DE68909210T2 - Knieorthese. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stützvorrichtung zum Stützen von Gelenken und im speziellen auf eine Knie-Stützvorrichtung, welche speziell angepaßt ist, um bei athletischen, d. h. sportlichen Anwendungen verwendet zu werden.
• Wie bekannt, umfaßt das Kniegelenk, obwohl es üblicherweise als Scharniergelenk betrachtet wird, zwei Gelenke, lateral und medial, zwischen Femur und Tibia und ein arthrodiales Gelenk zwischen Patella und Femur. Die Primärbewegungen des Knies umfassen eine Biegung, d. h. eine nach rückwärts gerichtete Drehbewegung der Tibia relativ zu dem Femur und eine Ausstreckung, d. h. eine nach vorne gerichtete Drehbewegung der Tibia relativ zu dem Femur.
• Die Biegungs- und Ausstreckungsbewegungen des Kniegelenks sind nicht einfache Schwenkbewegungen um eine feststehende Achse. Während der Beugung verschiebt sich die Achse, um welche eine Bewegung stattfindet, nach hinten, während der Streckung verschiebt sich diese nach vorne. Dies ist unterschiedlich zu einer typischeren Gelenkverbindung, wie etwa einem Ellenbogen, bei welchen die Drehachse sich nicht verschiebt. Wenn eine volle Streckung erreicht ist, wird die Tibia nach innen oder nach hinten gedreht und das wirksame Gelenk ist in einer "gesperrten" Stellung angeordnet, mit straffen Bändern. Dies gibt dem Gelenk eine größere Stabilität in der ausgestreckten Stellung. Wenn eine Beugung eingeleitet wird, senkt sich die Tibia anfänglich ab oder bewegt sich nach unten mit einer geringen externen Drehung der Tibia, welche das Gelenk "entriegelt", nachfolgend dreht sich die Tibia oder rollt um das Gelenk zur vollen Biegung. Folglich geht die anfängliche Entriegelung des Kniegelenks während der Biegung einer tatsächlichen vollen Drehung des Knies voran.
• Wegen der oben beschriebenen Komplexität der Kniebewegung muß eine Stützvorrichtung zur vollständigeren Abstützung des Kniegelenkes des Benutzers und zur Erleichterung einer Rehabilitation und/oder zur Verhinderung einer Wiederverletzung eines verletzten Kniegelenkes genauer die Bewegung des Knies analogisieren, als ein einfacher Gelenkmechanismus. Zusätzlich wird die Anforderung für eine derartige analogisierte Bewegung unter spezifischer Beziehung auf athletische oder sportliche Anwendungen aktuell. Weiterhin muß für derartige Sportanwendungen eine Knie-Stützvorrichtung relativ leichtgewichtig sein, um eine übermäßige Zusammenziehung zu vermeiden, welche einen Erfolg in den athletischen Anstrengungen reduziert, jedoch eine ausreichende strukturelle Festigkeit aufweist, um in angemessener Weise das Kniegelenk während einer Belastung des selben zu stützen.
• In Erkenntnis des Bedürfnisses nach einer wirkungsvollen Sport-Knie-Stützvorrichtung wurden vielfältige Knie-Stützvorrichtungen auf dem Markt eingeführt. Derartige zeitgemäße Knie-Stützvorrichtungen sind jedoch im allgemeinen ungeeignet, um eine präzise Simulation der Kniegelenkbewegung, wie oben beschrieben, vorzusehen, oder haben einen relativ schweren, sperrigen Apparat umfaßt, wodurch sie die athletischen Bemühungen des Benutzers beeinträchtigen. Weiterhin haben derartige bekannte Ausgestaltungen üblicherweise keine ausreichende strukturelle Vollständigkeit, um Wiederverletzungen des Kniegelenkes zu verhindern, welche auftreten können durch Stoßbelastungen auf das Kniegelenk während physikalischer sportlicher Anstrengungen.
• Weiterhin waren die meisten bekannten Sport-Stützvorrichtungen mangelhaft, da die vertikale Ebene der Stützvorrichtung oder andere physikalische Parameter der Stützvorrichtung zum Zeitpunkt der Herstellung festgelegt wurden und sich deshalb für individuelle Benutzer als unbrauchbar erwiesen haben, welche unterschiedliche Krümmungen oder Bedingungen an dem Bein in Höhe des Knies haben. Derartige Bedingungen sind üblicherweise einer Unausgeglichenheit zwischen der medialen und lateralen Lagerung des Knies zuzuschreiben. Ein Mangel an einer angemessenen lateralen Lagerung des Knies kann einen o-beinigen Zustand erzeugen, d. h. eine nach außen gerichtete Krümmung das Beins benachbart zu dem Niveau des Knies. Ein Mangel an einer medialen Lagerung des Knies kann einen x-beinigen Zustand erzeugen, welche gekennzeichnet ist durch eine nach innen gerichtete Krümmung des Beins in Höhe des Knies. Deshalb kann somit eine Stützvorrichtung, welche für Personen entworfen wurde, welche eine normale Krümmung des Beins in Höhe des Knies aufweist, unkomfortabel oder völlig unbrauchbar für o-beinige oder x-beinige Benutzer sein.
