DE837293C

DE837293C - Hydraulisch betaetigte Prothesen fuer Arme und Beine

Info

Publication number: DE837293C
Application number: DEP9181A
Authority: DE
Inventors: Dr Richard Herbst
Original assignee: RICHARD HERBST DR
Current assignee: RICHARD HERBST DR
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-04-21

Description

Hydraulisch betätigte Prothesen für Arme und Beine Samtliche Prothesen tur \rm- tiiid J3einamputierte bestehen aus starren Teilen, die durch Scharniere mit festen Achsen gelenkig miteinander verbunden sind. während die Gleichförmigkeit der Beinl @ewegungen, rvellìl auch starr und automatenhaft, noch einigermaßen nachgeahmt werden kann, versagsn gegenüber den wechselnden Ansprüchen an die Hand- und Ellenbogenbetätigung die Prothesen viel stärker. Es fehlt die Abrundung.
Harmonie. Modifizierbarkeit der natürlichen Bewegungen. Viele Prothesen erzeugen schnappende und knackende oder reibende Geräusche. Die Schwierigkei t, (1 je die bewegenden Kräfte tier Stumpfmuskulatur. Schwerkraft. Gleichgewichtsverlagerung auf die Prothesengelenke zu übertragen, führt zur Beschränkung auf die allerwichtigsten Funktionen. Während Bein immerhin Gehen und Stehen bei modernen Prothesen und gutem Stumpf funktionieren und Mängel erst beim Steigen und hei der Kniebeuge auftreten, kommen die Armprotehesen kaum zur preimitivsten Funktion.
Für die Beinprotlhesen seien noch folgende Einzelheiten angeführt: Die Befestigung am Körper erfolgt heute in der Regel durch Saugwirkung, was eine sehr genaue Anpassung an den Stumpf erforderlich macht. Da dieser al>er noch während längerer Zeit seine Form wechselt, ist eine wiederholte Anpassung durch Nacharbeit unvermeidlich. als lästig erweist sich auch das Überhitzen und Sdhwitzen des Stumpfes in der Saugprothese, besonders wenn die Prothese aus wärmedämmenden Stoffen, wie Holz oder Kunstharz u. dgl. gefertigt ist. Will man mit Rücksicht auf diese Nachteile auf den festen Sitz der Saugprothese verzichten, so muß auch bei Beinprothesen der sehr lästige, oft scheuernde Schulterriemen verwendet werden. Ganz besondere Schwierigkeiten ergeben sich bei Hüftgelenkexartikulierten, lPei welchen ein Vorwärtsgang der Prot ! hese nur durch Vorwärtseißen des Beckens erzielt werden kann.
Unnatärlich wirkt auch die bei allen Prothesen mit starrer Achse nötige X-Kniestellung.
Es sind auch schon Beinprothesen bekannt, bei welchen die Bewegung zum Teil hydraulisch oder pneumatisch gestcuert wird. Bei einer bekannten hydraulischen Piothese ist im Unterschenkel eine Pumpe angeordnet, deren Kolben sich nach dem Grad der l»elastung einstellt und über ein Hebelgestänge das Knie- und Fußgelenk bewegt. Die Nachteile der mechanischen Übertragung der Bewegung auf die einzelnen Glieder silld daher auch 1 >ei dieser Prothese nicht vermieden.
Bei den Armprothesen ist der Unterschied gegenaller den natürlichen Verhältnissen noch krasser.
Die Hände sind starr, meist wird nur der Daumen durch Federwirkung zum Gegendruck gegen die in Beugestellung geschnitzten Finger gedrückt. Die Saucrbruchprothese leistet mehr, da hier auch die fingergrundgelenke beweglich sind und durch die Schlaufen in den Muskelkanälen relativ kräftig betätigt werden können. Ihr Nachteil besteht in den oft wund werdenden Hautkanälen in den Muskeln, zudem ist sie auch relativ starr. Die elektromagnetische Prothese nach Wilms ist wenig stal>il, teuer und umständlich und kommt für Masenfertigung kaum in Frage. Alle Prothesen haben keine berfiedigende lösung für das Ellenbogen- oder gar Schultergelenk.
Gegenstand der Erfindung sind demgegenüber Prothesen, hei welchen sich Einfachheit der Konstruktion mit einer den natürlichen Verhältnissen möglichst nahekommenden Leistung aller Gelenke in bezug auf Modifizierbarkeit, Sicherheit, Abrundung und Kraft vereinigt. Dazu wird der hydraulische antrieb benutzt, der unter Vermeidung aller mechanischen Zwischenglieder, in den Gelenken wirkend, die Prothesenglieder 1 betätigt.
