DE60307833T2

DE60307833T2 - Pulsierende druckkammer in einer prothetischen gliedmasse

Info

Publication number: DE60307833T2
Application number: DE60307833T
Authority: DE
Inventors: A. Carl Avon CASPERS
Original assignee: Otto Bock Healthcare LP
Current assignee: Otto Bock Healthcare LP
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2023-05-24
Also published as: WO2003099173A1; JP2005527300A; DE60307833D1; CA2486555A1; WO2003099188A1; CA2486602A1; ES2270085T3; EP1509187A1; EP1509176A1; US20040024322A1; JP2005527297A; JP4245559B2; AU2003233682A1; EP1509176B1; ATE336972T1; AU2003231845A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Druckkammer, die zur Erhöhung des Blutflusses in Körperteilen und zur Beeinflussung des Fluidflusses und -ansammlung in derartigen Körperteilen verwendet werden. Insbesondere sind die Druckkammern als künstliche Glieder für Amputierte ausgebildet.
Technischer Hintergrund der Erfindung
Ein Amputierter ist eine Person, die einen Teil einer Extremität oder eines Gliedes verloren hat, wie beispielsweise ein Bein oder Arm, die im Allgemeinen als Restglied bezeichnet werden. Restglieder kommen in verschiedenen Größen und Formen im Hinblick auf den Stumpf vor. Die meisten neuen Amputationen weisen eine leicht firnenförmige oder zylindrische Form auf, während ältere Amputationen, die bereits einer erheblichen Atrophie ausgesetzt sind, üblicherweise eine konische Form aufweisen. Restglieder können ferner durch verschiedene individuelle Probleme oder Konfigurationen charakterisiert sein, einschließlich des Volumens und der Form eines Stumpfes und mögliche Narben, Hauttransplantaten, ungleichmäßiges Volumen des Gliedes, Neurome, Schmerzen, Ödeme oder Weichgewebeausbildungen.
Bezug nehmend auf die 1 und 2 ist ein Restglied 10 unter dem Knie dargestellt und als Bein 12 beschrieben, das unter dem Knie abgetrennt worden ist und nunmehr in einem Stumpf 14 endet. In diesem Fall weist das Restglied 10 Weichgewebe wie auch den Oberschenkelknochen 16, das Kniegelenk 18 und das abgetrennte Schienbein 20 und Wadenbein 22 auf. Entlang der Knochenstrukturen erstreckt sich, umgeben durch Weichgewebe, Nervenbündel und Gefäßleitungen, die gegen äußere Drücke geschützt werden müssen, um Neurome, Taubheit und Unwohlsein wie auch andere Problemtypen, zu vermeiden. Ein Restglied 10 mit einem unter dem Knie befindlichen Stumpf 14 ist als mehr knochige Struktur charakterisiert, während ein über dem Knie entstandenes Restglied als mehr Weichgewebe wie auch Gefäßbahnen und Nervenbündel aufweisend charakterisiert werden kann.
Bezug nehmend auf 2 können Amputierte, die einen Teil ihres Arms 26, der in einem Stumpf 28 endet, auch charakterisiert werden als Gefäßbahnen, Nervenbündel wie auch Weichgewebe und Knochengewebe aufweisend. Das Restglied 10 umfasst den Oberarmknochen 30, der sich von unter der Schulter zum Ellbogen erstreckt und von dem sich die Knochen Elle 34 und Speiche 36 drehbar zum Amputationspunkt erstrecken. Entlang dem Oberarmknochen 30 ist der Bizepsmuskel 38 und der Trizepsmuskel 40 angeordnet, die weiter mit der Elle 34 bzw. der Speiche 36 verbunden sein können.
In mancher Hinsicht ergeben sich für einen Restgliedamputierten, der einen amputierten Arm 26 aufweist, keine Überlegungen für ein künstliches Glied, Druck zu widerstehen, sondern eher solche, die sich auf ein künstliches Glied beziehen, das drehbar ausgebildet ist, um die für einen vollständigen Arm typischen Funktionen, wie Beugen des Ellbogens und Greifmöglichkeiten, zu ermöglichen. Eine Person mit einem gelähmten Glied würde ähnliche Überlegungen anstellen, um für das gelähmte Glied eine gewisse Bewegbarkeit und somit Funktionalität zu erhalten.
Historisch waren künstliche Glieder, die typischerweise von Beinamputierten genutzt wurden, überwiegend aus Holz, wie beispielsweise aus Hochlandweide, hergestellt. Die Glieder waren handbearbeitet mit Schäften zur Aufnahme des Stumpfes 14 des Restgliedes 10. Unterhalb des Schaftes war ein Unterschenkelabschnitt mit einem Fuß unterhalb des Unterschenkelabschnitts angeordnet. Die hölzernen künstlichen Glieder wurden mit ungegerbten Leder abgedeckt, das oft bemalt worden ist. Die Schäfte der meisten Holzglieder waren hohl, da die Glieder üblicherweise in dem künstlichen Glied durch das Umfangsgewebe nahe dem Stumpf 14 und nicht am distalen Ende des Stumpfes 14 gehalten wurde.
Einige künstliche Glieder in Europa sind ferner aus geschmiedeten hohlen Metallteilen hergestellt worden. Ferner sind künstliche Glieder aus Fasern verwendet worden, die dehnend über eine Form gezogen wurden, wonach sie trocknen und aushärten konnten. Auch diese künstlichen Glieder waren hohl und unterstützten zu einem erheblichen Anteil das Restglied an dem umgebenden Gewebe nahe dem Stumpf 14.
Alle diese verschiedenen künstlichen Glieder haben Schäfte, um den Stumpf 14 des Amputiertens darin einzuführen. Es gibt im Wesentlichen zwei Schaftkategorien. Es gibt harte Schäfte, bei denen der Stumpf unmittelbar in den Schaft ragt und die Schaftwand ohne irgendeinen Liner oder Stumpfstrumpf berührt. Eine andere Schaftart ist ein Schaft, der einen Liner oder Einsatz verwendet. Beide Schäfte waren typischerweise Schäfte mit offenen Enden, die eine hohle Kammer im Boden aufwiesen und bei denen kein Teil des Schaftes das distale Ende des Stumpfes 14 berührte. Demgemäß wurde der Stumpf an seinen Umfangsseiten gehalten, indem er gegen die Innenwand des Schaftes drückte.
Diese Art von Schäften verursachten eine Menge Scherkräfte am Stumpf 14 und verursachte Druck- oder Abdrückprobleme an den Nervenbündeln und dem Fluidfluss in den Gefäßen aufgrund des Umfangs-Druckeffekts des Schaftes auf das Glied. Dieser Druckeffekt konnte ein Anschwellen in das Ende des Schaftes hinein verursachen, wodurch ein Amputierter schwere Ödeme und nässende Knoten am Ende des Stumpfes 14 entwickeln konnte.
Mit der Zeit lernten Orthopäden, dass das Ausfüllen der hohlen Kammer des Schaftes und das Begünstigen eines totaleren Kontaktes zwischen Stumpf und Schaft die Schwell- und Ödemprobleme beseitigen konnten. Problematische Gewebekonfigurationen, wie beispielsweise vorstehende Knochen, benötigten spezielle Maßnahmen, wie beispielsweise das Hinzufügen von weichem oder biegsamen Material, das in den Schaft einzufügen war.
Heute sind die meisten künstlichen Glieder aus Kunststoff hergestellt, wie beispielsweise aus Polyesterharzen, Acrylharzen, Polypropylenen und Polyethylenen, die möglicherweise über einen Nylonstrumpf, der ebenfalls mit verschiedenen Harzen imprägniert sein kann, laminiert werden.
In der Vergangenheit wurden die meisten künstlichen Glieder am Körper des Amputierten mit einer Aufhängung in einer Art von Rollen, Gürteln oder Streifen mit verschiedenen Aufhängvorrichtungen und möglicherweise mit Lederschnürungen und Bändern verwendet. Ein anderes Verfahren zum Aufhängen künstlicher Glieder ist als Keilaufhängung (wedge suspension) bekannt, bei der ein Keil in den Schaft eingebaut ist, der an seinem oberen Ende stärker geschlossen ist. Der Keil im Schaft umschließt tassenförmig die mediale femorale Kondyle oder Knöchel am Abductor tubicalis. Eine weitere Form der Aufhängung ist als Shuttle-System oder mechanisches Einhak- oder Verbindungssystem bekannt, bei dem ein dünner Saugliner über einen Stumpf gezogen wird und eine Koppelvorrichtung am distalen Ende aufweist, die mechanisch mit einem Gegenstück im Boden der Schaftkammer zusammenwirkt. Ferner sind Hülsenaufhängungen verwendet worden, bei denen der Amputierte einen Latexgummischlauch verwendet, der eine gummiähnliche Hülse bildet, die über den oberen Bereich des künstlichen Gliedes und über den Oberschenkel des Amputierten gerollt wird. Die Hülsenaufhängungen sind in Verbindung mit anderen Aufhängtechniken verwendet worden.
Auf dem Gebiet der Prothesen sind sowohl Überdrucksysteme als Unterdrucksysteme (oder eine geschlossene Unterdruckkammer) verwendet worden. Einst sind aufblasbare innere Schläuche als Drucksysteme verwendet worden, um Schäfte anzupassen. Gegenwärtig gibt es pneumatische „Beutel", die strategisch über Bereiche platziert werden, die als gute gewichtstragende Bereiche angesehen werden, um den Druck zu erhöhen und die Anpassung an Volumenänderungen innerhalb des Schaftes zu unterstützen.
Das Problem damit besteht darin, dass es ein sehr spezifischer Druck ist und Atrophien und dramatische Gewebeverluste über diese Hochdruckbereiche generiert werden. Eines dieser Systeme verwendet einen über den gesamten Bereich oder einen im Wesentlichen gesamten Bereich angewandten Überdruck zwischen dem Restglied und dem Schaft des künstlichen Gliedes, um Anpassungen an Volumenänderungen innerhalb des Schaftes vorzunehmen.
Wirkungen von Unterdruck sind verwendet worden für eine geschlossene Kammer indem ein Schaft durch Hineinziehen mit einer Hülle angelegt wurde, die Hülle aus dem Schaft herausgezogen wurde und dann die Öffnung mit einem Ventil verschlossen wurde. Dadurch wird eine Abdichtung am Boden erhalten und der Stumpf in dem Schaft durch eine Unerdruckabdichtung befestigt.
Die älteren Systeme wurden ursprünglich in Deutschland eingeführt. Sie bestanden aus Schäften mit einem offenen Ende, was bedeutet, dass eine Luftkammer im Boden des Schaftes vorhanden war. Dies funktionierte nicht besonders gut, da Schwellungen des Restgliedes in die Kammer hinein durch den negativen Zug erzeugt wurden, der durch das Aufhängen des Gewichts des Beines und die Beschränkung auf einen begrenzten Bereich entstand. Dies konnte zu erheblichen Ödemen führen, die ausreichen konnten, einen Funktionsausfall und ein Nässen des Stumpfes zu verursachen.
Es wurde später in Amerika entdeckt, dass ein vollständiger oder im Wesentlichen vollständiger Kontakt zwischen dem Restglied und dem Schaft wesentlich war und dass für den Fall eines vollständigen oder im Wesentlichen vollständigen Kontakts das Gewicht gleichmäßig verteilt wurde oder dass die Aufhängung sich über die gesamte Oberfläche des Gliedes statt nur über den Abschnitt der offenen Kammer des Schaftes verteilte.