• In der Kenntnis dieser gegebenen Mängel wurde die Großzahl der bekannten Knie-Stützvorrichtungen auf Verschreibung gefertigt, d. h. eine auf der Basis einer Ausgestaltungsform, um in geeigneter Weise die unterschiedlichen physikalischen Parameter des Benutzers anzupassen. Eine derartige Einzelanfertigung erhöht in erheblicher Weise die Gesamtkosten der Knie-Stützvorrichtung und erhöht die Auslieferungszeit der Stützvorrichtungen an die jeweiligen Benutzer. Folglich existiert ein starkes Bedürfnis für eine Knie-Stützvorrichtung, welche so gefertigt werden kann, daß sie an unterschiedliche Benutzer anpaßbar ist und welche folglich zum Zeitpunkt der Anbringung an dem Benutzer einstellbar ist, um geeignet das Knie des Benutzers zu lagern, welcher vielfältige Stufen von Beinkrümmungen und Beinzuständen in Höhe des Knies aufweist.
• Dies wurde bis zu einem großen Maße durch die Knie-Stützvorrichtung erreicht, welche in unserer parallelen Anmeldung EP-A-02 97 766 beschrieben und beansprucht ist, welche die Merkmale aufweist, welche in dem ersten Teil des Anspruchs 1 aufgeführt sind. In dieser Anmeldung ist eine Knie-Stützvorrichtung zur Lagerung eines Kniegelenkes beschrieben, welche, obwohl sie nicht darauf beschränkt ist, speziell zur Verwendung bei athletischen, d. h. sportlichen Anwendungen geeignet ist und ein Paar von im wesentlichen u-förmigen Rahmenelementen umfaßt, welche so bemessen sind, daß sie in einer invertierten Relativausrichtung oberhalb und unterhalb des Kniegelenkes eines Benutzers positionierbar sind, um miteinander zusammenwirkende Endbereiche zur Verfügung zu stellen, welche seitlich an gegenüberliegenden Seiten des Kniegelenkes angeordnet sind, sowie einen zentrischen Bereich, welcher benachbart zu der Vorderseite des Beins des Benutzers angeordnet ist; ein Paar von Gelenkelementen, welche im wesentlichen benachbart zu den Kniegelenken angeordnet sind und mit jeweiligen, miteinander zusammenwirkenden Endbereichen der Rahmenelemente verbunden sind, um die Rahmenelemente um das Kniegelenk zu verschwenken; und einem ersten und einem zweiten Stützelement, welche entfernbar an der Vorderseite des Beins des Benutzers oberhalb und unterhalb des Kniegelenks anbringbar sind.
• Die US-A-4,681,097 bezieht sich auf eine orthopädische Scheibenbremse, welche einen u-förmigen oberen Rahmen aufweist, welcher so bemessen ist, daß er den hinteren unmittelbaren Bereich des Beins abstützt und lagert. Weiterhin ist ein oberes, eine Beinstellung einstellendes Element vorgesehen, sowie Mittel zur einstellbaren Veränderung der Breite des u-förmigen Rahmens. Um o-beinige oder x-beinige Zustände des Benutzers anzupassen, ist jedes Rahmenelement der Knie-Stützvorrichtung unserer parallelen Anmeldung so ausgebildet, daß es eine seitliche Einstellung der Rahmenelemente bezüglich ihrer jeweiligen Lagerelemente ermöglicht. Um dies zu erreichen, umfaßt jedes u-förmige Rahmenelement zwei j-förmige Bereiche, deren horizontale Ränder in einer überlappenden Beziehung mittels eines Drehturmelementes miteinander verbunden sind, welches fest an seinem jeweiligen Lagerelement gelagert ist. Die horizontalen Ränder weisen miteinander zusammenwirkende gefurchte oder genutete Oberflächen auf und eine seitliche Einstellung wird bewirkt durch Auseinandernehmen des Drehturmelementes, durch geeignete Veränderung des Maßes der Überlappung und durch Wiederverbinden des Drehturmelementes.
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Knie-Stützvorrichtung zu schaffen, welche im wesentlichen in der Art unserer parallelen Anmeldung ist, bei welcher eine seitliche Einstellung einfach durchgeführt werden kann, ohne die Notwendigkeit, die Bauelemente zu demontieren.
• Erfindungsgemäß ist eine derartige Knie-Stützvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß ein Klappscharnierelement an jedem der ersten und zweiten Lagerelemente vorgesehen ist, welches mit einem zentrischen Teil jeweils eines von einem Paar von Rahmenelementen in Eingriff bringbar ist, um diese anzuheften und um eine Drehbewegung jedes der Rahmenelemente um eine Achse, welche im wesentlichen parallel zu der Drehachse des Paares von Scharnierelementen ist, zu ermöglichen, wobei die Drehbewegung eine Anpassung der Knie-Stützvorrichtung an geänderte Ebenen-Bedingungen des Beines des Benutzers ermöglicht, und daß Einstellmittel jedem der Klappscharnierelemente zugeordnet sind, um die seitliche Stellung des ersten und des zweiten Lagerelements relativ zu ihren jeweiligen Rahmenelementen zu verändern, wobei jede Einstellmittel einen Träger umfassen, welcher seitlich bezüglich zu dessen Klappscharnierelement bewegbar ist und an dem jeweiligen ersten oder zweiten Lagerelement montiert ist, und eine Betätigungsvorrichtung zur Bewegung des Trägers zu einer benötigten seitlichen Stellung.
