-
Gebiet der
Technik
-
Die
Erfindung betrifft eine Orthese zur Steuerung und Winkeleinstellung
des Kniegelenks, insbesondere zur Durchführung einer Ausgleichsbewegung
in Fällen
einer Varus- oder Valgus-Missbildung des Knies, bei Osteoarthritis
sowie bei traumatischen Kniestörungen.
-
Weiterhin
zielt die Erfindung insbesondere darauf ab, eine leicht verstellbare
Orthese zu schaffen, die dank elastisch verformbarer seitlicher
Vertikalstützen
eine sachgemäß gesteuerte
Kraft in Verbindung mit dem Kniegelenk schafft, die genügt, einen
Druck auszuüben,
der den Kontakt zwischen den gegenüberliegenden Kondylen des Kniegelenks
verändert,
und damit den auf sie ausgeübten
Druck zu verringern.
-
Die
Erfindung kann in der Medizintechnik mit besonderem Bezug auf die
Herstellung von Prothesen und Schienen Anwendung finden.
-
Stand der
Technik
-
Es
ist bekannt, dass es bei Patienten mit Varus- oder Valgus-Missbildungen der
Knie, insbesondere bei älteren
Menschen, zu einem Verschleiß der Kniegelenkknorpel
kommen kann.
-
Dieser
Verschleiß kann
zu akuten oder chronischen Entzündungen
der Gelenke bzw. zu mehr oder weniger ernsthaften Formen von Osteoarthritis führen, wobei
Schmerzen auftreten, die das bereits behinderte Gehen oft noch weiter
einschränken.
-
Kniegelenkschienen
bestehen meistens aus einem starren Rahmen, der eine Abstützung bietet, die
ausreicht, die Zugbelastung der Gelenke zu verhindern und beim Gehen
Drehbewegungen zu verringern oder zu verhindern.
-
Der
Rahmen einer klassischen Knieschiene weist eine Vorrichtung auf,
die den Oberschenkelknochen und das Schienbein nahe am Knie festhält, sowie
eine Struktur, welche diese Vorrichtung mit einem am Knie selbst
angebrachten Scharnier verbindet.
-
Um
dem Bein genügend
Bewegungsfreiheit zu geben, ist der Rahmen meistens an den Seiten des
Kniegelenks angebracht, damit zwischen Oberschenkel und Schienbein
genügend
Hin- und Herbewegung ermöglicht
wird.
-
Die
Festhaltevorrichtung besteht meistens aus Gurten, die mit Velcro® versehen
sind, das sich besonders gut dazu eignet, die Zugspannung zu verstellen;
diese Gurte schlingen sich um den Oberschenkel und das Schienbein
des Trägers.
-
Bei
Patienten mit einer Varus- oder Valgus-Missbildung sind die für normale
Ausrichtung des Kniegelenks vorgesehenen Strukturen häufig nicht
in der Lage, genügenden
Schutz zu bieten und den gewünschten
therapeutischen Effekt herbeizuführen;
außerdem
sind sie nicht sehr bequem für
den Träger.
-
Eine
spezifisch für
diese Art von Störungen ausgerichtete
Struktur muss fähig
sein, das Gelenk je nach seiner individuellen Gestalt zu umschließen.
-
Oft
bestand die Lösung
aus der Anwendung von Strukturen, die den Anforderungen des einzelnen
Trägers
angepasst sind, sich aber nicht auf industrieller Basis herstellen
lassen.
-
Andere
Lösungen
sehen die Anwendung besonders flexibler Scharniere vor, die in die
Seitenarme der Struktur eingefügt
werden und ermöglichen, die
Schiene am Gelenk zu verstellen, ob die Missbildung Varus oder Valgus
ist.
-
Eine
solche Schiene bezweckt, durch Osteoarthritis verursachte mediale
oder laterale Schmerzen zu lindern und versucht insbesondere, einen Schub
zu vermitteln, der dem von der Missbildung verursachten Schub entgegenwirkt,
indem sie Druck ausübt,
der den Kontakt zwischen den gegenüberliegenden Kondylen des Kniegelenks
verändert,
den auf sie ausgeübten
Druck zu verringern und dadurch die Schmerzen zu lindern.
-
US-A-5,400,806
beschreibt eine Schiene, die aus einer Struktur mit einem Scharnier
besteht, das angewinkelt ist, um eine Kraft auf das Gelenk auszuüben.