Der menschliche Körper als Ganzes unterliegt einem Druck von etwa einer Atmosphäre auf Meereshöhe. Dieser Druck hält ein normales Fluidsystem durch den Körper aufrecht. Wenn ein Amputierter eine Prothese anlegt und die Drücke durch die Übertragung des Körpergewichts über den Oberflächenbereich des Restgliedes zum Knochen aufnimmt, entsteht ein erhöhter Druck auf das Restglied von einer Atmosphäre zuzüglich des zusätzlichen Druckes, der durch die Gewichtsaufnahme erzeugt wird. Dieser erhöhte Druck oder Überdruck verursacht einen tatsachlichen Fluidverlust in dem Restglied in Richtung auf den größeren Abschnitt des Körpers, der unter einem geringern Druck steht. Dieser Fluidverlust bewirkt eine Verringerung des Volumens des Restgliedes über den Tag. Dieser Verlust variiert von Amputierten zu Amputierten, aber je fleischiger und weicher des Restglied ist, desto größer wer den die Volumenfluktuationen im Allgemeinen sein. Je höher das Gewicht und je kleiner der Oberflächenbereich ist, desto größer werden die Drücke und je größer werden die zyklischen Fluidvolumenveränderungen sein. In der Vergangenheit musste der Amputierte die Volumenabnahme dadurch kompensieren, dass er das künstliche Glied abnahm und zusätzliche Stumpfsocken anlegte, um dem verminderten Restgliedvolumen Rechnung zu tragen.
US 5,888,230 und 6,231,616 B1 offenbaren die Verwendung einer Vakuumpumpe, die zwischen Glied und einem Liner angeordnet ist. Diese Erfindung ist im Wesentlichen unbrauchbar, weil sich der Liner zu allen Zeiten an die Form des Stumpfes durch eine Anpassung an die Änderung anpassen wird, sodass zwischen des Restglied und dem Liner kein Raum ist, aus dem ein Vakuum abgezogen werden kann. In jedem Fall offenbart das Patent keine Anwendung von Vakuum oder die Anwendung eines Unterdrucks in der Schaftkavität derart, dass das Restglied fest und vollständig gegen das Innere des Schaftes gezogen wird. Statt dessen offenbart das Patent die Verwendung von Ausgleichsstücken zwischen Liner und Schaft. Ohne den vollständigen Kontakt zwischen dem Restglied und dem Schaft kann das Glied in dem Raum zwischen dem Glied und dem Schaft schwellen. Ferner offenbart das Patent keine Verwendung von Vakuum, um einen Volumenverlust des künstlichen Gliedes aufgrund von Drücken durch Gewichtsaufnahme zu verhindern.
Während einige dieser Vorrichtungen für die Lösung einiger Probleme, die mit Prothesen auftreten, vorgesehen waren, offenbarte keine der künstlichen Glieder, Linern und Schäfte, einzeln oder in Kombination, eine Prothese, die einen vollständigen Kontakt mit dem Restglied zeigte; die durch das künstliche Glied auf das Gliedgewebe übertragene Scherkräfte, Stöße und mechanische Kräfte absorbierte und verteilte; die das Restgliedvolumen kontrollierte; und die Unterdruck als Verriegelungsmittel benutzte, um das Restglied in dem Schaft zu halten.
Es gab ein Bedürfnis für ein verbessertes künstliches Glied, das eine vollständige oder im Wesentlichen vollständige Kontaktbeziehung mit dem Restglied ermöglichte; das Stöße, mechanische und Scherkräfte, die üblicherweise beim Gehen, Verwinden und Drehen und bei der Gewichtsaufnahme mit einem künstlichen Glied auftreten, absorbiert und verteilt; das das Restgliedvolumen durch eine gleichmäßige Kraftverteilung kontrolliert, das einen Unerdruck als Verriegelungseinrichtung benutzt, um das Restglied in dem Schaft ohne die Verursachung einer Schwellung des Restgliedes in den Schaft hinein zu halten; und das Veränderungen des Restgliedvolumens durch ein Unterdrucksystem kontrolliert. Idealerweise sollte das Drucksteuersystem automatisch geregelt werden.
US 5,549,709 offenbart verschiedene Ausführungsformen eines künstlichen Glieds. Alle diese Ausführungsformen benötigten jedoch zwei Schäfte: einen Außenschaft und einen Innenschaft. Die Anmelderin hat gefunden, dass die vorliegende Erfindung ver-besserte Eigenschaften ohne die Notwendigkeit zweier Schäfte bietet. Ein einzelner Schaft kann genauso gut oder besser als zwei Schäfte funktionieren. Das genannte Patent offenbart ferner keinen Mechanismus zur Aufrechterhaltung eines Vakuums oder eines Unterdrucks, wenn Luft in den Schaft eindringt.
Es wurde gefunden, dass es schwierig ist, eine perfektive luftdichte Dichtung zwischen dem Restglied und den Schäften, wie sie in US 5,549,709 offenbart ist, zu erhalten, sodass durch eine geringe Luftleckage Luft in die Schäfte eindringt und das Vakuum in den Schäften verringert. Bei der Verringerung des Vakuums werden die vorteilhaften Effekte des Vakuums langsam vermindert. Folglich gab es ein Bedürfnis für eine Vorrichtung und/oder eine Methode zur Aufrechterhaltung des Vakuums in der Schaftkavität, wenn eine gewisse Luftleckage durch die Dichtung hindurch auftrat.
Wie oben erwähnt, bietet die Beeinflussung des Fluids in dem Restglied ein Problem beim Tragen einer Prothese durch einen Amputierten. Im Laufe des Tages oder über eine längere Periode kann ein Fluidverust aus dem Restglied auftreten, wodurch Anpassprobleme mit der Prothese entstanden. Darüber hinaus können Prothesen Schwellungen und Ödemprobleme in Restgliedern aufgrund einer Ansammlung von Fluid verursachen. Die Druckeffekte, sowohl bei Überdruck als auch bei Unterdruck in den Prothesen können diese potentiellen Probleme verstärken. Oft unterliegen Amputierte Gefäßflussproblemen im Restglied, die zu zusätzlichen Amputationen von Gliedmaterial führen können. Manchmal sind die Gefäßprobleme auch in erster Linie der Grund für die Amputation. Derartige Gefäßprobleme können Wunden in dem Restglied verursachen oder ein gutes Heilen von Wunden, die im Restglied aus irgendwelchen Gründen entstanden sind, verhindern.
Die Verwendung von Überdruck, Unterdruck und abwechselndem Über- und Unterdruck auf einen Körperteil, um eine Wundheilung zu verbessern und den Blutfluss zu erhöhen, ist vorbekannt. Ferner sind große Druckkammern bekannt, die einen Körperteil aufnehmen und einen Überdruck auf dieses Körperteil ausüben.
US-Patent 5,658,353 offenbart ein Verfahren zum Anlegen und Ablegen einer Saugprothese. Durch die Prothese entsteht eine luftdichte Abdichtung zwischen dem Restglied und dem Saugschaft. Zum Anlegen der Prothese ist ein modifiziertes Ventil am Saugschaft angebracht und der Luftdruck wird verringert, um das Restglied in den Saugschaft zu ziehen. Wenn das Anlegen der Prothese beendet ist, wird das modifizierte Luftventil durch ein normales Ventil ersetzt und es besteht somit keine weitere Verbindung zur Unterdruckquelle, wenn die Prothese im Gebrauch getragen wird. Zum Abnehmen der Prothese wird ein geändertes Ventil am Saugschaft angebracht und eine Überdruckquelle mit dem modifizierten Ventil verbunden, um so den Luftdruck in dem Schaft zu erhöhen. Die in den Schaft eingeblasene Luft dient dazu, das Glied aus dem Schaft zu drücken, wodurch eine schmerzhafte oder verletzungsanfällige Abnahme der Prothese vermieden wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Befestigung einer Prothese an einem Restglied eines Amputierten anzugeben, mit der eine verbesserte Fluidbeeinflussung in dem Restglied möglich ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Aus Gründen der Anpassung und des Komforts ist für Amputierte die Beeinflussung des Fluids in dem Restglied wichtig. Darüber hinaus ist die Beeinflussung des Fluids in einem Körpergewebe ebenfalls wichtig für einen guten Fluss in den Gefäßen und für die Verringerung von Wunden und/oder für die Heilung. U. a. besteht ein Bedürfnis für eine Vorrichtung, mit der Überdruck und Unterdruck abwechselnd auf ein Kör perteil, wie beispielsweise ein Restglied, ausgeübt wird, bei der die Vorrichtung in Verbindung mit einer Protheseneinrichtung vorgesehen und programmierbar gesteuert wird, um die Amplitude und/oder die Frequenz der Druckänderungen zur Verbesserung des therapeutischen Effekts zu steuern.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung zur Verbesserung des Blutflusses durch ein Körperteil durch Verwendung von wechselnden Überdruck und Unterdruck gerichtet. Im Besonderen bezieht sich die Erfindung auf eine derartige Vorrichtung, die programmierbar gesteuert ist, um die Amplitude und/oder die Frequenz der Druckänderungen zu steuern. Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Befestigung einer Prothese an einem Restglied eines Amputierten und zur Ausübung einer Drucktherapie auf das Restglied zur Verfügung. Die Vorrichtung umfasst einen Schaft, dessen Form zur Aufnahme eines Restgliedes eines Amputierten gewählt und der zur Verbindung mit einem Prothesenglied ausgebildet ist. Der Schaft bildet eine Kammer zwischen dem Schaft und dem Restglied, wenn das Restglied von dem Schaft aufgenommen ist. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Druckkontrollvorrichtung, die funktional mit der Kammer verbunden ist und in der Lage ist, einen Überdruck und einen Unterdruck in der Kammer zur Durchführung einer Drucktherapie am Restglied zur Verfügung zu stellen. Die Drucksteuervorrichtung regelt den Druck in der Kammer aufgrund einer manuellen Einwirkung, aufgrund sensorischer Eingangssignale oder anderer Informationen und kann die Befestigung des Schaftes an dem Restglied gewährleisten.
Ein Hauptziel und Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung besteht in dem Erhöhen des Blutflusses in einem Körperteil.
Ein weiteres Hauptziel und ein weiterer Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie einen Computer umfasst, der die Veränderung des Überdrucks und Unterdrucks in Amplitude und Frequenz so regeln kann, dass eine beliebige Wellenform erzeugt wird.