• Die vorliegende Erfindung umfaßt zusätzlich manuelle Einstellmittel zwischen der Tibia-Manschette und ihrem jeweiligen Rahmenelement, welche eine Ebenen-Einstellung zwischen der Tibia und dem Femur des Benutzers ermöglicht, Eine derartige Ebenen-Einstellung stellt sicher, daß die Lagermanschette parallel zu dem weichen Gewebe benachbart zu der Tibia während der Benutzung beibehalten wird und das seitliche Polster parallel zu dem weichen Gewebe benachbart zu dem Femur des Benutzers beibehalten wird, wodurch das Kniegelenk des Benutzers während des Gebrauchs gut abgestützt wird.
• Somit umfaßt die Knie-Stützvorrichtung der vorliegenden Erfindung, um die physikalischen Anstrengungen nicht zu behindern und um eine Hyper-Extension des Kniegelenks während der Benutzung zu vermeiden, einen einzigartigen Stoppmechanismus in die Verhältnisschwingscharniere der Rahmenelemente. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt der Stoppmechanismus unterschiedlich bemessene Stoppeinsätze, welche schnell in die Scharniere eingesetzt werden können, um eine Erstreckung zu begrenzen, ohne eine Beugung des Kniegelenkes einzuschränken. Bevorzugterweise sind die Stoppeinsätze als progressiv abgemessene Elemente ausgebildet, welche dazu dienen, eine Ausstreckung in sich veränderten Gradsegmenten zu begrenzenr wie etwa 5º, 10º, 15º, 20º. Somit können während einer Rehabilitation des Knies unterschiedliche Stoppeinsätze progressiv verwendet werden, um, wie gewünscht, eine größere Ausstreckung zu ermöglichen.
• In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das obere Rahmenelement so ausgebildet, daß es einen konvex gestalteten Bereich umfaßt, welcher sich nach oben und nach außen benachbart zu dem Innenseitenbereich des Kniegelenks erstreckt. Diese spezielle konvexe Ausgestaltung wird so verwendet, daß sich das Rahmenelement über den Angriffspunkt des Vastusmedialismuskels erstreckt, wie im Gegensatz zu einer Erstrekkung über den zentrischen oder Bauchbereich des Muskels. Da der Vastusmedialismuskel wesentlich zwischen athletischen Benutzern variiert, erlaubt die Verwendung des konvexen Bereichs des Rahmenelements eine Anpassung der Knie-Stützvorrichtung und eine schnelle Verwendung bei unterschiedlichen Benutzern. In diesem Zusammenhang kann die vorliegende Erfindung wegen des speziellen Ausbildung und der Einstellmerkmale, welche bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, in drei festgelegten medialen Abmessungen ausgebildet sein, d. h. in einer festen Zuordnung zu dem Abstand zwischen den Verhältnisschwinggelenken der vorliegenden Erfindung (d. h. zur Anpassung der Kniebreitenabmessung), wobei die drei festgelegten Abmessungen aufeinanderfolgend zum Zeitpunkt der Positionierung an dem Benutzer eingestellt werden können, um nahezu alle Benutzer zu versorgen.
• Zusätzlich umfaßt die vorliegende Erfindung eine neue Bandanordnung, welche die untere Manschette in einer winkelmäßigen Ausrichtung an dem unteren Rahmenelement anbringt, welche dazu dient, das Knie auch während seitlicher Kraftangriffsbedingungen zu lagern.
• Diese und andere Merkmale der Vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die Zeichnungen verdeutlicht, dabei zeigt:
• Figur 1 eine Perspektivische Ansicht der Knie-Stützvorrichtung der vorliegenden Erfindung, befestigt an dem rechten Fuß eines Benutzers;
• Figur 2 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht der Klappscharnierverbindung des Rahmenelements mit der Lagermanschette / dem Polster;
• Figur 3 eine Perspektivische Ansicht des seitlichen Einstellmechanismus, welcher in dem Klappscharnier der Figur 2 eingebaut ist;
• Figur 4 eine Querschnittsansicht längs der Linie 4-4 von Figur 2;
• Figur 5 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Knie-Stützvorrichtung, welche an dem Bein eines Benutzers angebracht ist, von einer Seite aus gesehen, welche entgegengesetzt ist zu der, welche in Figur 1 dargestellt ist;
• Figur 6 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht des Klappscharniers, welches an dem seitlichen Polster der vorliegenden Erfindung angeordnet ist;
• Figur 7 eine Querschnittsansicht längs der Linie 7-7 von Figur 5, welche die Einstellmittel für die Tibia- Manschette / das Rahmenelement zeigt;
• Figur 8 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, welche den Verhälnisschwingscharniermechanismus zeigt, welcher an den Rahmenelementen angebracht ist und das einsetzbare Biegebegrenzungselement zeigt, welches in diesem angeordnet ist;
• Figur 9A eine perspektivische Teilansicht eines Paares von Rahmenelementen und des Verhältnisschwingscharniers, darstellend die relative Stellung der Rahmenelemente, des Scharniers und des Begrenzungs- Einlage-Elements während einer Biegung des Kniegelenks; und
• Figur 9B eine perspektivische Ansicht des Verhältnisschwingscharniers des Rahmenelements und des Begrenzungs- Einlage-Elements, darstellend die relative Stellung derselben während einer Ausstreckung des Kniegelenks.