-
Bei
dieser Struktur werden Schrauben benutzt, um den Winkel jedes Scharniers
einzustellen und die Kraft entsprechend auf das Gelenk einwirken zu
lassen. Das genaue Einstellen des Armes dieser Struktur und das
genaue Berechnen der auf das Gelenk auszuübenden Kraft stellen keine
sehr praktischen Vorgänge
dar, die nicht schnell vom Träger
der Schiene allein ausgeführt
werden können.
-
WO-A-97/40789
beschreibt eine Schiene mit angewinkelten Ausgleichsscharnieren,
die unmittelbar vom Träger
verstellt werden können.
Durch das Verstellen der Scharniere verändert sich die Schubkraft auf
Höhe des
Gelenks.
-
Diese
Schiene weist eine Reihe von technischen Nachteilen auf: Erstens
wirkt sich die von den an der Struktur angebrachten Scharnieren
ausgeübte
Schrägkraft
unmittelbar auf das Zentralgelenk aus, das die Oberschenkelbewegung
in Bezug auf das Schienbein ermöglicht,
wodurch in mechanischer Hinsicht offensichtliche Nachteile entstehen.
-
Außerdem ist
die Vertikalstütze
völlig
starr, und darum lässt
sich die Struktur der Schiene auf keine Weise an die normalen Größenvariationen
des Kniegelenks oder an die unregelmäßigen Spannungen oder Dehnungen
anpassen, die beispielsweise bei sportlicher Betätigung entstehen.
-
Dieser
Nachteil wird noch deutlicher, wenn die Struktur der Schiene auf
der gegenüberliegenden Seite
der mit Scharnier versehenen Stütze
eine weitere starre Seitenstütze
aufweist.
-
WO
01/21114 offenbart eine Schiene gemäß der Präambel von Anspruch 1.
-
Ebenfalls
bekannt ist eine Schiene, deren beide Scharniere mit Mikrometerwinkeleinstellung sowie
mit einem System versehen sind, das die Vertikalstützen mit
dem Zentralgelenk verbindet und etwas Bewegung des Gelenks in der
normalen Richtung der senkrechten Achse ermöglicht.
-
Auf
diese Weise kann sich einerseits das Gelenk an die von den Scharnieren
bewirkte Kraft anpassen und dabei einen seitlichen Schub auf das Kniegelenk
ausüben,
und andererseits kann sich die gegenüberliegende Vertikalstütze an das
Kniegelenk und die Modifikation seiner Achse anpassen.
-
Um
diese Bewegung zu ermöglichen,
führt das
die im Zentralgelenk eingefügten
Vertikalstützen verbindende
System zu einer erheblichen Vergrößerung des Gelenks an den Seiten
der Schienenstruktur. Dies ist besonders nachteilig, wenn die Beinkrümmung schon
besonders betont ist, und kann sogar, zum Beispiel im Falle einer
Valgus-Missbildung des Knies, zum Problem werden.
-
Das
die im Vertikalstützen
mit dem Zentralgelenk verbindende System hat außerdem eine sehr empfindliche
Struktur, die trotzdem den größten Teil der
auf das Gelenk ausgeübten
Kraft aufnimmt.
-
Die
serielle Herstellung dieser Schiene erfordert zusätzlichen
technischen Aufwand, der aus wirtschaftlicher Sicht nicht sehr günstig ist.
-
Schließlich sind
die Vertikalstützen
starr und können
sich weder an die anatomische Struktur des Beines und des Gelenks
anpassen, noch können
sie bei der Beugungsbewegung zwischen Oberschenkel und Schienbein
modifiziert werden, und sie drücken das
Knie zusammen, wodurch die fließende
Bewegung und Sicherheit beim Gehen eingeschränkt wird.
-
Eine ähnliche
Knieschiene wird in WO 01/45600 beschrieben.
-
Beschreibung
der Erfindung
-
Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist, eine Knieschiene zu schaffen, welche
die oben aufgeführten
Nachteile beseitigt oder wesentlich reduziert.
-
Es
ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung, eine Schiene zu schaffen,
die sogar vom Träger selbst
leicht verstellt werden kann und die dank der Anordnung elastisch
verformbarer seitlicher Vertikalstützen eine entsprechend gesteuerte
Kraft auf das Gelenk ausüben
kann, welche ausreicht, um einen Druck zu bewirken, der den Kontakt
zwischen den gegenüberliegenden
Kondylen des Kniegelenks verändert
und dadurch den Druck auf dieselben vermindert und die Schmerzen
lindert.