Kurze Beschreibung der mehreren Ansichten der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht des Gewebes und der Skelettstruktur eines Restgliedes eines Amputierten;
2 ist eine Seitenansicht eines Restgliedes in Form eines amputierten Arms und zeigt die Skelett- und Muskelstruktur des Restgliedes;
3 ist eine explodierte Seitenansicht eines Restgliedes auf das eine Polyurethanhülse, eine dehnbare Nylonhülse, ein Liner, eine Nylonhülle und ein Schaft eines künstlichen Gliedes aufgebracht wird;
4 ist ein Schnitt durch das künstliche Glied in 3, das ein erstes Beispiel eines künstlichen Glieds darstellt;
5 ist ein Schnitt durch ein künstliches Glied ähnlich 4 und zeigt ein zweites Beispiel eines künstlichen Gliedes;
6 entspricht 5, verdeutlicht jedoch die Kompression des Innenschaftes unter dem Einfluss von Überdruck;
7 ist ein Schnitt durch ein künstliches Glied und zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines künstlichen Gliedes;
8 ist ein Schnitt durch das künstliche Glied und zeigt ein viertes Beispiel eines künstlichen Gliedes;
9 ist eine Seitenansicht einer Polyurethanhülse und einer zweiten dehnbaren Nylonhülse, die über den Schaft und das Restglied gerollt ist und zeigt gestrichelt Kleidung;
10 ist ein Schnitt durch das künstliche Glied und zeigt ein fünftes Beispiel eines künstlichen Gliedes;
11 ist ein Schnitt durch das künstliche Glied und zeigt ein sechstes Beispiel eines künstlichen Gliedes;
12 ist eine detaillierte Darstellung des Vakuummechanismus aus 11;
13 ist ein Schnitt durch das künstliche Glied und zeigt ein siebtes Beispiel eines künstlichen Gliedes;
14 ist eine detaillierte Darstellung des Vakuummechanismus und der Hülse aus 13;
15 ist ein Schnitt durch das künstliche Glied und zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel eines künstlichen Gliedes;
16 ist ein Schnitt durch das künstliche Glied und zeigt ein neuntes Beispiel eines künstlichen Gliedes;
17 ist ein Schnitt durch das künstliche Glied und zeigt einen Liner mit einer ringförmigen Dichtung;
18 ist ein Schnitt durch das künstliche Glied und zeigt ein zweites Beispiel des Liners aus 17;
19 ist ein Schnitt durch das künstliche Glied und zeigt ein drittes Beispiel des Liners aus 17;
20 ist ein Teilschnitt durch das künstliche Glied und zeigt ein viertes Beispiel des Liners aus 17;
21 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Druckkammervorrichtung mit einem eingeführten Körperteil;
22 zeigt einen detaillierten Pneumatikplan eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung aus 21 und einen Steuerungsmechanismus;
23 ist ein Flussdiagramm einer Steuerschleife für die Vorrichtung aus 21;
24 und 25 sind Diagramme, die die Variation von Blutfluss zu einem Körperteil in Abhängigkeit von dem von der Vorrichtung aus 21 produzierten Druckzyklus zeigen;
26 ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes künstliches Glied mit einer pulsierenden Druckkammer.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In den beigefügten Zeichnungsfiguren sind gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugsziffern durch die mehreren Zeichnungsfiguren hindurch benannt. Die vorliegende Erfindung erfasst einen Apparat zur Durchführung einer Drucktherapie bei der abwechselnd ein positiver und ein negativer Druck in einem Behälter, wie beispielsweise einem künstlichen Glied oder einer Prothese, der einen Teil eines Körpers, wie beispielsweise ein verbliebenes Gliedstück, zum Zweck der Verbesserung des Blutflusses und zum Beeinflussen des Fluids innerhalb des Gliedstücks ausgeübt wird. Die Zeichnungen zeigen eine Anzahl verschiedener Ausführungsformen eines Apparats und eines Verfahrens zum gezielten Beeinflussen des Fluidvolumens in einem Restglied, das an ein künstliches Glied angeschlossen ist, indem eine Vakuumquelle auf die Kavität oder Kammer des künstlichen Glieds einwirkt. Es wird zu erkennen sein, dass die Beaufschlagung der Kavität mit Vakuum das Restglied (das in einem Liner eingeschlossen sein kann) fast vollständig gegen den Schaft ziehen kann, eine Schwellung des Restgliedes in dem Schaft verhindert oder reduziert wird, weil eine kleine oder gar keine Kammer vorhanden ist, in die das Restglied durch das Vakuum gezogen werden kann. Es ist wichtig, dass die Ausübung des Vakuums in der Kavität ferner einem Fluidverlust aus dem Restglied aufgrund gewichtsbedingter Drücke entgegenwirkt.
3 und 4 zeigen eine Ausführungsform des Apparats 50 der vorliegenden Erfindung. Das künstliche Glied 50 enthält einen äußeren Schaft 52, ein Schienbein 54 und einen Fuß 56. Der äußere Schaft 52 weist ein solches Volumen und eine solche Form auf, dass er einen wesentlichen Teil eines Restgliedes 14 unter Ausbildung eines Zwischenraums 58 oder einer Kammer aufnehmen kann.
Der Apparat 50 umfasst ferner einen flexiblen Innenschaft 60 mit einer Kavität 62 mit einem solchen Volumen und einer solchen Form, dass er einen wesentlichen Teil des Restgliedes 14 aufnimmt und in den Zwischenraum 58 zwischen dem Außenschaft 52 und dem Restglied 14 passt. Der innere Schaft 60 weist eine dem Restglied 14 gegenüberliegende Innenfläche 64 und eine dem Außenschaft 52 gegenüberliegende Außenfläche 66 auf. Eine Vakuumquelle 70 kann in geeigneter Weise an oder in dem Schienbein oder Pylon 54 angebracht sein. Die Vakuumquelle 70 kann vorzugsweise eine mechanische oder motorgetriebene Pumpe 72 sein. Die Vakuumquelle 70 kann an eine Spannungsquelle 83 angeschlossen sein, die eine Batterie sein kann oder für die ein gewichtsgesteuerter Generator verwendbar ist.
Ein Vakuumventil 74 ist in geeigneter Weise mit der Vakuumquelle 70 verbunden. Das Vakuumventil 74 kann vorzugsweise an dem Außenschaft 52 angeordnet sein. Eine Vakuumleitung 76 verbindet das Vakuumventil 74 mit der Kavität 62 oder Kammer. Es ist erkennbar, dass die Vakuumquelle ein Einziehen des Restglieds 14 in einen festen Kontakt mit oder näher an die Innenfläche 64 des Innenschafts 60 bewirkt. Das künstliche Glied 50 weist ferner eine Regeleinrichtung 80 zur Steuerung der Vakuumquelle 70 auf. Vorzugsweise ist die Regeleinrichtung 80 ein digitaler Computer 82. Alternativ kann die Regeleinrichtung ein Vakuumregler sein. Die Regeleinrichtung 80 ist mit einer Spannungsquelle 83 verbunden, die eine Batterie sein kann.
Eine Dichtungseinrichtung 84 bewirkt eine luftdichte oder nahezu luftdichte Abdichtung zwischen dem Restglied 14 und dem Außenschaft 52. Vorzugsweise ist die Dichtungseinrichtung 84 eine nicht geschäumte, nicht poröse Polyurethanhülse 86, die überrollbar ist und den Außenschaft 52 und einen Teil des Restgliedes 14 ab deckt. Alternativ kann die Dichtungseinrichtung 84 durch jede Art von Dichtung gebildet sein, die luftdicht oder nahezu luftdicht ist.
Das künstliche Glied 50 kann ferner eine dünne Hülle 90 zwischen dem Restglied 14 und der Innenfläche 64 des Innenschafts 60 aufweisen. Wenn die Kavität 62 mit Vakuum beaufschlagt wird, verteilt die Hülle 90 das Vakuum relativ gleichmäßig über die Kavität 62. Ohne die Hülle 90 könnte das Restglied 14 klebend an der Innenfläche 64 anhaften und eine Abdichtung bilden, die eine gleichmäßige Wirkung des Vakuums in der Kavität 62 verhindern könnte. Die Hülle 90 kann ferner dazu verwendet werden, dem Amputierten zu helfen, eine glatte und einfache Anpassung an den Innenschaft 60 vorzunehmen. Die Hülle 90 besteht vorzugsweise aus dünnem gewirktem oder gestricktem Nylon.
Der Apparat 50 kann ferner einen nicht geschäumten, nicht porösen Polyurethanliner 92 zur Aufnahme des Restglieds 14 aufweisen, der zwischen der Hülle 90 und dem Restglied 14 angeordnet ist. Der Liner 92 ist ein Schaftliner, der einen vollständigen oder im Wesentlichen vollständigen Kontakt durch Unterdruckansaugung und eine Kraftverteilung bewirkt. Der Liner 92 haftet leicht an der Haut des Restglieds 14 und bewirkt einen totalen Kontakt mit dem Glied 14. Der Liner 92 absorbiert und verteilt Stöße, mechanische Kräfte und Scherkräfte, wie sie typischerweise beim Gehen auftreten.
Das künstliche Glied 50 kann ferner eine dehnbare zweite Hülse 94 aus Nylon zum Überrollen und zum Abdecken der Hülse 86 aufweisen, um zu verhindern, dass Kleidung an der Hülse 86 anhaftet oder sich an ihr verfängt.
Gemäß 3 kann die schlauchförmige Polyurethanhülse 86 allein oder in Kombination mit dem Polyurethanliner 92 zusammen mit der optionalen Nylonhülle 90 und der zweiten dehnbaren Nylonhülse 94 verwendet werden.
Im Einzelnen kann der Amputierte die dehnbare zweite Hülse 94 aus Nylon, die vorzugsweise aus einem Spandex-ähnlichen Material gebildet ist, nehmen und sie über den Stumpf 14 bis zu oberen Bereichen des Restgliedes, wie beispielsweise den Oberschenkel eines Beins 12 rollen. Danach kann die Polyurethanhülse 86 ebenfalls aufwärts über das Restglied 10 gerollt werden. Anschließend wird optional der Liner 92 aufgebracht. Als nächstes kann der Amputierte optional die Nylonhülle 90 verwenden, die zweckmäßigerweise aus einem nicht dehnbaren, dünnen, reibungsreduzierenden Nylon besteht. Wie erwähnt, kann diese Hülle 9 optional verwendet werden, um dem Amputierten das leichte und glatte Einpassen in den Innenschaft 60 zu erleichtern. Alternativ kann die Hülle 90 weggelassen werden und der Liner 92 einfach in den Innenschaft 60 des künstlichen Gliedes 50 eingeführt werden.
Als nächstes ergreift der Amputierte einfach den übergerollten Abschnitt der Polyurethanhülse 86 und rollt ihn über einen wesentlichen Teil des Außenschafts 52. Die Hülse 86 bewirkt einen luftdichten Abschluss zwischen dem Restglied 14 und dem Außenschaft 52.
Die Polyurethanhülse 86 kann klebrig sein. Folglich kann die zweite Hülse 94 aus dehnbarem Nylon verwendet und über die Polyurethanhülse 86 gerollt werden.
Der Amputierte stellt dann die Regeleinrichtung 80 ein, um die Ausübung eines Vakuums mittels der Vakuumquelle 70 durch das Vakuumventil 74 und den Vakuumschlauch 60 in der Kavität 62 zu bewirken. Es wird ein ausreichendes Vakuum verwendet, um das Restglied (mit den optionalen Abdeckungen) fest gegen die Innenfläche 64 des flexiblen Innenschafts 60 zu ziehen. Die Vakuumquelle 70 kann vorzugsweise ein Vakuum in dem Bereich von 0 bis 25 Zoll Quecksilbersäule (idealerweise 10 bis 25 Zoll) aufrecht erhalten.
Es ist erkennbar, dass das Vakuum in dem Innenschaft 60 bewirkt, dass das künstliche Glied 50 an dem Restglied 14 aufgehängt ist. Das Vakuum verriegelt das Restglied 14 in dem Innenschaft 60, ohne wegen des vollständigen Kontakts des Restglieds mit dem Innenschaft 60 ein Anschwellen des Restglieds in dem Schaft zu bewirken. Das bedeutet, dass keine offene Kammer zwischen dem Restglied 14 und dem Innenschaft 60 vorhanden ist, die an dem Restglied ziehen würde.
Da aufgrund von Gewichtsbelastungen das Volumen des Restglieds 14 über den Tag abnimmt, kann die Regeleinrichtung 80 die Vakuumquelle 70 in geeigneter Weise einstellen, um das Restglied 14 fester gegen den Innenschaft 60 zu ziehen und so den Volumenverlust des Restglieds auszugleichen. Das Vakuum kann teilweise oder vollständig dem Fluidverust aus dem Restglied entgegenwirken, der durch Drücke aufgrund der Gewichtsbelastung entsteht.
3 und 4 zeigen, wie oben erwähnt, eine Anzahl von Merkmalen und Bauelementen. Von diesen Merkmalen und Bauelementen können ein oder mehrere fortgelassen oder ersetzt werden. Das Gleiche gilt für die Ausführungsformen, die in den anderen, unten beschriebenen Figuren dargestellt sind.