Letztere sind zu diesem Zweek als Hohlkörper ausgebildet, durch deren Füllungsgrad die jeweilige stellung der Gelenke bewirkt wird. diese Gelenkkörper bestehen aus elastischem Material, vorzugsweise Weichgummi mit Stoffeinlage, und sing mit den aus kautschukähnlichen Kunststoffen oder Hartkautschuk, insbesondere schwach elastischem uit(l leichtem hartzellkazutschuk geformten festen Teilen durch Verkleben oder Vulkanisieren verbunden. Die einzelnen Hohlräume stehen durch Rohrleitungen miteinander in Verbindung Sie können beispielsweise aus dünnen Leichtmetallröhrchen oder Kunststoffröhrchen bei Gelenküberbrückung bestehen. l)iese Art des hydraulischen Antriebes läßt sich mit gleichem Vorteil sowohl für Arm- wie für Beinprothesen, ull (l zwar fiir jede Art dieser Prothesen und auch fiir die schwierigsten Fälle verwenden. I) ie Bewegung dieser L'rothesen kann dem natürlichen Funktionsablauf sehr weitgehend angepaßt nertlen, wobei die bewegenden Kräfte vorzugsweise durch Gleichgewichtsverschiebungen bzw. durch Muskeltätigkeit des Stumpfes oder benachbarter Partien entstehen, durch welche ein Hinundherfluten der in den Gelenken eingeschlossenen Flüssigkeit verursacht wind. Die Bewegungen sind weich, fließend und lautlos. Die Betätigung erfolgt sehr unauffällig. Die Flüssigkeitsverschiebung wird dabei so geregelt, daß die Gelenke im richtigen Augenblick versteift werden.
Beim Bein geschieht das automatisch durch die Belastung, genau wie die Muskeln sich im antagonistischen Spiele auf die jeweilige erwünschte Gelenkstellung einstellen. Beim lArm erfolgt die Steuerung willkürlich mit Hilfe einer Pumpe und eines Reglers. als Flüssigkeit können Wasser, gegebenenfalls mit einem Gefrierschutz, oder auch leicht flüssige Silikone u. dgl. verwendet werden.
Diese Prothese passen auf jede Stumpfform und si od von etwaigen späteren Formenveränderungen des Stumpfes völlig unabhängig, da die Befestigung durch Manschetten erfolgt, deren Wasserfüllung sich dem Stumpf anpaßt. Ihr Gewicht kann sehr gering gehalten werden; es liegt beispielsweise bei Beinprothesen zwischen 1 und 2 kg gegenüber bischer 2 bis 7 kg, Ilei Armprothesen um 500 g.
Weitere Einzelheiten in der konstruktiven Gestaltung und der Wirkungsweise solcher Prothesen sind nachstehend all Hand einiger 13eispiele für Arm- und Beinprothesen noch näher beschrieben und, soweit erforderlich, in den Ansprüchen besonders unter Schutz gestellt. Diese Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung rein schematisch wiedergegeben, und zwar zeigt im einzelnen Fig. 1 eine Beinprothese für Unterschenkelamputierte, Fig. 2 eine Beinprothese für Oberschenkelamputierte, Fig. 3 eine Beinprothese für Hüftgelenkexartikulierte, Fig. 4 eine Armprothesc, Fig. 5 in größerem Maßstab die zugehörige Handprothese, Fig. 6 die Pumpe mit Hebel, Fig. 7 einen schematischen Schnitt durch den Regler, Fig. 8 einen Querschnitt durch letzteren.
Bei der Prothese nach Fig. 1 wird der Unter sclienkelkorl> 1 aus Hartzellkautschuk mittels der flüssigkeitesgefüllten Manschette 2 unterhalb des Knies befestigt, indem beim Aufsetzen aus dem Fußgelenk 3 Flüssigkeit durch die Leitung 4 in die laiischette 2 gedrückt wird, wo sie durch eine Stellschraube 5 festgehalten werden kann. Fußgelenk 3 und Zehengelenk 6 sin ebenfallsmit Flüssigkeit gefüllt und durch einen Schlauch 7 verbunden. hre wechselnde Füllung ergibt die jeseils richtige Fußstellung.
Hei der für Oberschenkelamputierte bestimmten Prothese nach Fig. 2 wird der Oberschenkelkord 8 mit dem als Haftmanschette dienenden mit Flüssigkeit gefüllten Schlaucli g unmittelbar unter der Leiste befestigt, wobei die Füllung aus dem Kniegelenk 13 bzw. dem Fußgelenk 10 über die Leitungen 11 und 12 erfolgt. Das Kniegelenk 13 sitzt hinter der Knieachsenlinie. Der unterschenkel 14 bewegt sich ohne feste F2hrung mit einem Zapfen 15 in einem Schlitz des Oberschenkelkorbes 8. Das Fußgelenk 10 ist durch die Leitung 16 mit einem flachen Hohlköreper 17 unter der Fukslhle und über diesen mit dem Zehengelenk 18 verbunden. Die Gelenke kommen bei jeder Belastung unter Spannung. wobei die auseinanderdrängenden starren Wandteile ein Einknicken verhindern. Eine geringe Verschiebung zwischen den beiden Gelenken ist möglich und dadurch der Bewegungsablauf im belasteten Bein gesichert.