-
Diese
Schiene kann z.B. bei Osteoarthritis des Kniegelenks vorteilhaft
sein.
-
Ein
zusätzlicher
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, eine sichere und zuverlässige Schiene
zu schaffen, die Verletzungen ihres Trägers verhindert.
-
Diese
Aufgabe wird mittels einer Knieschiene mit den im Hauptanspruch
beschrieben Eigenschaften gelöst,
die in Fällen
von Varus- oder Valgus-Missbildungen
der Knie, insbesondere bei Osteoarthritis-Störungen, sowie in allen traumatischen oder
pathologischen Situationen getragen werden kann, die Ausgleichsbewegungen
erfordern.
-
Die
Unteransprüche
beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung.
-
Die
erfindungsgemäße Knieschiene
besteht aus einem starren Rahmen, der im zentralen Bereich mit Gelenken
versehen ist und eine Vorrichtung aufweist, die den Rahmen an den
oberen und unteren Teilen des Beines festhält.
-
Dieser
Rahmen besteht aus mindestens einem oberen Bogen und einem unteren
Bogen, die jeweils mit mindestens einer elastisch verformbaren, mit
einem Gelenk ausgestatteten seitlichen Vertikalstütze integriert
ausgebildet sind.
-
Erfindungsgemäß besteht
das Gelenk aus zwei Zahnradteilen, die so ausgebildet sind, dass
sie ineinander eingreifen und jeweils mit den oberen und unteren
Teilen der Stützen
einen einstückigen
Körper bilden.
-
Dies
Zahnradteile drehen sich um zwei Stifte und werden von zwei an gegenüberliegenden
Seiten gelagerten Metallplatten an Ort und Stelle gehalten.
-
Auf
diese Weise ist das Gelenk starr und verhindert, dass sie seine
Teilen in der normalen Richtung der Schienenachse bewegen können.
-
Erfindungsgemäß weist
mindestens eine der elastisch verformbaren seitlichen Vertikalstützen Scharniere
mit Mikrometerwinkeleinstellung auf, beispielsweise Scharniere der
Art, die Gegenstand der ebenfalls im Namen des gegenwärtigen Anmelders eingereichten
internationalen Patentanmeldung WO01/21114 sind und die Feineinstellung
des auf das Kniegelenk ausgeübten
Druckes in Zusammenwirkung mit mindestens einem Teil, dem oberen
oder unteren Teil des starren Gelenks der elastisch verformbaren
Vertikalstütze
ermöglichen.
-
Dieser
Druck wird auf das Kniegelenk auf Höhe des Schienengelenks auf
einer damit verbundenen und mit dem Knie im Kontakt stehenden Kondylenplatte
ausgeübt.
-
Erfindungsgemäß wird die
Elastizität
der oberen und unteren Teile der Vertikalstützen bezogen auf das starre
Gelenk dadurch erzielt, dass elastische und/oder flexible Elemente,
die mit diesen Teilen einen einstückigen Körper bilden integriert ausgebildet
sind und welche aus Stahlblech- oder Plastikverbundstoff-Segmenten
bestehen können.
-
Weiterhin
erfindungsgemäß ist der
bezogen auf das Gelenk obere oder untere Teil der seitlichen Vertikalschiene
des Rahmens gegenüber
der den durch die Bewegung der mit Mikrometerwinkeleinstellung versehenen
Scharniere bewirkten Querdruck ausübenden Vertikalschiene – z.B. durch
Einfügung
der entsprechenden Elemente – ebenfalls elastisch
ausgeführt.
Dadurch kann sich der Rahmen vollkommen an die Bewegungen und an
die anatomische Form des Beines anpassen, womit die gesamte Struktur
vorteilhafterweise elastisch wird, sich vollkommen an die Gestalt
des Beines anpassen kann und dem Knie einen hohen Grad an Stabilität und effizienter
Kontrolle vermittelt.
-
Außerdem sind
die Zentralgelenke der seitlichen Vertikalstützen erfindungsgemäß besonders einfach
und robust gestaltet und werden, obwohl ihnen die Hauptaufgabe zukommt,
das Kniegelenk zu schützen
und zu steuern, durch die kalibrierte Flexibilität der oberen und unteren Teile
der seitlichen Vertikalstützen
unterstützt.