Ein zweites Beispiel des Apparats 50 ist in den 5 und 6 dargestellt. Das zweite Beispiel des Apparats ist wie oben beschrieben mit der Ausnahme, dass der Innenschaft 60A sowohl zusammendrückbar als auch flexibel ist. Statt einer Vakuumquelle weist das zweite Beispiel eine Überdruckquelle 100 auf, die vorzugsweise eine motorgetriebene Pumpe 102 ist. Der Regler oder die Regeleinrichtung 80, die durch einen Computer 82 gebildet sein können, regelt die Überdruckquelle 100. Die Regeleinrichtung und die Überdruckquelle 100 sind mit einer Spannungsquelle 83 verbunden, die eine Batterie sein kann. Ein Überdruckventil 104 verbindet den Raum 58 mit der Überdruckquelle 100, um den Innenschaft 60A zusammenzudrücken, wenn das Volumen des Restgliedes abnimmt. Es ist erkennbar, dass die Regeleinrichtung 80 die Überdruckquelle 100 so steuern kann, dass der Luftdruck den Innenschaft 60A zusammendrückt, um ein verringertes Volumen des Restgliedes zu kompensieren, wenn das Volumen des Restgliedes 14 über den Tag abnimmt, wie dies in 6 dargestellt ist.
Ein drittes Beispiel des künstlichen Gliedes 50 ist in 7 dargestellt. Das dritte Beispiel kann als Kombination der oben beschriebenen ersten und zweiten Beispiele angesehen werden.
Eine Vorrichtung, wie beispielsweise eine motorgetriebene Pumpe 72 kann dabei sowohl als Vakuumquelle 70 als auch als Überdruckquelle 100 fungieren. Die Re geleinrichtung 80, die Vakuumquelle 70 und die Überdruckquelle 100 sind mit einer (nicht dargestellten) Spannungsquelle verbunden, die eine Batterie sein kann.
Die Vakuumquelle 70 kompensiert unter der Steuerung der Regeleinrichtung 80 das reduzierte Restgliedvolumen bis zu einem gewissen Punkt. Von da an bewirkt die Regeleinrichtung, dass die Überdruckquelle die weitere Kompensation des verringerten Restgliedsvolumens vornimmt, wie oben beschrieben worden ist. Das dritte Beispiel benutzt somit sowohl Vakuum als auch Überdruck im Zusammenwirken, um das Restglied 14 in dem Innenschaft 60 zu verriegeln und das Schaftvolumen zu reduzieren, um einen Fluidverlust in dem Restglied 14 zu kompensieren. Der exakte Punkt, an dem eine Umschaltung zwischen der Vakuumkompensation und der Überdruckkompensation gemacht wird, kann durch die Regeleinrichtung 80 gesteuert werden, die – wie gesagt – ein in geeigneter Weise für die Schaftumgebung geeignet programmierter Computer sein kann.
Ein viertes Beispiel des Apparats 50 ist in 8 dargestellte. Die vierte Ausführungsform entspricht der ersten Ausführungsform, enthält jedoch zwei Vakuumventile: ein erstes Vakuumventil 106 und ein zweites Vakuumventil 110, die beide mit der Vakuumquelle 70 verbunden sind. Das erste Vakuumventil 106 verbindet die Vakuumquelle mit dem Raum 58. Der Raum 58 enthält ein semi-kompressibles Material 108, wie beispielsweise Polystyrolkugeln, wie sie in US 4,828, 325 offenbart sind.
Um das künstliche Glied 50 anzulegen, geht der Amputierte wie oben beschrieben vor. Nach dem Einsetzen des Restglieds 14 (mit den optionalen Abdeckungen) in den Innenschaft 60B, der sowohl kompressibel als auch dehnbar ist, und Überrollen der Hülse 86 über den Außenschaft 52 aktiviert der Amputierte die Regeleinrichtung 80 und bewirkt, dass die Vakuumquelle 70 Vakuum in dem Raum 58 entstehen lässt. Dadurch wird das Material 108 mechanisch in eine feste Masse kompaktiert, wobei sie sich an die Form des Restgliedes 14 anpasst. Der Innenschaft 60B kann unter dem Gewicht des Restgliedes 14 und unter dem Einfluss des Vakuums leicht expandieren.
Es ist verständlich, dass das semi-kompressible Formmaterial 108 an die Konturen des Restgliedes 14 ohne Anwendung eines kundenspezifischen Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines kundenspezifischen Schaftes angepasst werden kann. Der Außenschaft 52 kann in geeigneter Weise in Standardgrößen, wie beispielsweise klein, medium und groß, verwendet werden. Auch der Innenschaft 60B kann in Standardgrößen wie klein, medium und groß, hergestellt werden. Die Anpassung des Innenschaftes 60B an die Kontur des Restgliedes 14 erfolgt durch die Verfestigung des Materials 108 unter dem Einfluss von Vakuum.
Das zweite Vakuumventil 110 verbindet die Vakuumquelle 70 mit der Kavität 62 wie oben beschrieben ist, um das Restglied 14 in dem Innenschaft 60B zu verriegeln.
Das vierte Beispiel kann ferner eine Überdruckquelle 100, wie sie oben beschrieben worden ist, aufweisen, um die Größe des Innenschafts 60B zur Kompensation eines verringerten Restgliedvolumens einzustellen.
Das vierte Beispiel kann ferner eine dünne Hülle 90, einen Liner 92 und eine zweite Hülse 94, wie sie oben beschrieben sind, aufweisen.
Die Überdruckquelle 100 kann ferner für eine Stoßabsorption und für eine dynamische Reaktion in den Knöchel- und Fußabschnitten des künstlichen Gliedes 50 über eine Verbindung 120 benutzt werden.
Ein fünftes Beispiel eines künstlichen Gliedes 50 ist in 10 dargestellt. Diese Ausführungsform ist dieselbe wie die in 4 dargestellte erste Ausführungsform mit einigen Änderungen. Als erstes kann die Vakuumquelle 71 eine handbetätigte Vakuumpumpe 71 sein, die Luft aus der Kavität 62 bis hinunter zu etwa 10 bis 25 Zoll Quecksilbersäule abzieht. Eine geeignete handbetätigte Vakuumpumpe wird unter der Marke MITY VAC II durch Neward Enterprises, Inc., Cucamonga, Kalifornien, vertrieben. Anstelle einer handbetätigten Vakuumquelle könnte auch eine fußbetätigte oder durch die Bewegung der Prothese, wie beispielsweise im Kniegelenk betätigte Vakuumquelle verwendet werden.
Das fünfte Beispiel weist ebenfalls eine Dichtung oder Dichtungseinrichtung 84 auf, die vorzugsweise aus einer nicht geschäumten, nicht porösen Polyurethanhülse 86 zum Überrollen und zum Abdecken eines Bereichs des Restgliedes 14 ausgebildet ist. Ein Abschnitt der Dichtungseinrichtung 86 ist zur Anordnung zwischen dem Außenschaft 52 und dem Innenschaft 60 vorgesehen. Die Hülse kann beispielsweise aus jedem einer Vielzahl von luftundurchlässigen Elastomeren gebildet sein.
Das in 10 dargestellte fünfte Beispiel weist ferner eine mechanische Verriegelung 67, 59 zur Verriegelung des Innenschaftes 62 mit dem Außenschaft 52 auf. Vorzugsweise besteht die mechanische Verriegelung aus einer ersten Arretierungswölbung 67 in dem Innenschaft 62 und einer zweiten Arretierungswölbung 59 in dem Außenschaft 52. Die erste Arretierungswölbung 67 greift in die zweite Arretierungswölbung 59 ein, um den Innenschaft 60 in dem Außenschaft 52 zu verriegeln.
Ein sechstes Beispiel des erfindungsgemäßen Apparats ist in den 11 und 12 dargestellt. Die sechste Ausführungsform kann als Variante der in 4 dargestellten ersten Ausführungsform angesehen werden.
Zunächst ist der Innenschaft speziell dazu vorgesehen, vom Außenschaft entfernt zu werden. Um eine positive mechanische Verbindung zwischen dem Innenschaft und dem Außenschaft herzustellen und dennoch die leichte Entfernung des Innenschaftes zu ermöglichen, weist das sechste Beispiel eine mechanische Verrigelung 103 auf, die mit dem Innenschaft 60 und dem Außenschaft 52 zusammenwirkt. Vorzugsweise wird die mechanische Verriegelung durch einen an dem Innenschaft 60 angebrachten Ansatz 104, eine an dem Außenschaft 52 angebrachte und den Ansatz 104 aufnehmende Koppelvorrichtung 106 und einen Verriegelungsmechanismus 105 gebildet, der auf den Ansatz 104 und die Koppelvorrichtung 106 einwirkt.
Der Ansatz kann durch jede Art von Vorsprung vor den Innenschaft gebildet sein, wie beispielsweise durch einen Wulst oder einen Dorn. Vorzugsweise weist der Ansatz 104 einen Verriegelungsbolzen 108 auf.
Der Verriegelungsmechanismus kann durch jedes Glied gebildet sein, das auch den Ansatz 104 und auf die Koppeleinrichtung 106 einwirkt, wie beispielsweise eine Schraube, ein Draht oder ein Stift. Vorzugsweise weist der Verriegelungsmechanismus 105 einen zweiten Stift 110 auf, der sich bis zur Außenseite des Außenschafts 52 erstreckt, um so zugänglich zu sein.
Als zweites weist das sechste Beispiel zwei dünne Hüllen statt einer auf. Eine erste innere Hülle 90 kann vorzugsweise zwischen dem Restglied 14 und der Innenfläche 64 des Innenschafts 60 angeordnet sein. Wenn Vakuum auf die Kavität 62 ausgeübt wird, bewirkt die innere Hülle 90, dass sich das Vakuum gleichmäßig über die Kavität 62 verteilt. Ohne die innere Hülle könne das Restglied 14 an der Innenfläche 64 anhaften und eine Abdichtung bilden, die die gleichmäßige Anwendung des Vakuums in der Kavität 62 verhindern würde. Die innere Hülle 90 kann ferner verwendet werden, um dem Amputierten einen leichten und glatten Einsicht in den Innenschaft 60 zu ermöglichen.
Eine äußere Hülle 93 ist vorzugsweise zwischen der Hülse 86 und dem Innenschaft 60 angeordnet, und verhindert, dass die Hülse 86 an dem Innenschaft 60 anhaftet. Ein solches Anhaften würde eine Reibung zwischen dem Innenschaft 60 und der Hülse 86 bewirken, wodurch die Hülse verschleißen würde. Ein derartiges Anhaften könnte ferner die Bewegung des Restgliedes begrenzen. Die äußere Hülle 93 verhindert ferner eine Beschädigung der Hülse 86 durch die Reibung an dem Innenschaft 60.
Das sechste Beispiel weist vorzugsweise ferner einen Haftklebestreifen 95 auf, der zum Abdecken der äußeren Hülle 93, der Hülse 86 und der zweiten Hülse 94 und zum Abdichten der äußeren Hülle 93, der Hülse 86 und der zweiten Hülse 94 an dem Innenschaft 60 ausgebildet ist. Das Band 95 verbindet alle diese Schichten mit dem Innenschaft, sodass sie sich nicht während der Bewegung lösen. Anstelle oder in Verbindung mit dem Band 95 können auch Klettbandverschlüsse verwendet werden.
In dem sechsten Beispiel erstreckt sich die Hülse 86 zwischen dem Innenschaft 60 und dem Außenschaft 52, sodass die Hülse 86 vor Beschädigung geschützt ist.