• Die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen dient nur zu einer Beschreibung des derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und dient nicht dazu, die einzige Form wiederzugeben, in welcher die vorliegende Erfindung benutzt werden kann. Die Beschreibung gibt die Funktionen und die Bauelemente der Erfindung in Verbindung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wieder. Es ist jedoch offensichtlich, daß die gleichen oder äquivalente Funktionen und Vorteile der vorliegenden Erfindung durch unterschiedliche Ausführungsformen erreicht werden können, welche in Sinne und im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen.
• Bezugnehmend auf die Zeichnungen ist die Knie-Stützvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung, welche speziell angepaßt ist für athletische, d. h. sportliche Anwendungen dargestellt. Zum Zwecke der Darstellung ist die Knie-Stützvorrichtung 10 in einem Ausführungsbeispiel für ein rechtes Bein dargestellt, welches an dem rechten Bein eines Benutzers getragen ist. Es ist jedoch darauf abzustellen, daß die Erfindung zusätzlich auf Ausführungsbeispiele für das linke Bein anwendbar ist, wobei der Aufbau der Stützvorrichtung 10 gleich, jedoch in der Ausrichtung umgekehrt ist. Wie am besten aus den Figuren 1 und 5 ersichtlich ist, ist die Knie- Stützvorrichtung 10 aus einem Paar von im wesentlichen y-förmigen Rahmenelementen 12 und 14 zusammengesetzt, welche in einer invertierten relativen Ausrichtung angeordnet sind und an gegenüberliegenden Seiten des Kniegelenks eines Benutzers positionierbar sind. In dem bevorzugten Ausführrungsbeispiel sind beide Elemente 12 und 14 des Paares aus einem faserverstärkten Compositwerkstoff gebildet, welcher eine ausreichende Festigkeit aufweist, um Stoßbelastungen zu widerstehen, welche während physikalischer Sportanstrengungen aufgebracht werden und welches ausreichend leicht im Gewicht ist, um die physikalischen Sportaktivitäten nicht zu behindern. Andere Materialien, wie etwa Metall oder Plastik sind hierbei jedoch ebenfalls in Erwägung zu ziehen.
• Die Rahmenelemente 12 und 14 sind schwenkbar miteinander mittels eines Paars von Verhältnisschwingscharnieren 16 verbunden, wobei jedes im wesentlichen aus einem äußeren Plattenelement 18 und einem inneren Verbindungselement oder einer Verbindungsplatte 20 aufgebaut ist. Wie am besten aus den Figuren 8, 9A und 9B zu ersehen ist, ist die Verbindungsplatte 20 jeweils schwenkbar an den Rahmenelementen 12 und 14 über Bolzen 22 und 24 gelagert, während das äußere Plattenelement 18 jeweils schwenkbar an den Rahmenelementen 12 und 14 mittels Schwenkbolzen 26 und 28 gelagert ist. Durch die Positionierung der Schwenkbolzen an der Basisplatte 18, der Verbindungsplatte 20 und den Rahmenelementen 12 und 14 schaffen die Scharniere 16 eine Verhältnisschwingbewegung zwischen den Rahmenelementen 12 und 14, wenn die Rahmenelemente 12 und 14 relativ zueinander gelenkig sind. Eine detailliertere Beschreibung der Betriebsweise der Verhältnisschwingscharniere 16 ist in der anhängigen US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 07/068,030, angemeldet am 29. Juni 1987 mit dem Titel Knie-Stützvorrichtung und übertragen auf den Berechtigten der vorliegenden Erfindung offenbart, wobei auf deren Offenbarung expressis verbis hierin Bezug genommen wird. Die Verwendung der Verhältnisschwingscharniere 16 erlaubt eine Relativbewegung der Rahmenelemente 12 und 14 in regulierter Weise, unter Veränderung der Schwenkachse, welche die normale Kniebewegung während der anfänglichen Bewegung der Tibia relativ zu dem Femur bei der Biegung simuliert, wobei die Tibia sich geringfügig absenkt, um das Kniegelenk zu "entsperren" und nach der "Entsperrung" nachfolgend schnell nach hinten in der Beugung verschwenkt. Obwohl in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Verhältnisschwingscharnier 16 verwendet wird, erkennt der Fachmann, daß für dieses auch andere Scharnierausgestaltungen ersatzweise eingesetzt und in Betracht gezogen werde können.