Bei Hüftgelenkexartikulierten wird gemäß Fig. 3 das Hüftgelenk durch einen Gummizylinder 19 ersetzt, der in der Mitte am Beckenkorb 20, seitlich am Oberschenkelkorb 21 befestigt ist, bei Belastung im Gahen gespannt wird und nach Entlastung die Prothese federnd hebt. Die übrigen Teile stimmen im wesentlichen mit jenen nach Fig. 2 überein und sind mit gleichen Bezugszeichen wie dort bezeichnet. Die Streckung des Knies wird bei Belastung durch Gleichgewichtsverlagerung bewirkt.
Statt der soeben beschriebenen Anordnung kann man auch die Winkel des hinteren Hüftgelenkes 44 als krüftige Gummiplatten gestalten, diese in weitem Winkel vulkanisieren und die beim Belasten entstehende Spannung zur Federung auxnützen.
Diese Prothesen ermöglichen jede praktische vorkommende Betätigung eines Beines in natürlicher Weise, und zwar vom Stehen und Gehen mit angemessener Schrittlänge bis zum Trep[pensteigen, Kniebeugen und Wiederaufrichten, Radfahren usw.
Einc i'itiknickungsgefahr beim Aufsetzen ist ausgeschlossen, Geräusche sind vermieden. Jede Bewegung kann in jeder Stellung abgebrochen und umgekehrt werden.
Am Fuße ergibt sich ein volles Abrollen und die Möglichkeit seitlichen Ausgleichs bei Unebenheiten und gleichmößiger Abstützung der belasteten Flachen. Das Knie kann am entalsteten frei schwebenden Bein bis zur jeweils senkrechten Stellung des Unterschenkels voll einknicken und weich vorwärtsschwingen. Dient die Prothese als Standbein, so ist sie durch die in den Hoblkörpern eingeschlossene Flüssigkeit sicher stabilisiert. Da der Stumpf von vornherein fest in die Protehese eingedrückt wird. sinkt er nicht mehr, wie bei den bekanneten Prothesen. bei Belastung ein. Die manschettenlänge paßt sich der Stumpflänge an, so daß günstigeste hebelausnutzung am Stumpfende gewährleistet ist.
Die Fig. 4 bis 9 zeigen eine auf dem gleichen Grundgedanken beruhende Armprothese für einen Oberarmamputierten. Im Gegensatz zu den bekannten Prothesen besitzt diese Prothese Ellenbogen-, Hand- und Fingergelenke, bei Schultergelenke xrtikulierten auch ein Schultergelenk, und paßt sich sowohl in ihrer äußeren Form als in ihrer Wirksamkeit dem natürlichen Arm weitgehend an.
Der aus Hartzellkautschuk bestehende Unterarmteil 22, der bei Oberarmamputierten massiv, bei Unterarmamputierten hohl ist, ist in einen handschuhförmigen Teil 23 eingeklebt, der aus vorgeformten Weichgummi mit Stoffeinlage bvesteht und durch kleine Hartzellkautschukteile in ein flüssigkeitsgefülltes handgelenk 24, Daumengelenk 25 und die Fingergelenke 26, 27 und 28 gegliedert ist. Die Hohlräume dieser Gelenke stehen durch verhältnismäßig starrwandige, kleine Kunststoff- oder Gummirohre 29 mit der durch den Unterarmteil geführten Hauptleitung 30 bzw. unter. sich in Verbindung. Der mit dem Unterarmetil über das Ellenbogengelenk 31 verbundene Oberarmkorb 32 schließt an den Stumpf 33 an und ist mit einer allseitig verbiegbaren Kappe 34 an der Schulter aufgehängt.
Diese Kappe endigt in einem Rign 35, der als Bedienungshebel für die nach Art eines Blasebalges wirkende Pumpe 36 dient. Wird die Pumpe gefüllt. so werden die Gelenke abgebeugt; wird sie entleert, so strecken sich die Gelenke. Zur Regelung der Füllung und Entleerung mit Bezug auf die einzelnen Gelenke dient ein an der Oberarmwand untergebrachter Verteiler, der im wesentlichen aus einem zylindrischen rohr 37 und einem in diesem verschiebbaren mit Steuerkanten versehenen Kolben 38 und den erforderlichen Durchbrechungen für die zu den Gelenken fürhrenden Rohrleitungen besteht.