In dem sechsten Beispiel weist der Innenschaft 60 einen unteren Bereich 98 und einen im Wesentlichen flexiblen oberen Bereich 96 auf. Der feste untere Bereich unterstützt die Gewichtsaufnahme, während der im Wesentlichen flexible obere Bereich eine Bewegung des Restglieds 14 ermöglicht. Wenn das Knie von der geraden in die gebeugte Stellung gebogen wird, ändert sich die Breite des Knies ziemlich deutlich und bei einem harten, unflexiblen Schaftrand können dabei übergroße Drücke auf das Restglied 14 ausgeübt werden. Der im Wesentlichen flexible obere Bereich 96 macht das künstliche Glied 50 komfortabler und für die Änderungen anpassbarer. Aus demselben Grund hat der Außenschaft 52 einen starren unteren Abschnitt 102 und einen im Wesentlichen flexiblen oberen Abschnitt 100.
Vorzugsweise liegt die obere Kante des Innenschafts 60 unter der Oberkante des Außenschafts 52, sodass die Hülse 86 gegen Schläge geschützt ist. Vorzugsweise kann sich die Oberkante des Innenschafts 60 um 0,5 cm (3/16 Zoll) unterhalb der Oberkante des Außenschafts 52 befinden.
Das sechste Beispiel enthält weitergehende Modifikationen des Vakuumsystems.
Als erstes ist ein Vakuumanschluss 78 am Innenschaft 60 hinzugefügt worden, um den Vakuumschlauch 76 anzuschließen. Der Vakuumanschluss 78 ermöglicht die Anbringung eines Vakuumsensors 79, der die Größe des Vakuums in der Kavität 62 misst; eine Sensorleitung 81 ist an dem Sensor 79 angebracht und verbindet den Sensor 79 mit der Regeleinrichtung 80, wodurch das gemessene Vakuum auf die Regeleinrichtung 80 übertragen wird.
Ein Vakuumventil 74 ist zwischen der Kavität 62 und der Vakuumquelle 70 angeordnet, um das Vakuum in der Kavität 62 aufrecht zu erhalten. Typischerweise ist das Vakuumventil ein Einwegventil.
In dem sechsten Beispiel sind die Vakuumquelle 70, der Vakuumschlauch 76, das Vakuumventil 74, die Regeleinrichtung 80 und die Spannungsquelle 83 alle am Außenschaft 52 in dem Zwischenraum 58 zwischen dem Außenschaft 52 und dem Innenschaft 60 angeordnet. Auf diese Weise werden diese empfindlichen Bauele mente gegen Beschädigungen durch Stöße geschützt. Wegen der Anordnung der Regeleinrichtung 80 innerhalb des Außenschafts 52 ist ein Vakuumregler 77 vorgesehen, der sich aus dem Außenschaft 52 hinaus erstreckt, um eine manuelle Einstellung der Regeleinrichtung 80 zu ermöglichen.
Der Amputierte legt die sechste Ausführungsform in einer ähnlichen Weise, wie sie oben beschrieben ist, jedoch mit einigen Modifikationen an. Als erstes wird die äußere Hülle 93 auf das Restglied 14 gezogen, nachdem die Hülse 86 nach oben über das Restglied gerollt ist und bevor der Liner aufgebracht wird. Nach dem Aufbringen des Innenschaftes 90 über den Liner 92 führt der Amputierte das Restglied 14 in den Innenschaft 60 ein. Als nächstes werden die äußere Hülle 93, die Hülse 86 und die zweite Hülle 94 nach unten über den Innenschaft 60 gerollt und das Haftklebeband 95 aufgebracht. Darauf stellt der Träger die Regeleinrichtung 80 auf einen geeigneten Vakuumpegel mit Hilfe des Vakuumreglers 77 ein und verbindet den Vakuumschlauch 76 mit dem Vakuumanschluss 78. Der Innenschaft 60 wird dann in dem Außenschaft 52 positioniert, sodass der Verriegelungsbolzen 108 die Kopplungseinrichtung 106 beaufschlagt und der Verriegelungsstift 110 wird eingesetzt, um den Verriegelungsbolzen 108 und die Kopplungseinrichtung 106 zu beaufschlagen und dadurch eine positive mechanische Verriegelung zu bewirken.
Ein siebtes Beispiel eines erfindungsgemäßen künstlichen Gliedes ist in 13 dargestellt. Das siebte Beispiel ist eine Variante des sechsten Beispiels.
Zunächst wirkt die mechanische Verriegelung 103 nicht mit dem Innenschaft 60 zusammen. Stattdessen wirkt die mechanische Verriegelung auf den Außenschaft 52 und die Hülse 86. Um dies durchzuführen, bedeckt die Hülse 86 den gesamten Innenschaft 60 und die Hülse 86 weist einen Ansatz 104 oder Verriegelungsbolzen 108 auf, der in die Hülse am distalen Ende der Hülse eingebettet ist, wie dies in 14 dargestellt ist. Vorzugsweise weist der Ansatz 104 einen Abschnitt 104A auf, der in die Hülse eingebettet ist. Dieser Abschnitt 104A kann eine Scheibe oder ein schirmförmiges Stück 104A sein. Der Ansatz 104 wirkt mit der Kopplungsvorrichtung 106, wie oben beschrieben, zusammen.
Als zweites ist die Hülse 86 modifiziert, um das auf die Hülse 86 durch den Außenschaft 52 und das künstliche Glied ausgeübte Zuatzgewicht tragen zu können. Insbesondere ist die Hülse 86 aus einem Material gefertigt, das eine Dehnung in Umfangsrichtung ermöglicht, aber einer longitudinalen Dehnung unter dem Gewicht des künstlichen Gliedes widersteht. Ein derartiges Material ist in US 5,571,208 beschrieben.
Die Hülse 86 enthält vorzugsweise Gewebefäden, die in Umfangsrichtung um die Hülse gerichtet sind. Die Fäden bestehen vorzugsweise aus doppelfädigen Polyurethan. Die Fäden können auch Nylon beinhalten. Die Fäden ermöglichen, dass sich die Hülse 86 in Umfangsrichtung dehnt, sodass die Hülse auf das Restglied gezogen werden kann und sodass der untere Bereich über den Innenschaft 52 gezogen werden kann. Die Fäden sind vorzugsweise durch Querverbindungen miteinander verbunden, die ebenfalls vorzugsweise aus Polyurethan bestehen. Die Querverbindungen und die Fäden bilden eine Matrix die eine Dehnung in Umfangsrichtung ermöglicht, aber einer longitudinalen Dehnung unter dem Gewicht des künstlichen Glieds widersteht. Beispielsweise kann die Hülse ein ungefähres 4:1-Verhältnis von Umfangsdehnung relativ zur longitudinalen Dehnung aufweisen.
Die Hülse kann einen Abschnitt oberhalb des Innenschafts 52 aufweisen, das aus einem Material besteht, das sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Dehnung ermöglicht, um die Flexibilität zu erhöhen.
Ein achtes Beispiel des künstlichen Glieds gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 15 dargestellt.
Anders als die früher beschriebenen Beispiele hat das künstliche Glied 50 gemäß dem achten Beispiel nur einen einzigen Schaft 60 statt eines inneren und eines äußeren Schafts, und ist somit deutlich einfacher.
Der Schaft 60 weist ein Volumen und eine Form auf, um einen wesentlichen Teil des Restglieds 14 mit einer Kavität 52 dazwischen aufzunehmen.
Ein nicht geschäumter, nicht poröser Polyurethanliner 92 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er das Restglied 14 aufnimmt und zwischen dem Restglied 14 und dem Schaft 60 angeordnet wird.
Eine Vakuumquelle ist mit der Kavität 62 durch ein Vakuumventil 78 verbunden, wodurch das Restglied 14 in einen festen Kontakt mit dem Schaft 60 gezogen wird.
Eine Abdichteinrichtung 84 bewirkt eine Abdichtung zwischen dem Restglied 14 und dem Schaft 60, um ein Eindringen von Luft in die Kavität 62 zuminimieren. Es hat sich herausgestellt, dass es schwierig ist, eine vollständige Abdichtung zu realisieren, sodass ein Luftfluss mit einer Rate von bis zu 30 cm³ pro Minute auftreten kann. Wenn Luft in die Kavität eindringt, ist es sinnvoll, die Vakuumquelle 70 zu aktivieren, um das Vakuum in der Kavität wieder herzustellen. Es hat sich ferner herausgestellt, dass bei einem Vakuum in der Kavität von etwa 13 cm (5 Zoll) Quecksilbersäule das Restglied über den Tag etwa 6 bis etwa 15% seines Volumens verliert, wohingegen der Volumenverlust des Restgliedes über den Tag nur etwa 1% beträgt, wenn das Vakuum in der Kavität etwa 25 bis 63 cm (10 bis 25 Zoll) Quecksilbersäule beträgt.
Ein neuntes Ausführungsbeispiel des künstlichen Glieds 50 ist in 16 dargestellt und ausgelegt, um die Zeit, in der die Vakuumquelle, wie beispielsweise eine Vakuumpumpe 72 laufen muss, um das Vakuum in der Kavität zu erhalten, zu minimieren. Das neunte Beispiel gleicht dem achten Beispiel, jedoch ist ein Vakuumreservoir 110 zwischen der Vakuumquelle 70 und dem Vakuumventil 78 vorgesehen. Das Vakuumreservoir 110 weist ein Volumen auf, das wesentlich größer als das der Kavität 62 ist. Das Vakuumreservoir hat beispielsweise ein geeignetes Volumen von etwa 2 Gallons oder etwa 9.000 cm³, während das Volumen der Kavität vorzugsweise etwa 100 cm³ oder sogar geringer ist.
Es ist verständlich, dass Luft, die in die Kavität 62 strömt, in das Vakuumreservoir 110 gezogen wird, wodurch das Vakuum in der Kavität 62 aufrechterhalten wird.
Wenn das Vakuum in dem Reservoir 110 eine gewisse untere Schwelle erreicht, wird die Vakuumquelle 70 aktiviert, um das Vakuum in dem Vakuumreservoir 110 wieder herzustellen. Die Vakuumquelle 70 kann entweder manuell oder durch einen (nicht dargestellten) Regler aktiviert werden.
Das künstliche Glied 50 enthält typischerweise ein Schienbein oder Pylon 54 und einen Fuß 56, wie in 3 dargestellt ist. Das Vakuumreservoir 110 ist vorzugsweise am Schienbein 54 zwischen dem Schaft 60 und dem Fuß 56 angebracht. Das Vakuumreservoir kann aber auch separat getragen werden, beispielsweise in einem Rucksack. Abhängig von der Platzierung des Vakuumreservoirs 110 kann ein Vakuumschlauch 76 erforderlich sein, um das Vakuumreservoir 110 mit dem Vakuumventil 78 zu verbinden.
Wenn das Volumen des Vakuumreservoirs 110 etwa 9000 cm³ und Luft in die Kavität 62 mit etwa 75 cm³ pro Minute eindringt, betragen die Intervalle zwischen der Aktivierung der Vakuumquelle 70 bis zu etwa 120 Minuten.
Das künstliche Glied 50 gemäß dem achten und neunten Beispiel kann ferner vorzugsweise Folgendes aufwiesen.
Eine innere Hülle 90 kann zur Anordnung zwischen dem Liner 90 und dem Schaft vorgesehen sein, um eine gleichmäßige Verteilung des Vakuums in der Kavität 62 zu erzielen, wie dies oben beschrieben worden ist. Vorzugsweise besteht die innere Hülle 90 aus dünnem gewebtem Nylon. Die Hülle kann auch an der Außenseite des Liners 92 befestigt sein.
Die Abdichteinrichtung 84 besteht vorzugsweise aus einer nicht geschäumten, nicht porösen Polyurethanhülse 86 zum Überrollen und zum Abdecken des Schafts 60 und eines Abschnitts des künstlichen Glieds 14, wie oben beschrieben ist.
Eine zweite dehnbare Nylonhülse 94 zum Überrollen und Abdecken der Hülse 86 kann hinzugefügt werden, um zu verhindern, dass Kleidung an der Hülse 86 anhaftet oder sich an ihr verfängt, wie oben beschrieben ist.