• Das oberste und das unterste Ende des oberen und des unteren Rahmenelements 12 und 14 enden jeweils in einem u-förmigen Bügel 30, welcher einen ersten Bereich einer Klappscharnierelementanordnung bildet, welche allgemein durch das Bezugszeichen 32 bezeichnet ist. Wie dargestellt, ist der Bügel 30 schwenkbar über einen Schwenkzapfen 34 an einem Basisbereich 36 des Klappscharniers 32 gelagert. Der Basisbereich 36 ist mit einer rechteckig ausgebildeten, länglichen, zentrischen Ausnehmung 38 (am besten in den Figuren 2 und 4 zu sehen) versehen, welche verschiebbar in sich einen komplementär ausgebildeten Träger 40 (dargestellt in Figur 3) aufnimmt. Der Träger 40 ist mit einem gewindeversehenen Schaft 42 versehen, welcher sich nach unten von diesem erstreckt, sowie einem Anzeigebolzen 44, welcher sich von diesem aus nach oben erstreckt. Der Bolzen 44 ist so bemessen, daß er in einem Längssschlitz 46 aufnehmbar ist, welcher in der oberen Oberfläche des Basisbereichs 36 ausgebildet ist. Eine Führungsschraube 50 ist gewindemäßig durch den Träger 40 in Eingriff und erstreckt sich durch die Länge der Ausnehmung 38, wobei sie in einem Paar von Schraubendreherköpfen 52 endet, welche an entgegengelegenen Seiten des Basisbereichs 36 positioniert sind. Der Basisbereich 36 ist zusätzlich mit einer Anzeige 54 versehen, welche auf dessen Oberfläche aufgedruckt ist, bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt diese Skaleneinheiten, korrespondierend zu der Stellung des Anzeigebolzens 44 in dem Längsschlitz 46. Es ist zu ersehen, daß durch eine derartige Ausgestaltung die Klappscharnierelementanordnung 32 eine Schwenkbewegung der Rahmenelemente 12 und 14 relativ zu ihrem jeweiligen Basiselement 36 um die Achse des Schwenkzapfens 34 erlaubt. Zusätzlich kann, wie gewünscht, durch manuelles Drehen der Führungsschraube 50 mittels eines (nicht dargestellten) Schraubendrehers, welcher sich in Eingriff mit den Schraubendreherköpfen 52 befindet, die seitliche Stellung des Trägers 40 relativ zu dem Basiselement 36 des Klappscharniers 32 verändert werden.
• Das Klappscharnier 32 des unteren Rahmenelements 14 ist an einer semiflexiblen Kunststoffmanschette 60 gelagert, welche vorgefertigt ist, um über das weiche Gewebe des Beins eines Benutzers benachbart zu der Tibia positioniert zu werden. In gleicher Weise ist das Klappscharnier 32 des oberen Rahmenelements 12 an einem Seitenpolster 52 gelagert, welches bevorzugterweise so ausgebildet ist, daß es eine feste Konstruktion aufweist und so bemessen ist, daß es sich nach innen auf das weiche Gewebe eines Benutzers benachbart zu dem Femur erstreckt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind Klappscharniere 32 an der Manschette 60 und dem Seitenpolster 62 in ähnlicher Ausgestaltung, wie in Figur 4 gezeigt, gelagert. Wie dargestellt, erstreckt sich der Gewindebolzen 42 des Trägers 40 durch eine komplementärbemessene Ausnehmung 64, welche durch die Manschette 60 und das Polster 62 ausgebildet ist, und ist in einen Spannbefestiger 66 eingeschraubt, welcher an der unteren Oberfläche der Manschette 60 und des Polsters 62 positioniert ist. Um jeden unkomfortablen Zustand für den Benutzer zu vermeiden, sind das Polster 62 und die Manschette 60 mit einer konkaven Ausnehmung 68 versehen, welche an deren unterer Oberfläche ausgebildet sind, deren Tiefe gleich oder geringfügig größer ist, als die Höhe des Spannbefestigers 66.
• Der obere Bereich der Manschette 60 ist zusätzlich an dem unteren Rahmenelement 14 durch ein Paar von länglichen Gewindelementen 80 befestigt. Wie am besten in den Figuren 1, 5 und 7 gezeigt, umfaßt das längliche Gewindeelement 80 einen flexiblen Gewindebolzen, dessen eines Ende an dem unteren Rahmenelement 14 über einen Gewindebefestiger 16 befestigt ist, welcher sich durch dieses erstreckt und dessen anderes Ende sich in Schraubeingriff mit einem gerändelten Daumenrad 82 befindet, welches an der äußeren Oberfläche der Manschette 60 mittels eines Lagerblocks 84 gelagert ist. Wie dargestellt, ist der Lagerblock 84 an der äußeren Oberfläche der Manschette 60 über mehrere Gewindebefestiger 86 befestigt.
• Bei einer derartigen Anordnung ist ersichtlich, daß die relative Schwenkstellung des oberen Bereichs der Manschette 60 relativ zu dem Rahmenelement 14 durch manuelles Drehen des Daumenrades 82 an den beiden Führungsschrauben 80 verändert werden kann. In diesem Zusammenhang ist die Manschette 60 über die Verbindung mit dem Träger 40 während eines Anziehens des Daumenrades 82 auf der Führungsschraube 80 frei, um sich um den Schwenkzapfen 34 des Klappscharniers 32 zu drehen und sich dem Rahmenelement 14 anzunähern oder in dessen direkter Nähe zu sein. Alternativ hierzu kann die Manschette 60 durch Lockerung des Daumenrades 82 auf der Führungsschraube 80 um den Schwenkzapfen 34 schwenken, um sich weiter weg von dem Rahmenelement 14 benachbart zu dessen obersten Ende zu erstrecken. Wie nachfolgend im einzelnen beschrieben werden wird, erlaubt eine derartige Einstellung eine Anpassung der Stützvorrichtung 10 an Unterschiede in der vertikalen Ebene zwischen dem Femur und der Tibia des Benutzers.
