbaren Stützelemente jeweils mit einem Hubantrieb, vorzugsweise einem Spindelantrieb sowie einem Positionssensor verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (3) an ihren der Auflagefläche (2) abgewandten Enden Verlängerungsbolzen (5) aufweisen, die drehbar vorzugsweise über ein Gewinde (10) mit dem übrigen Stützelement-Oberteil verbunden sind, daß an den Verlängerungsbolzen (5) die Drehantriebe (11) angreifen und daß die Stützelement-Oberteile drehfest und längsverschiebbar gelagert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelement-Oberteile (3a) eine in Längsrichtung verlaufende und zumindest über eine dem Verschiebeweg entsprechende Querschnittsprofilierung aufweisen und daß von benachbarten Stützelementen Querschnittsprofile in Arbeitsstellung der Stützelemente-Oberteile (3a) ineinander greifen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelement-Oberteile (3a) im Querschnitt mehreckig, vorzugsweise sechseckig profiliert sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (3) in zueinander beabstandeten Platten (7, 8) geführt sind und daß sich die Drehantriebe (11) sowie die Positionssensoren zwischen diesen Platten befinden und die Stützelement-Oberteile (3a) über eine dieser Platten (7) vorstehen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß höhenverstellbare Stützelemente als jeweils eine Teilfläche der Auflagefläche bildende Module ausgebildet sind, von denen einzelne oder mehrere, gegebenenfalls zusammen mit starren Zwischenmodulen oder dergleichen die Auflagefläche bilden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die freien, äußeren Enden der beweglichen Stützelemente, gegebenenfalls zusammen mit Zwischenelementen gebildete Auflage- oder Unterstützungsfläche als Formschale ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Formschale gebildete Auflage- oder Unterstützungsfläche an eine Vakuum- und/oder Druckquelle angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Formschale gebildete Auflage- oder Unterstützungsfläche beheizbar ist und vorzugsweise eine flexible Heizbeschichtung aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Stützelement etwa parallel zur Unterstützungsfläche positionierbar ist und mit einem Antrieb vorzugsweise für eine kreisende Taumelbewegung oder dergleichen seines freien Beaufschlagungsendes verbunden ist.

12. Verfahren zum Erstellen einer an ein Oberflächenprofil angepaßten Unterstützung, insbesondere einer Schuheinlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit einer Vielzahl von Flächenabschnitten (4) partiell mit etwa gleichem Unterstützungsdruck angefahren oder unterstützt und dabei das Oberflächenprofil nachgebildet wird und daß entsprechend dem Unterstützungsprofil bei etwa gleicher partieller Druckbeaufschlagung ein Abdruck angefertigt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer Vielzahl von insgesamt eine Fußsohlen- Unterstützung bildenden Flächenabschnitten eine vorgebbare Fußsohlenkorrektur eingestellt wird und daß anschließend durch Belastung mit einem Fuß ein Soll-/Ist-Vergleich anhand der sich ergebenden, ungleichmäßigen Druckverteilung vorgenommen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Konturabtastung, vorzugsweise durch Einstellen etwa gleicher, partieller Unterstützungsdrücke, eine Korrektur in einzelnen Bereichen entsprechend dem Druckempfinden der behandelten Person oder entsprechend einer vorgebbaren Profilkorrektur vorgenommen wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Fußsohle und partiell veränderbarer Unterstützungsfläche (2) eine formbare Zwischenschicht eingelegt wird, die nach Erstellen des passenden Unterstützungsprofiles an dieses angepreßt und in seiner Form fixiert wird.