Die Vakuumquelle 70 ist vorzugsweise eine motorgetriebene oder mechanisch getriebene Vakuumpumpe 72, wie oben beschrieben ist. Ein Vakuumschlauch 76 kann in Abhängigkeit von der Anordnung der Vakuumpumpe 72 erforderlich sein, um die Vakuumpumpe 72 mit dem Vakuumventil 78 zu verbinden.
Die Vakuumquelle 70 kann eine gewichtsbetätigte Vakuumpumpe mit Stoßdämpfer sein, wie sie im U.S. Patent 6,554,868 beschrieben ist.
Um das Vakuum in der Kavität aufrecht zu erhalten, können entweder Regeleinrichtungen 80, ein Vakuumreservoir 110 oder eine gewichtsbetätigte Vakuumpumpe mit Stoßdämpfer, wie in U.S. 6,554,868 beschrieben, verwendet werden.
Die Anmelderin hat herausgefunden, dass eins oder mehrere der oben diskutierten Beispiele ein gemeinsames Problem aufweisen. Das Vakuum, dass das Restglied (und den Liner) in festem Kontakt mit dem Schaft hält, kann tendenziell Ödeme und Blasenbildung an dem Punkt, an dem die Hülse das Restglied kontaktiert, verursachen. Das Problem tritt auf, weil das Vakuum (vielleicht etwa 7 ½ pounds unter Druck) in der Kavität 62 gegen die Hülse 86 an dem Punkt zieht, wo die Hülse 86 die Haut des Restglieds kontaktiert. Da der Liner 92 jedoch oft eine äußere Gewebeschicht 130 aufweist, um ein Ankleben des Liners an dem Schaft 60 oder der Kleidung zu verhindern, kann die Hülse keine gute Abdichtung an dem Punkt bewirken, wo sie die äußere Gewebeabdeckschicht 130 kontaktiert. Hieraus resultiert, dass als Abdichtpunkt nur das Restglied verbleibt.
17 zeigt eine Lösung dieses Problems. Der Liner 92 ist dadurch verbessert, dass eine ringförmige Dichtung hinzugefügt ist, die sich nach außen von der Gewebeabdeckung 130 erstreckt. Die ringförmige Dichtung, die aus dem gleichen Material wie die innere Schicht 92 des Liners gebildet sein kann, ist so ausgebildet, dass sie die Hülse 86 abdichtend beaufschlagt, und so eine Abdichtung gegen das Vakuum in der Kavität 62 an dem Kontaktpunkt mit der Hülse 86 bewirkt. Demgemäß zieht das Vakuum in der Kavität 62 nun gegen die ringförmige Dichtung 130 statt gegen die Haut des Restgliedes 14.
Eine andere Lösung des genannten Problems ist in 18 dargestellt. Hier stellt die ringförmige Dichtung 140 keinen Kontakt mit der Hülse 86 sondern stattdessen mit der Innenwand 63 des Adapters 60 her und bewirkt eine Abdichtung an diesem Punkt. In dieser Variante ist keine Hülse verwendet, weil gefunden worden ist, dass eine ausreichende Haltekraft durch das Vakuum in der Kavität 62 bewirkt wird.
Eine zweite Alternative ist in 19 dargestellt. Diese Alternative entspricht derjenigen aus 18 mit der Ausnahme, dass eine mechanische Verriegelung vorgesehen ist, die zur Verriegelung mit dem Schaft 60 geeignet ist. Wie dargestellt ist, weist die mechanische Verriegelung 103 vorzugsweise einen Verriegelungsbolzen 108 auf, der zur Verbindung des Liners 92 mit dem Schaft 60 geeignet ist, und einen Verriegelungsmechanismus 105 auf, der beispielsweise als zweiter Stift 110 ausgebildet ist, der sich durch den Schaft 60 zur Außenseite des Schaftes 60 erstreckt, um eine früher beschriebene Zugänglichkeit für den Amputierten zu erreichen. Insbesondere kann der Liner 92 einen Ansatz 104 oder Verriegelungsbolzen 108 aufweisen, die in dem Liner am distalen Ende des Liners eingebettet sind. Vorzugsweise weist der Ansatz 104 einen Bereich 104A auf, der als Scheibe oder Schirm geformt ist und mit einer Kopplungseinrichtung 106 zusammenwirkt, wie sie oben beschrieben ist.
Um die Strömung von Luft in die Kavität 62 zu verringern, ist die in 19 dargestellte Erfindung vorzugsweise mit einer Dichtung für den Verriegelungsmechanismus vorgesehen, die zur Beaufschlagung der Innenwand 63 des Schafts 60 um den Verriegelungsmechanismus 105 herum geeignet ist. Die Dichtung 150 könnte alternativ auch an der Außenseite des Schafts 60 angebracht sein.
Eine weitere Alternative ist in 20 dargestellt. Hier endet die Gewebeabdeckung 130 unter der ringförmigen Dichtung 140. Die ringförmige Dichtung 140 kann aus demselben Material wie der Liner 92 gebildet sein.
Ein sehr wichtiger Vorteil in allen beschriebenen Beispielen ist die Verwendung von Vakuum in dem Schaft, um die Verdrängung von Fluid aus dem distalen Ende des Restgliedes aufgrund von Gewichtsdrücken zu verhindern oder zumindest zu verringern.
Wenn Vakuum in der Schaftkavität 62 erzeugt wird, kann der Liner 92 gegen die Innenwand des Schafts 60 gezogen werden. Der Liner kann relativ eng an dem Restglied 14 anliegen, sodass das Restglied gegen die Innenwand des Schafts drücken kann. Während der gewichtstragenden Phase des Gehens kann das Körpergewicht das Restglied und den Liner fester gegen die Innenwand des Schaftes drücken. Während der nicht gewichtstragenden Phase, oder Schwungphase, des Gehens hat das Gewicht des künstlichen Gliedes die Tendenz, den Schaft 60 von dem Liner 92 vorzuziehen. Dies wird durch das Vakuum in der Schaftkavität verhindert oder vermindert. Da das Vakuum den Liner fest an der Innenwand des Schafts anliegend hält, verursacht die Tendenz, dass der Liner 92 von dem Restglied weggezogen wird, wodurch ein kleines partielles Vakuum zwischen dem Liner 92 und dem Restglied 14 erzeugt wird. Dieses kleine partielle Vakuum, das sich vielleicht in der Größenordnung von etwa 5 cm (2 Zoll) Quecksilbersäule beläuft, steht der Wanderung des Fluids aus dem Restglied heraus entgegen.
Um diesen vorteilhaften Effekt des Vakuums zu erhalten, beträgt das Vakuum in der Schaftkavität 62 vorzugsweise wenigstens etwa 25 bis 63 cm (10 bis 25 Zoll) Quecksilbersäule. Es hat sich bei einigen Trägern gezeigt, dass bei dieser Größe des Vakuums das Restglied nur etwa 1% seines Volumens über den Tag verliert.
In 21 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Drucktherapieapparats 210 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Apparat 210 enthält vorzugsweise eine abgedichtete Kammer 212 mit einem Innenraum 214, in den eine Druckleitung 216 einmündet. Die Druckleitung 216 ist mit einer Steuereinrichtung 218 verbunden. Die Steuereinrichtung 218 ist ihrerseits mit einer Überdruckquelle 220 und einer Unterdruckquelle 222 verbunden. Obwohl die Überdruckquelle und Unterdruckquelle 220, 222 separat voneinander dargestellt sind, ist es klar, dass eine einzige Druckquelle verwendet werden kann, die geeignet ist, sowohl einen Unterdruck als auch einen Überdruck zu erzeugen.
In dem ersten Beispiel ist ein Körperteil „P" von einem Liner 224 umhüllt und das Körperteil P und der Liner 224 sind in die Kammer 212 eingeführt. Der Liner 224 ist vorzugsweise aus flexiblem Urethan gebildet, obwohl andere Materialien auch verwendbar sind. Die Kammer 212 kann so geformt sein, dass sie im Allgemeinen der Form des Körperteils (wie beispielsweise Rumpf, Hand, Arm, Fuß, Bein, Teile davon oder Restglieder davon, die durch eine Teilamputation entstanden sind angepasst sind, wie dies in 21 dargestellt ist. Das bedeutet, dass die Kammer 212 anatomisch geformt sein kann, um an die Form eines Körperteils angepasst zu sein und diesen Körperteil zu umgeben, auf den die Drucktherapie angewendet wird. Diese Konfiguration reduziert das Gesamtvolumen der Kammer im Vergleich zu früheren Druckkammern, die üblicherweise als große Kästen gebildet waren, in die das Körperteil platziert worden ist. Das reduzierte Volumen der Kammer 212 bewirkt eine verbesserte Kontrolle des Fluidvolumens in dem Körperteil P, wodurch das Auftreten oder das Ausmaß von Ödemen, der Akkumulation von Fluid in einem Körperteil, reduziert wird. Eine verbesserte Kontrolle über das Fluidvolumen ermöglicht eine größere Variabilität für die Zeit und das Ausmaß der auf das Körperteil angewendeten Drucktherapie, ohne Nebeneffekte zu bewirken, oder zumindest mit verringerten Nebeneffekten. Das bedeutet, dass eine Kammer mit einem kleineren Volumen, wie beispielsweise die Kammer 212, längere Drucktherapiesitzungen oder Gesamtdauern ermöglicht, ohne signifikante Ödeme oder andere Probleme für den Patienten zu verursachen bzw. mit einer deutlichen Verringerung dieser Probleme. Die Kammer 212 kann als Einrichtung angesehen werden, um Druck auf einen Teil des Körpers oder auf ein Körperteil P anzuwenden.
Der Liner 224 kann sich über den Körperteil P und jenseits der Begrenzungen der Kammer 212 erstrecken, sodass die Kammer 212 gegenüber dem Liner 224 und nicht gegenüber dem Körperteil P direkt abdichtet, wie dies in 21 gezeigt ist. Demgemäß können Unterdruck und Überdruck auf den Liner 224 einwirken und nicht auf die Haut des Patienten. Die Verwendung des Liners 224, beispielsweise eines Urethanliners, ermöglicht die Vergleichmäßigung des angewendeten Drucks (Überdruck und Unterdruck). Bestimmte Urethanliner sind als Semi-Fluid bekannt und ermöglichen die Verteilung oder Wiederverteilung der Kraft über die Oberfläche des Urethanliners. Daraus resultiert, dass das Körperteil P weniger Traumen unterliegt und daher eine verbesserte Drucktherapie möglich ist. Der Liner 224 kann als Einrichtung zur Abdichtung und/oder Einrichtung zur Vergleichmäßigung, Verteilung oder Wiederverteilung von Druck angesehen werden.
Der Druck in der Kammer 212 kann dann durch eine Schaltung, wie beispielsweise die Vorrichtung 218, gesteuert werden. Die Vorrichtung 218 kann die Amplitude des positiven und negativen Drucks und/oder die Frequenz steuern, mit der der positive und negative Druck oszilliert. Ein Ausführungsbeispiel eines repräsentativen schematischen Pneumatikdiagramms ist in 22 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel kann eine pneumatische Verbindung 300 mit der Überdruckquelle 320 verbunden und durch einen normalerweise geschlossen elektronischen Elektromagneten 302 gesteuert werden. Die pneumatische Verbindung 300 kann ferner mit der Unterdruckquelle 322 verbunden werden und wird durch einen normalerweise geschlossenen Elektromagneten 304 gesteuert. Die pneumatische Verbindung 300 kann mit der Kammer 212 über eine zweite Verbindung 310 gekoppelt werden, in die ein Absolutdrucksensor 312 und ein Druckablass 314 eingeschaltet sind. Der Absolutdrucksensor 312 kann so ausgebildet sein, dass er sowohl Überdrücke als auch Unterdrücke misst. Das Ablassventil 314 kann, wie dargestellt, ebenfalls ein normalerweise geschlossener Elektromagnet sein. Ein Computer oder eine andere programmierbare Steuerung der Elektromagnete 302, 304, 314 und der Sensor 312 bewirken die gewünschten Druckzyklen in der Kammer 212 wie auch eine verbesserte Optimierung, eine verbesserte Steuerung der Druckkammer und Drucktherapie wie auch eine Rückkopplungsmöglichkeit. Alle in diesem Absatz beschriebenen Bauelemente oder Teile können als Mittel zur Steuerung des Drucks bezeichnet werden.