• Wie dargestellt, ist die Schutzvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung bevorzugterweise mittels eines Paares von Bändern 90, 92 an dem Bein des Benutzers angebracht. Bevorzugterweise ist das Band 90 direkt an dem oberen Rahmenelement 12 angebracht und ist so ausgebildet, daß es sich um das weiche Gewebe des Benutzers benachbart zu dem Femur erstreckt. Der Streifen 92 ist bevorzugterweise an dem unteren Bereich bevorzugterweise an dem unteren Bereich der Manschette 60 befestigt und ist so ausgebildet, daß er sich hinter dem weichen Gewebe des Benutzers benachbart zu der Tibia erstreckt und ist zusätzlich sicher mit dem unteren Rahmenelement 14 an dem oberen Bereich des selben verbunden. Somit erstreckt sich das untere Bandelement 92 winkelmäßig von dem inneren Bereich der Wade zu dem unteren Bereich der Wade in der dargestellten Weise. Um eine Einstellung des Bandes 92 zu ermöglichen, können ein Einstellelement und eine Schnalle 96 sowohl an dem Bandelement 90 als auch an dem Bandelement 92 vorgesehen sein, obwohl dies nur in Bezug auf das Bandelement 92 dargestellt ist. Zusätzlich können, obwohl nicht gezeigt, eines oder mehrere zusätzliche Bandelemente oder elastische Bänder vorgesehen sein, um die Manschette 60 und das Seitenkissen 62 an dem weichen Gewebe des Benutzers zu sichern.
• Speziell bezugnehmend auf die Figuren 8, 9A und 9B, kann erkannt werden, daß die Verhältnisschwingscharniere 16 speziell ausgebildet sind, um ein Begrenzungs-Einlage-Element 100 zwischen den äußersten Enden der Rahmenelemente 12 und 14 zu lagern. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das Begrenzungs-Einlage-Element 100 ein längliches Kunststoffelement, welches zwischen dem Verbindungselement 20 und dem Plattenelement 18 des Scharniers 16 mittels eines eingedrückten Vorsprungs 102, welcher an dem Verbindungslement 20 ausgebildet ist und welcher sich in Eingriff mit einer komplementär ausgebildeten konkaven Ausnehmung befindet, welche an dem Begrenzungs-Einlage-Element 100 ausgebildet ist. Die wirksame Breite des Begrenzungs-Elements 100 ist so bemessen, wie dies gewünscht ist, um einen physikalischen Anschlag oder eine Barriere zu bilden, welche eine Relativbewegung zwischen den Rahmenelementen 12 und 14 bei einer Ausstreckbewegung des Knies verhindert, jedoch eine freie Bewegung zwischen den Rahmenelementen 12 und 14 während der Beugung sicherstellt.
• Die Wechselwirkung des Begrenzungs-Einlage-Elements 100 relativ zu den Rahmenelementen 12 und 14 ist in den Figuren 9A und 9B dargestellt. In Figur 9A ist die Relativposition der äußersten Enden der Rahmenelemente 12 und 14 des Begrenzungs-Elements 100 dargestellt, wenn die Knie-Stützvorrichtung sich in vollständiger Beugung befindet. Wie dargestellt, existiert ein Spalt G zwischen der oberen Oberfläche des Begrenzungs-Elements 100 und dem unteren freien Ende des oberen Rahmenelements 12, wodurch das Rahmenelement 14 in eine Richtung verschwenkt werden kann, welche durch den Pfeil in Figur 14 dargestellt ist, ohne daß eine Hinderung auftritt. Alternativ bewegt sich während einer Streckung des Knies das untere Rahmenelement 14 in der Richtung, welche durch den Pfeil in der Figur 9B dargestellt ist, wodurch die obere Oberfläche des Begrenzungs-Einlage-Elements 100 das obere Rahmenelement 12 kontaktiert, d. h. längs dessen Kante E abstützt, wodurch das Begrenzungs-Einlage-Element 100 jede weitere Ausstreckung des Knies verhindert, d. h. verhindert, daß das untere Rahmenelement 14 in der durch den Pfeil in der Figur 9B dargestellten Richtung weiter bewegt wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die effektive Breite des Begrenzungs-Einlage-Elements 100 durch Bereitstellung unterschiedlich bemessener Begrenzt 100 bei der Stützvorrichtung 10 verändert werden, wobei die unterschiedlich bemessenen Begrenzungs-Einlage-Elements 100 so bemessen sind, daß sie progressiv das Maß der Ausstreckung des Knies begrenzen, d. h. eine 5º-Ausstreckung, eine 10º-Ausstreckung, eine 15º-Ausstreckung etc. Somit gewährt die vorliegende Erfindung eine Rehabilitation und verhindert eine Hyper-Extension des Knies, wobei dem Benutzer ermöglicht wird, progressiv die Ausstreckung des Knies, welche durch die Knie-Stützvorrichtung gestattet wird, durch Einfügung unterschiedlich bemessener Begrenzungs-Einlage-Elements 100 in die Verhältnisschwingscharniere 16 zu steigern.