-
Beschreibung
der Zeichnungen
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung einer allein als nicht-einschränkendes Beispiel aufgeführten Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei
-
1 zeigt
eine Vorderansicht einer der elastisch verformbaren seitlichen Vertikalstützen einer
erfindungsgemäßen Schiene,
die Scharniere mit Mikrometerwinkeleinstellung und elastische Elemente
aufweist;
-
2 zeigt
eine Vorderansicht einer der elastisch verformbaren seitlichen Vertikalstützen einer
erfindungsgemäßen Schiene,
die mit der in 1 gezeigten Vertikalstütze in Verbindung
stehen kann und nur das elastische Element aufweist; und
-
3 zeigt
eine perspektivische Ansicht von etwas oberhalb der erfindungsgemäßen Schiene.
-
In
den Figuren stellt das Bezugszeichen 10 generell eine Knieschiene
dar, und zwar in diesem Fall eine Orthese oder Schiene 10,
die bei traumatischen oder chronischen Kniestörungen, in Fällen von Varus-
oder Valgus-Missbildungen
des Kniegelenks sowie in Fällen
von Osteoarthritis getragen werden kann.
-
Gemäß einer
in 3 dargestellten speziellen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht die Schiene 10 aus einem
starren Rahmen 11 gebildet aus mindestens einem oberen
Bogen 12, der integriert mit einem Paar elastisch verformbarer
seitlicher Vertikalstützen 13, 14 ausgebildet
ist, mit denen er einen einstückigen
Körper
bildet.
-
Die
elastisch verformbaren seitlichen Vertikalstützen 13, 14 sind
in ihrem zentralen Teil jeweils mit Gelenken 15 versehen.
-
Die
Gelenke 15 bestehen aus zwei Zahnradteilen, die so ausgeführt sind,
dass die ineinander eingreifen und jeweils einen einstückige Körper mit dem
oberen und unteren Teil der Vertikalstütze bilden.
-
Diese
Zahnradteile drehen sich um zwei Stifte und werden von Metallplatten
an Ort und Stelle gehalten, die an gegenüberliegenden Seiten angebracht
sind.
-
Auf
diese Weise ist das Gelenk 15 starr und verhindert, dass
sich seine Teile in der normalen Richtung der Schienenachse bewegen
können.
-
Die
seitlichen Vertikalstützen 13, 14 sind
so ausgebildet, dass sich der obere Bogen 12 mit mindestens
einem unteren Bogen 16 verbindet, der an der gegenüberliegenden
Längsseite
der Schiene 10 angebracht ist.
-
Gemäß einer
speziellen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung können
die Bögen 12 und 16 an
gegenüberliegenden
Seiten der elastisch verformbaren Vertikalstützen 13, 14 so
angebracht sein, dass sich z.B. der Bogen 12 an Vorderseite
des Beines und der Bogen 16 an der Hinterseite befindet.
-
Jeweilig
in Verbindung mit Bogen 12 und 16 und an gegenüberliegenden
Seiten der Bögen
ist jede elastisch verformbare seitliche Vertikalstütze mit einem
Paar Schlitzen 18 versehen, die zur Aufnahme einer die
Schiene am Bein des Trägers
festhaltenden Vorrichtung dienen.
-
Die
Festhaltevorrichtung kann aus (nicht abgebildeten) Gurten bestehen,
die sich mit entsprechenden Klettverschlüssen wie z.B. Velcro® verstellen
lassen.
-
Alternativ
kann die Festhaltevorrichtung für jeden
Gurt abziehbar ausgebildet sein und aus einem Paar Plastikverbundstoff-Flächen mit
einer Vielzahl an Mikrostiften bestehen, die in bekannter Weise
ineinander greifen.
-
Die
starren Gelenke 15 sind mit einer Kondylenplatte 19 versehen,
die für
den Kontakt mit dem Kniegelenk ausgelegt ist, um die von der elastisch verformbaren
seitlichen Vertikalstütze
auf das Kniegelenk ausgeübte
Kraft einheitlich zu übertragen
und das Kniegelenk festzuhalten und zu unterstützen.
-
Gemäß der in 3 gezeigten
erfindungsgemäßen Ausführungsform
weist die elastisch verformbare seitliche Vertikalstütze 13 zwei
Scharniere 20, 21 mit Mikrometerwinkeleinstellung
sowie zwei elastische und/oder flexible Elemente 23, 24 auf,
die mit der Vertikalstütze 13 einen
einstückigen
Körper bilden;
ein erstes Scharnier 20 ist über dem Gelenk angebracht und
mit dem einem Flügel
mit dem oberen Bogen 12 und dem anderen Flügel mit
einem ersten elastischen Element 23 verbunden.