Ein Beispiel eines repräsentativen Flussdiagramms für die Drucksteuerung ist in 23 dargestellt. In diesem Beispiel kann der Druck der Kammer 212 in dem Schritt 350 geprüft werden. Der Druck wird dann mit einem gewünschten Zielwert verglichen und es wird im Schritt 355 ausgewertet, ob der gemessene Druck oberhalb des Zieldrucks liegt. Liegt er darüber, kann der Unterdruck-Elektromagnet 204 im Schritt 358 geöffnet werden. Der Druck kann dann erneut im Schritt 350 überprüft werden. Überschreitet er nicht mehr den Zieldruck, kann im Schritt 360 ausgewertet werden, ob er unter einem Zielwert liegt. Liegt er darunter, kann der Überdruck-Elektromagnet 302 im Schritt 362 geöffnet werden. Der Druck kann dann wieder im Schritt 350 überprüft werden. Liegt er nicht unter dem Zieldruck, wird der Druck im Schritt 350 erneut geprüft. Diese Schleife kann bedarfsweise während der Drucktherapiesitzung wiederholt werden.
Vorzugsweise werden der Überdruck und der Unterdruck auf das Körperteil P in einem wellenförmigen Zyklus (vorzugsweise eine Sinuswelle) ausgeübt. Diese Welle könnte verändert oder möglicherweise synchronisiert werden mit dem Herzrhythmus, um den Blutfluss zu unterstützen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 218 mit einem Pulsmonitor oder einem anderen Sensor gekoppelt werden, der eine Rückkopplung zur Steuervorrichtung 218 ermöglicht, um den wellenförmigen Druckzyklus mit dem Herzrhythmus des Patienten oder mit dem Blutfluss in einem besonderen zu behandelnden Körperteil zu synchronisieren.
Wenn der Überdruck angewendet wird, kann ein Blutvolumen aus dem Körperteil P im Bereich in der Kammer verdrängt werden. Wenn Unterdruck angewendet wird, wird Blutvolumen in das Körperteil P in dem Bereich in der Kammer gezogen. Da Blut nur in einer Richtung in Blutgefäßen des menschlichen Körpers fließen kann, wird dies verwendet, um einen frischen Zufluss von Blut in den Körperteil in dem Bereich innerhalb der Kammer zu bewirken.
In einem zweiten Beispiel kann der Apparat eine Bandage oder ein Pflaster aufweisen, die einen abdichtenden Kontakt mit einem Hautbereich an der Stelle einer Kammer herstellen, in die ein Körperteil eingebracht wird. Wie bei dem ersten Beispiel wird ein Linerabschnitt als Teil der Bandage oder des Pflasters über der Haut vorgesehen, wobei der Druckabschnitt auf den Linerabschnitt statt direkt auf die Haut wirkt. Die Bandage oder das Pflaster können über Klebstoff oder einen anderen Befestigungsmechanismus angebracht werden.
Die 24 und 25 zeigen das Verhältnis zwischen dem gemessenen Blutfluss 400 in dem Körperteil und dem auf den Körperteil ausgeübten Druckzyklus 410. Wie in den Kurven, und insbesondere besonders klar in 25, erkennbar ist, steigt der Blutfluss 402 an, wenn ein Überdruck 412 appliziert wird bis der Überdruck die Ge fäße verengt oder signifikant das Fluidvolumen in dem Körper reduziert, wodurch der Blutfluss 404 abnimmt. Die anschließende Ausübung eines Unterdrucks 414 führt zu einem weiteren Ansteigen des Blutflusses 406, jedoch nur bis zu einer Grenze, an der der Blutfluss 408 wieder abfällt. Dieser Zyklus wird wiederholt, wenn die Über- und Unterdrücke wiederholt werden. Insgesamt wird jedoch der Blutfluss während der Drucktherapie erhöht. Besonders bevorzugt beträgt der Druckbereich, der durch den Apparat ausgeübt wird, etwa 30 bis etwa 760 mm Hg (von etwa 0,6 bis etwa 15 psi) Überdruck und zwischen etwa –30 bis etwa –640 mm Hg (etwa –0,6 bis etwa –2 psi) Unterdruck. Die Zyklusfrequenz kann variieren, kann aber bei oder um eine Sekunde pro Zyklus liegen, wie dies in den 24 und 25 dargestellt ist, oder kann optimiert werden, um das Erreichen oder nahe Annähern an die zusammendrückenden Grenzen zu vermeiden, die während der Dauer des Überdrucks oder des Unterdrucks auftreten können.
Die vorliegende Erfindung führt zu einem künstlichen Glied für einen Amputierten, das einen Schaft aufweist, der zur Ausübung einer Drucktherapie auf das Restglied innerhalb des Schafts ausgebildet ist, um das Fluid in dem Restglied zu beeinflussen, den Blutfluss zu erhöhen, eine Wundheilung zu verbessern und/oder den Zustand des Restglieds beizubehalten oder zu verbessern. Das Restglied des Amputierten kann auch als Residuum bezeichnet werden. In den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen für einen Schaft sind zahlreiche Konfigurationen angegeben, um eine vollständige oder nahezu vollständige Kontaktverbindung oder -beziehung mit dem Restglied herzustellen. Daraus resultiert, dass das Restglied Druckänderungen durch das den Schaft enthaltende künstliche Glied, das vom Träger getragen wird, unterliegt, wenn der Träger geht. Wenn ein Schritt gemacht wird, erhöht das auf das künstliche Glied gelegte Gewicht den Überdruck auf das Restglied in dem Schaft. Wie oben erläutert worden ist, drückt der Überdruck Fluid aus den Gefäßen und dem Gewebe des Restglieds.
Wenn während der Schwungphase des Gehzyklus eine Entlastung eintritt, weil das Gewicht auf dem anderen Bein liegt, versucht das künstliche Glied im Wesentlichen, sich von dem Restglied aufgrund eines Drehmoments und einer Zentrifugalkraft zu entfernen. Einer derartigen Bewegung steht jedoch die durch den Schaft bewirkte Abdichtung entgegen.
Es hat sich herausgestellt, dass bei den oben erwähnten künstlichen Gliedern und Schäften der vollständige oder nahezu vollständige Kontakt mit dem Restglied zu einer physikalischen Verbindung zwischen dem Schaft und dem Gliedgewebe über den Liner führt. Während dieser Schwungphase, in der der Schaft versucht, sich von dem Restglied weg zu bewegen, tendiert das Gewebe des Restglieds dazu, von dem Gliedknochen weggezogen zu werden. Da das Gliedgewebe über Bindegewebe mit dem Knochen verbunden ist, wird das Wegziehen des Gliedgewebes behindert, eine mögliche kleinere Verschiebung zwischen dem Gliedgewebe und dem Knochen tritt jedoch auf. Hieraus resultiert ein hypodermischer Unterdruckeffekt in dem Gewebe, der bewirkt, dass Fluid, einschließlich Blut, in die Gefäße des Gewebes gezogen wird.
Das Gehen eines Amputierten, der ein derartiges künstliches Glied trägt, führt somit in einem gewissen Grad zu einem auf das Gewebe des Restgliedes ausgeübten Überdruck und Unterdruck. In 26 ist ein vereinfachtes schematisches erstes Ausführungsbeispiel eines therapeutischen künstlichen Gliedes für Amputierte dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Restglied 502 des Trägers in einem Schaft 504 aufgenommen. Das Restglied 502 ist mit einem Liner 506 überzogen. Zwischen dem Restglied 502 und dem Schaft 504 ist eine Kammer 505 ausgebildet. Ein Überzug 508 kann getragen werden, um das Restglied 502 und den Schaft 504 abzudecken, wie auch andere innere Hüllen und Überzüge, wie oben beschrieben worden ist, jedoch hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Der Schaft ist mit einem Pylon 510 oder bedarfsweise mit einem anderen, ein künstliches Glied 500 bildenden Bauelement, und einem Fuß 512 verbunden. Das künstliche Glied 500 kann ein Kniegelenk, ein Ellbogengelenk, eine Hand oder Verbindungen damit oder – in Abhängigkeit von der amputierten Extremität und den Bedürfnissen des Trägers – andere geeignete Komponenten aufweisen. Die mit dem Schaft 504 verbundenen Komponenten können auch als Prothese, als prothetisches Gerät oder prothetisches Glied bezeichnet sein. Einzelheiten der verschiedenen möglichen Ver bindungen zwischen der Prothese und dem Schaft 504 sind oben oder in anderer geeigneter Literatur beschrieben.
Eine Steuervorrichtung 520, die einen programmierbaren Controller, Mikroprozessor und/oder einen Computer aufweisen kann, hierauf jedoch nicht beschränkt ist, verbindet die Kammer 505 mit dem Schaft 504 über eine Zuführungsleitung 522. Die Steuervorrichtung 520 stellt ferner eine Verbindung zu entweder einer Überdruckquelle 524 oder einer Unterdruckquelle 526 oder zu beiden her, je nach der gewünschten Betriebsart des therapeutischen künstlichen Gliedes 500. Alternativ kann die Steuervorrichtung mit einer einzigen Druckquelle verbunden sein, die so ausgebildet ist, dass sie Überdruck und Unterdruck erzeugen kann. Die Verbindung 522 zum Schaft 504 kann einen Anschluss 523 enthalten, der in geeigneter Weise zur Verbindung und Abdichtung der Verbindung 522 ausgebildet ist. Der Anschluss kann ferner eine Schnellkopplung, eine mechanische Befestigungseinrichtung, einen Klebstoff, ein Ventil oder andere notwendige Komponenten aufweisen, die für eine Druckleitungverbindung verwendbar sind. Obwohl eine einzelne Verbindung 522 dargestellt ist, können auch mehrere Verbindungen benutzt werden, wenn diese benötigt oder gewünscht sind. Diese mehrfachen Verbindungen können über den Schaft 504 bezüglich des Restgliedes 502 verteilt sein und in vorbestimmten zahlreichen Zonen oder Abschnitten von einem unteren Ende 503 bis zu einem oberen Ende 507 oder in Umfangsrichtung um den Schaft 504 oder von unten nach oben und in Umfangsrichtung angeordnet sein. Es ist ferner möglich, eine oder mehrere der Verbindungen von der Steuervorrichtung zum Liner 506 zu führen, um den Liner 506 mit Druck zu versorgen; vorzugsweise ist jedoch wenigstens eine Verbindung mit der Schaftkammer 505 vorhanden.
Die Steuervorrichtung 520 und die Druckquelle oder Druckquellen 524, 526 können in Verbindung mit dem Pylon 510 vorgesehen sein, beispielsweise an dem Pylon 510 befestigt oder als Teil des Pylon 510 ausgebildet sein. Alternativ können diese Komponenten auch an oder mit dem Schaft ausgebildet sein. Es ist möglich, diese Komponenten separat sowohl von dem Schaft 504 und dem Pylon 510 auszubilden und in einem Gürtel oder einer anderen Tragevorrichtung durch den Prothesenträger tra gen zu lassen. Andere Befestigungen und/oder Tragevorrichtungsoptionen sind ebenfalls möglich.