• Mit der beschriebenen Ausgestaltung kann der Betrieb der erfindungsgemäßen Knie-Stützvorrichtung erläutert werden. Anfänglich wird die Knie-Stützvorrichtung 10 um das Bein eines Benutzers so angeordnet, wie in den Figuren 1 und 5 dargestellt. Die anfängliche Bemessung der Stützvorrichtung 10 für den Benutzer wird nur dadurch erleichtert, daß sichergestellt ist, daß der Abstand zwischen dem Verhältnisschwingscharnierelement 16 geringfügig größer ist als die mediale laterale Breite des Kniegelenks, so daß die Scharniere 16 an gegenüberliegenden Seiten des Kniegelenks in direkter Nähe zu diesem angeordnet sind. In diesem Zusammenhang hat der Anmelder herausgefunden, daß drei Abmessungen von Knie- Stützvorrichtungen 10, d. h. schmal, mittel und groß, gemessen in Bezug auf die mediale laterale Breite der Stützvorrichtung ausreichend sind, um eine Anpassung der Stützvorrichtung 10 an nahezu alle Benutzer zu ermöglichen. Eine derartige Bemessung der Stützvorrichtung 10 wird zusätzlich erleichtert durch die spezifizierte Ausbildung des oberen Rahmenelements 12, um einen konvexen Bereich 150 zu umfassen, welcher in den Figuren 1 und 5 dargestellt ist, welcher ausgebildet ist, um eine konvexe Form zu haben, so daß der Rahmenbereich 150 sich nach oben über den Angriffspunkt des Vastusmedialismuskels des Benutzers erstreckt, gegenüberliegend zu dem Hauptteil oder Bauchteil des Muskels. In diesem Zusammenhang verändert sich der Vastusmedialismuskels wesentlich zwischen einzelnen Benutzern und im speziellen zwischen Athleten, was bisher standardisiert abgemessenen Stützvorrichtungen zur Anpassung unterschiedlicher Muskeltonen bei dem Benutzer entgegenstand.
• Mit der richtigen Auswahl der Größe der Stützvorrichtung 10 und der Anordnung an dem Bein des Benutzers kann das obere Bandelement 90 festgezogen werden, um zu bewirken, daß das Seitenkissen 62 fest um das weiche Gewebe des Benutzers benachbart zu dem Femur befestigt ist. Nachfolgend kann das untere Bandelement 92 in analoger Weise festgezogen werden, wodurch die untere Manschette 60 fest an dem weichen Gewebe des Beins des Benutzers benachbart zu der Tibia befestigt wird. Da die vertikale Ebene, d. h. die vertikale Beziehung zwischen dem Femur eines Benutzers und der Tibia erheblich zwischen einzelnen Benutzern variiert, können die Daumenräder 80 manuell gedreht werden, um entweder die Führungsschrauben 18 anzuziehen oder zu lockern, wodurch sichergestellt ist, daß das Polster 60 das weiche Gewebe des Benutzers um die Tibia über die Länge der Manschette 60 kontaktiert. Wie zu erkennen ist, wird während einer derartigen Einstellung des Daumenrades 82 auf der Führungsschraube 80 verhindert, daß die Manschette 60 sich um den Schwenkzapfen 34 des unteren Klappscharniers 32 verschwenkt. Somit stellt die Stützvorrichtung 10 sicher, daß das Seitenkissen 62 parallel zu dem Femur gehalten wird und daß die Manschette 60 parallel zu der Tibia gehalten wird, wenn eine Positionierung an den Benutzer erfolgt.
• Nachfolgend kann die Position der Manschette 60 und des Seitenkissens 62 relativ zu den Rahmenelementen 12 und 14 durch manuelles Drehen des Schraubendreherkopfes 52 der Führungsschraube 50 der Klappscharniere 32 eingestellt werden, um o-beinige und/oder x-beinige Zustände des Benutzers anzupassen. Wie zu erkennen ist, werden während derartiger Einstellungen das Polster 62 und die Manschette 60 seitlich relativ zu den Scharnieren 32 hin- und herbewegt. Abhängig von der gewünschten zugelassenen Ausstreckung des Knies kann daraufhin ein entsprechen bemessenes Begrenzungs-Einlage-Element 100 in jedes der Verhältnisschwingscharniere 16 in der vorstehend beschriebenen Weise eingefügt werden, wodurch sichergestellt wird, daß eine Hyper-Extension des Knies verhindert wird.
• Wie ersichtlich, paßt die Stützvorrichtung 10 durch die Installierung der Stützvorrichtung 10 an den Benutzer Unterschiede in der vertikalen Ebene zwischen dem Femur und der Tibia des Benutzers an, paßt o-beinige und x-beinige Zustände des Benutzers an, erleichtert eine gute regulierte Bewegung des Knies, bedingt durch die Verhältnisschwingscharniere 16 und verhindert eine Hyper-Extension des Knies mittels der Begrenzungs-Einlage-Elemente 100. Weiterhin ist die Tibia des Beins des Benutzers im Hinblick auf die diagonale Positionierung des unteren Bandelementes 92 auf der Manschette 60 und dem unteren Rahmenelement 14 sicher durch das untere Rahmenelement 14 vor lateralen Belastungen gelagert, welche üblicherweise bei physikalischen Sportgelegenheiten, wie etwa Football, Basketball und Fußball auftreten. Somit reduziert die erfindungsgemäße Stützvorrichtung 10 in bemerkenswerter Weise Wiederverletzungen des Kniegelenks durch Einwirkungen, welche durch derartige physikalische Aktivitäten hervorgerufen werden.