-
Das
erste elastische Element 23 ist seinerseits an der Vertikalstütze 13 auf
einer Seite mit dem ersten Scharnier 20 und auf der anderen
Seite mit dem Gelenk 15 verbunden.
-
Ein
zweites Scharnier 21 ist unterhalb des Gelenks 15 angebracht
und mit einem Flügel
mit dem unteren Bogen 16 und dem anderen Flügel mit
einem zweiten elastischen Element 24 verbunden.
-
Das
zweite elastische Element 24 ist seinerseits in einer Richtung
mit dem zweiten Scharnier 21 und in der anderen Richtung
mit dem Gelenk 15 verbunden.
-
Die
oben beschriebene seitliche Vertikalstütze 13 ist in Detail
in 1 dargestellt.
-
Die
zweite flexible seitliche Vertikalstütze des starren Rahmens gemäß der in 3 gezeigten und
in 2 detailliert dargestellten speziellen Ausführungsform
weist zwei elastische Elemente 25, 26 auf, die
mit der zweiten elastisch verformbaren seitlichen Vertikalstütze 14 einen
einstückigen
Körper
bilden; ein erstes elastisches Element 25 ist oberhalb des
Gelenks 15 angebracht und in einer Richtung mit dem oberen
Bogen 12 und in der anderen Richtung mit dem starren Gelenk 15 verbunden.
-
Ein
zweites elastisches Element 26 der zweiten Vertikalstütze 14 ist
unterhalb dem Gelenk 16 angebracht und in einer Richtung
mit dem unteren Bogen 16 und in der anderen Richtung mit
dem starren Gelenk 15 verbunden.
-
Erfindungsgemäß überträgt die Winkelstellung
dieser mit den elastischen Elementen 23, 24 verbundenen
Scharniere 20, 21 eine Kraft senkrecht zur Achse
dieser elastisch verformbaren seitlichen Vertikalstütze 13 in
Verbindung mit dem starren Gelenk 15 zur Kondylenplatte 19.
-
Der
auf Höhe
des Kniegelenks erhaltene Druck verändert den Kontakt zwischen
den gegenüberliegenden
Kondylen des Kniegelenks, reduziert den auf sie ausgeübten Druck
und dadurch auch die Ursache der Entzündung sowie der Schmerzen.
-
Gemäß einer
speziellen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung kann die Schiene 10 eine einzige
elastisch verformbare seitliche Vertikalstütze 14 aufweisen,
die an einem ihrer Teile nur mit einem Scharnier mit Mikrometerwinkeleinstellung
oberhalb oder unterhalb des starren Gelenks 15 und an dem anderen
Teil mit einem elastischen Element versehen sein kann.
-
Dadurch
verringert sich das Gewicht der Struktur, die aber trotzdem den
seitlichen Druck auf das Kniegelenk bewirkt und eine ausreichende
Beinkontrolle ermöglicht.
-
Gemäß einer
speziellen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sind die starren Gelenke 15 mit
Anschlägen
versehen, um den relative Winkelausschlag der seitlichen Vertikalschienen 13, 14 zu begrenzen
und damit die Überbeugung
des Knies zu verhindern, die Schmerz erzeugen kann.
-
Der
feste Rahmen 11 kann aus Aluminium, ungiftigem rostfreiem
Stahl, Metalllegierungen oder hochwiderstandsfähigem Plastikverbundstoff bestehen,
um das Gewicht der Struktur zu verringern.
-
Die
in die Vertikalstützen 13, 14 eingefügten elastischen
Elemente 23, 24, 25, 26 können Stahlbleche
oder aus hochwiderstandsfähigem
elastischem Kunststoff hergestellte Teile sein.
-
Die
Gurte, welche die Festhalteelemente der Schiene darstellen, können aus
Gewebe hergestellt sein, während
die Bögen 12 und 16 aus
hochwiderstandsfähigem
Plastikverbundstoff oder ungiftigem rostfreien Stahl bestehen können und
falls erforderlich mit den jeweiligen Vertikalstützen einen einstückigen Körper bilden
können.
-
Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung können
die Vertikalstützen
sowie die oberen und unteren Bögen
separate Elemente von verschiedener Größe darstellen und so aufgebaut
sein, dass sie miteinander verbunden sind und je nach den individuellen
Abmessungen des Beines und des entsprechenden Kniegelenks die Struktur 11 der
Schiene 10 bilden.
-
Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform
beschrieben.