Der Schaft 504 ist so ausgebildet, dass er in Volumen und Form dem Restglied 502 des Trägers entspricht. Der Liner 506 bedeckt das Restglied 502 und dichtet den Schaft 504 ab. Der Liner 506 ist vorzugsweise aus einem flexiblen Material, einschließlich Urethan, Polyurethan oder andere geeignete Materialien, gebildet. Verschiedene Ausführungsformen des Liners 508 sind detaillierter oben beschrieben. Der Liner 506 kann mit Rippen oder Wulsten ausgebildet sein, die mit dem Schaft 504 zur Bildung mehrfacher Zonen oder Abschnitten in der Kammer 505 (oder zur Bildung zahlreicher Minikammern) für eine zusätzliche Drucksteuerung um das Restglied 502 herum ausgebildet sein, d.h. der Druck kann in den mehrfachen Zonen oder Abschnitten unterschiedlich gesteuert sein.
Die in 26 dargestellte Ausführungsform eines therapeutischen künstlichen Gliedes 500 hat alle funktionalen Möglichkeiten der oben beschriebenen Ausführungsformen eines Schafts und eines künstlichen Glieds. Die Steuervorrichtung 520 steuert die Anwendung von Unterdruck oder Vakuum am Schaft 504, um so die ähnlichen Vorteile, einschließlich der Befestigung der Prothese und des Schaftes 504, einen korrekten Sitz die Anpassung an Volumenänderungen des Restgliedes aufgrund von Fluidverlusten oder Schwellungen, und Halten des künstlichen Gliedes an dem Restglied durch Unterdruck, um einige zu nennen, zu erreichen. Darüber hinaus stellt diese Ausführungsform alternierende Überdrücke und Unterdrücke zur Verfügung, die für die Erreichung des gewünschten therapeutischen Effekts am Restglied benötigt werden.
Obwohl ein gewisser therapeutischer Effekt auch durch das Gehen oder Laufen durch den Träger erfolgt, werden diese Effekte in geeigneter Weise gesteuert und sind durch die Steuervorrichtung 520 kontrollierbarer. Die Steuervorrichtung 520 stellt geeignete Drücke von der Unterdruckquelle und Überdruckquelle 524, 526 zur Verfügung, wenn höhere oder geringere Überdrücke oder Unterdrücke beim Gehen, Laufen oder Ruhen benötigt werden.
Wenn der Träger in Ruhestellung ist, d.h. wenn der Träger nicht geht, aber dennoch das therapeutische künstliche Glied 500 trägt, oder wenn das therapeutische künstliche Glied 500 in einer oberen Extremität angeordnet ist, bewirkt die Steuervorrichtung 520 alternierende Über- und Unterdrücke, die zur Erreichung der gewünschten Drucktherapie für das Restglied 502 benötigt werden. Wann, wo und wie die Drucktherapie an dem Restglied 502 angewendet wird, stellt eine durch die Steuervorrichtung 520 gesteuerte Variable dar. Beispielsweise kann die Therapie nur während des Gehens ausgeübt werden, sie kann nur während eines Ruhezustands ausgeübt werden oder kann sowohl beim Gehen als auch beim Ruhen ausgeübt werden. Ein Arzt oder Therapeut kann die benötigte Stärke und Art der Drucktherapie für einen Träger vorschreiben und die Steuervorrichtung 520 entsprechend programmieren. Ein Träger kann eine manuelle Kontrolle über die Therapie haben oder kann Zugang zu einem Schalter haben, der zwischen unterschiedlichen Einstellungen und Optionen an dem therapeutischen künstlichen Glied 500 umschaltet, wie beispielsweise das Umschalten zwischen Unterdruck und Überdruck, Einstellung der Amplitude und/oder der Frequenz der Oszillationen oder Steuerung der Therapie in anderer Weise. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung die Stärke und Art der benötigen Therapie auf der Basis eines Sensorsignals vom Schaft 504 oder vom Restglied 502 variieren.
Die Steuervorrichtung 520 kann ferner mit einer sensorischen Rückkopplung von dem Schaft 504 oder dem Restglied 502, wie beispielsweise durch eine Sensorverbindung 528 versehen sein. Die mit dem therapeutischen künstlichen Glied 500 verwendbaren Sensoren können gerichtet sein, sind aber nicht darauf begrenzt, auf Blutfluss, Temperatur und/oder Fluidvolumen in dem Restglied, Pulsfrequenz des Trägers und/oder Änderung der Umgebungsbedingungen in dem Schaft 504 oder einem anderen Teil des künstlichen Glieds 500. Diese Sensoren können für eine allgemeine Rückkopplung in dem Schaft 504 oder dem Restglied 502 vorgesehen sein und können befestigt oder in anderer Weise an dem Schaft 504, in der Kammer 505, im Liner 506 oder auf dem Restglied 502 vorgesehen sein.
Alternativ können die Sensoren als Mehrfachsensoren vorgesehen sein, die in Zonen oder Abschnitten um den Schaft 504 oder das künstliche Glied 502 unabhängig oder in Verbindung mit den oben beschriebenen mehrfachen Drucksignalen, -zonen oder -abschnitten ausgebildet sein. Diese mehrfachen Sensoren können dann in Zonen oder in lokalisierten Bereichen des Schafts 504 oder des Glieds 502 abgefragt werden. Daraus resultiert die Möglichkeit einer spezialisierten Therapie für spezifische Bereiche des Restgliedes 502, um besonderen Umständen Rechnung zu tragen, wie beispielsweise einer Wunde, einem vorstehenden Knochen, einem Bereich, der einem verringerten Gefäßfluss oder einer Schwellung unterliegt, oder anderer möglicher Probleme, die der Träger haben kann. Die Therapie kann in einer Zone oder in einem Bereich entfallen oder verringert werden, sie kann in einer Zone oder in einem Bereich verstärkt werden oder nur auf eine spezifische Zone oder einen spezifischen Bereich beschränkt sein. Beispielsweise kann ein unterschiedlicher Druck zur Verfügung gestellt werden, der am distalen Ende 501 des Gliedes 502 ein erhöhter Druck ist und mit zunehmendem Abstand von dem distalen Ende 501 abnimmt.
Es ist ferner möglich, ein Druckpflaster, wie es oben beschrieben worden ist, mit einem oder mehreren zugeordneten Druckzuführungen von der Steuervorrichtung 520 auf dem Glied 502 vorzusehen. Diese Druckpflaster können auf oder unterhalb des Liners 506 angeordnet werden, um so eine gezielte Drucktherapie an einer gezielten Stelle des Restgliedes 502 zur Behebung spezifischer Probleme zu ermöglichen, ohne einen Schaft 502 mit mehreren Sensoren oder mehreren Druckzuführungen zu benötigen.
Das erfindungsgemäße therapeutische künstliche Glied 500 kann ferner einen Mechanismus aufweisen, mit dem Arzneimittel in einer wirksamen Weise auf einen Bereich des Restgliedes 502 geleitet werden können. Die beschriebene Drucktherapie, also die abwechselnden Über- und Unterdrücke, zieht Blut in das Restglied 502, das seinerseits die gewünschten Arzneimittel über den Blutkreislauf verteilen kann. Die Verwendung einer Zonentherapie könnte eine fokussierte Arzneimittelzuführung zu einer bestimmten Wunde, einer chronischen Entzündung oder einem anderen Bereich, der eine medizinische Behandlung erfordert, ermöglichen.

Claims

Vorrichtung zur Befestigung einer Prothese an dem Rest eines Gliedes (502) eines Amputierten, mit einem zur Aufnahme des Restes des Gliedes (502) eines Amputierten geformten Schaft (504), der zur Verbindung mit einem prothetischen Glied ausgebildet ist, wobei der Schaft (504) eine Kammer (505) zwischen dem Schaft (504) und dem Restglied (502) ausbildet, wenn der Schaft (504) das Restglied (502) aufnimmt und wobei die Kammer zur Verbindung mit einer Unterdruckquelle oder einer Überdruckquelle vorgesehen ist, gekennzeichnet durch eine Drucksteuervorrichtung (520), die wirksam mit der Kammer (505) verbunden ist und geeignet ist, einen Überdruck und einen Unterdruck in der Kammer (505) zu bewirken und ferner zur Einstellung des Druckes in der Kammer (505) ausgebildet ist, wenn die Vorrichtung benutzt wird, um eine Drucktherapie für das Restglied (502) auszuüben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, in der die Drucksteuervorrichtung (520) so ausgebildet ist, dass sie eine Befestigung des Schaftes (504) an dem Restglied (502) bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Liner (506) zur Umhüllung wenigstens eines Bereichs des Restgliedes (502) und Ausbildung einer Dichtung zwischen dem Schaft (504) und dem Restglied aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Liner (506) Urethan enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Drucksteuervorrichtung (520) so programmiert ist, dass sie zwischen Überdruck und Unterdruck mit einer vorbestimmten Amplitude und Frequenz schaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der Drucksteuervorrichtung (520) so eingerichtet ist, dass sie den Druck in der Kammer (505) in Verbindung mit einem Übergang zwischen der gewichtstragenden Phase während eines Schritts des Amputiertens und der Schwungphase dieses Schritts ändert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Drucksteuervorrichtung (520) die Einstellung des Druckes in der Kammer (505) durch den Amputierten ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Drucksteuervorrichtung (520) zur Einstellung des Drucks in der Kammer in Abhängigkeit davon, ob der Amputierte steht, geht, läuft oder die Prothese (500) vom Gewicht entlastet ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, in der das Restglied (502) ein Fluidvolumen enthält und bei der die Drucksteuervorrichtung (520) zur Einstellung des Druckes in der Kammer (505) in Abhängigkeit von Änderungen des Fluidvolumens ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, in er die Drucksteuervorrichtung (520) zur Einstellung des Druckes in der Kammer (505) in Abhängigkeit von Eingangssignalen von Sensoren ausgebildet ist, die wenigstens an einer Stelle des Restglieds (502) oder an einer Stelle des Liners (506) auf dem Restglied (502) die Temperatur des Restglieds, die Temperatur eines Liners auf dem Restglied und Blutgas in dem Gewebe des Restglieds messen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Drucksteuervorrichtung (520) mit einem Pulssensor verbindbar ist, der die Herzschlagrate des Amputierten misst und bei dem die Drucksteuervorrichtung den Druck in der Kammer in Abhängigkeit von dem Eingangssignal vom Pulssensor einstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, einen relativ zu dem Restglied (502) angeordneten Sensor zur Messung eines Parameters aufweist, der für die Befestigung des Schafts (504) an dem Restglied und/oder für die Ausübung einer Drucktherapie auf das Restglied verwendbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Mehrzahl von relativ zu dem Restglied (502) angeordneten Sensoren, die lokalisierte Parameter messen, die für die Befestigung des Schafts (504) an dem Restglied und/oder die Anwendung einer Drucktherapie auf das Restglied verwendbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13 bei der die Funktionsverbindung zwischen der Drucksteuervorrichtung (502) und der Kammer (505) eine Mehrzahl von Druckzuführungen aufweist, die über das Restglied (502) verteilt sind, und bei der die Drucksteuervorrichtung eine bereichsspezifische Drucktherapie auf das Restglied in Abhängigkeit von Sensorsignalen von einer Mehrzahl von Sensoren mit Hilfe einer Mehrzahl von Druckzuführungen ausübt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die funktionale Verbindung der Drucksteuervorrichtung (502) mit der Kammer (505) eine Mehrzahl von Druckzuführungen aufweist, die relativ zum Restglied (502) verteilt angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der wenigstens eine der Mehrzahl von Druckzuführungen mit einem Liner (506) verbunden ist, zur Umhüllung wenigstens eines Teils des Restgliedes (502) geeignet ist und als Dichtung zwischen dem Schaft (504) und dem Restglied fungiert.