Claims (12)

1. Knie-Stützvorrichtung mit einem Paar von im wesentlichen "u"-förmigen Rahmenelementen (12, 14) welche so bemessen sind, daß sie in einer invertierten relativen Orientierung oberhalb und unterhalb des Kniegelenks eines Benutzers positionierbar sind, um miteinander zusammenwirkende Endbereiche bereitzustellen, welche seitlich an gegenüberliegenden Seiten des Kniegelenks angeordnet sind, sowie einen zentrischen Bereich, welcher benachbart zu der Vorderseite des Beins des Benutzers angeordnet ist; einem Paar von Scharnierelementen (16), welche im wesentlichen benachbart zu dem Kniegelenk angeordnet und mit jeweiligen, zusammenwirkenden Endbereichen der Rahmenelemente verbunden sind, um die Rahmenelemente um das Kniegelenk zu verschwenken; und einem ersten und einem zweiten Lagerelement (62, 60), welche lösbar an der Vorderseite des Beins des Benutzers oberhalb und unterhalb des Kniegelenks anbringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klappscharnierelement (32) an jedem der ersten und zweiten Lagerelemente vorgesehen ist, welches mit einem zentrischen Teil mit jeweils einem des Paares von Rahmenelementen in Eingriff bringbar ist, zur Befestigung und zur Ermöglichung einer Drehbewegung jedes der Rahmenelemente um eine Achse, welche im wesentlichen parallel zu der Schwenkachse des Paares von Scharnierelementen ist, wobei diese Drehbewegung es der Knie-Stützvorrichtung ermöglicht, um Ebenen-Varianz-Bedingungen des Beins des Benutzers anzupassen, und daß Einstellmittel (36, 38, 40, 42, 50, 52) jedem der Klappscharnierelemente zur Veränderung der Seitenposition des ersten und des zweiten Lagerelements relativ zu ihrem jeweiligen Rahmenelement zugeordnet sind, wobei jedes Einstellelement einen Träger (40) umfaßt, welcher seitlich in Bezug auf sein Klappscharnierelement bewegbar ist und an dem jeweiligen ersten oder zweiten Lagerelement gelagert ist, und eine Betätigungseinrichtung (50, 52) zur Bewegung des Trägers zu einer geforderten seitlichen Stellung.

2. Knie-Stützvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Führungsschraube (50) umfaßt, welche an dem Klappscharnierelement (32) gelagert ist, um sich seitlich zu erstrekken und um in Gewindeeingriff mit dem Träger (40) zur Einstellung des Trägers seitlich mittels eines Betätigungskopfes (52) zu sein.

3. Knie-Stützvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (80, 82) vorgesehen sind, welche sich zwischen dem Rahmenelement (14), welches unterhalb des Kniegelenks des Benutzers angeordnet ist und dem zweiten Lagerelement (60) zur Veränderung der Drehposition des zweiten Lagerelements relativ zu dem Rahmenelement erstrecken.

4. Knie-Stützvorrichtung nach Anspruch 3, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsveränderungsmittel ein Paar von flexiblen, mit einem Gewinde versehenen Elementen (80) umfassen, welche an einem Ende des Rahmenelements (14) befestigt sind, welches unterhalb des Kniegelenks angeordnet ist, und an dem gegenüberliegenden Ende mit einem gewindeversehenen Verbinder in Eingriff bringbar sind, welcher an dem zweiten Lagerelement (60) gelagert ist.

5. Knie-Stützvorrichtung nach Anspruch 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem Gewinde versehene Verbinder ein Einstellrad umfaßt, welches an einem Lagerblock (84) getragen ist, welcher an dem zweiten Lagerelement befestigt ist.

6. Knie-Stützvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lagerelement ein halbstarres Element umfaßt, welches konturiert ist, so daß es sich an die Vorderseite eines Beins eines Benutzers anpaßt.

7. Knie-Stützvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lagerelement (62) ein festes Seitenpolster umfaßt, welches ausgebildet ist, um sich an die Vorderseite des Beins eines Benutzers anzupassen.

8. Knie-Stützvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der zentrische Teil jedes "u"-förmigen Rahmenelements (12, 14) verlängert ist, um eine im wesentlichen y-förmige Gestalt einzunehmen, und daß das jeweilige Klappscharnierelement an der Verlängerung gelagert ist.

9. Knie-Stützvorrichtung nach Anspruch 8, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Rahmenelement (12), welches über dem Kniegelenk des Benutzers positioniert ist, einen konvexen Bereich umfaßt, welcher so bemessen ist, daß er sich über den Knie-Angriff-Bereich des Vastusmedialismuskels des Benutzers erstreckt.

10. Knie-Stützvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß ein Bandelement (92) an dem Rahmenelement (14) gelagert ist, welches unterhalb des Kniegelenks des Benutzers positioniert ist, um sich winkelmäßig nach unten um die Rückseite des Beins des Benutzers zu erstrecken und um mit dem zweiten Lagerelement (60) verbunden zu sein.

11. Knie-Stützvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (18, 20, 22, 24, 26, 28) an dem Paar von Scharnierelementen (16) vorgesehen sind, um die relative Schwenkbewegung des Paares von Rahmenelementen (12, 14) zu regulieren.

12. Knie-Stützvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (100) an dem Paar von Scharnierelementen (16) vorgesehen sind, um die Ausstreckung des Paares von Rahmenelementen (12, 14) zu begrenzen.