Beispielsweise führt die Leitung a zum Daumengelenk, die Leitung b zum Ellenbogengelenk, die Leitung c zum Handgelenk, die Leitung d zu den Fingergelenken und die Leitung e zur Pumpe.
Durch Anschläge 39 wird die Kolbenbewegung begrenzt. 40 sind an den Schlauch angesetzte Metallrohre, 41 ist ein Luftpolster innerhalb dés Reglerzylmders.
Je nach tier Stärke des auf die Pumpe ausgeübten Druckes werden zunächst der Daumen, dann die finger, dann die Handwurzel und schließlich das ellenbogengelenk und gegebenenfalls das Schultergelenk betätigt. Es ist auch möglich, zwei benachbarte Gelenke auf einmal in Betrieb zu nehmen. Ebenso kann zuerst höherer und dann niedrigerer Druck angewandt werden, wodruch die Reihenfolge der Bewegungen geändert wird. Durch entsprechenden Sog können Bewegungen in umgekehrter Richtung beweiorkt werden. Sobald Sog oder Druck aufhört. läßt die im oberen Teil des Rohres 37 befindliche, verdünnte oder verdichtete Luftsäule 41 den Kolben 38 in seine Ausgangsstellung zurückschnappen und die Öffnungen nach den Gelenken schließen, die dann ihre jeweilige einstellung bis zum nächsten Öffnen unversändert beibehalten.
Die Armprothese mit Pumpe hängt fest zwischen Gurten 42, 43, von welchen der erstere über die gesunde Schulter, der andere zwischen den Beinen hindurch führt.
Hei dieser Prothese saugen sich die Finger förmlich um den erfaßten Gegenstand, da bei jedem Finger die Gelenke so weit entleert werden, als der Widerstand des unmfaßten Körpers gestattet. Große und kleine Gegenstände können daher gleich sicher gehalten werden. Solange die Gelenke nicht wieder betätigt werden, kann die Hand nur unter Anwendung größter Gewalt geöffnet werden. Die Handwurzel paßt sich beim Greifen der gewünschten Stellung in jeder Richtung an. Das Ellenbogengelenk kann beliebig gebeugt und in jeder Stellung festgehalten werden. Die Betätigung ist ganz unazffällig, weil hierzu nur eine Schulterbewegung von etwa 1 bis 2 cm nach vorn oder hinten erforderlich ist, die mit der natürlichen Armbewegung zusammenfällt. Ist die Schultermuskulatur zerstört, so kann die Prothese auch von den Bauchmuskelll oder der gesunden Schulter her bedient werden, Bei erhaltenem Ellenbogengelenk ist die Pumpe entsprechend kleiner, bei verlorenem Schultergelenk größer. Drr Schultergelenkhohlkörper wird mit dem Ellenbogenhohlkörper zusammen betätigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Hydraulisch betätigte Protehese, dadurch gekennzeichnet, daß der unmittelbar in den Gelenken wirkende hydraulische Antrieb die Prothesenglieder betätigt.
2. Prothese nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke als Hohlkörper ausgebildet sind, deren Füllungsgrad die Stellung der Gelenke bedingt.
3. Prothese nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die einzelnen festen Teile verbindenden Hohlgelenke aus elastischem Stoff, vorzugsweise Weichgummi mit Stoffeinlage, bestehen.
4. Prothese nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Teile aus 1 Jartkautschuk, vorzugsweise leichtem Hartzellkautschuk geformt sind und die Hohlräume der Gelenke durch Rohrleitungen oder Manschetten miteinander verbunden sind, die gegebenenfalls durch die festen Teile hindurchgeführt sind.
5. Armprothese mit hydraulischer Betätigung nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit von einer blasebalgartigen Pumpe (36) aus über einen an der Oberarmwand bzw. Unterarmwand angebrachten Verteiler (37) mit Kolbensteuerung (38) den einzelnen Gelenken (24 bis 28 und 3r) zugeleitet wird.
6. Armprothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitspumpe (36) über einen an der Schulter aufgehängten, als Ring (35) ausgebildeten Betätigeungshebel durch Schulter bewegung bedient word.
7. Armprothese nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prothese auf der Schulter mittels einer allseitig verbiegbarren Kappe (34) aufgehängt ist, die in einem als Betätigungshebel für die Pumpe dienenden lting (35) endigt.
8. Beinprothese mit hydraulischer Betätigung nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie an ihrem oberen Ende durch eine flüssigkeitsgefüllte AIanschette (g) mit dem Stumpf verbunden ist.
9. Beinprot'hese nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (g) über eine Rohrleitung (12)mit dem flüssigkeitsgefüllgten Hohlraum (10) des Fußgelenkes verbunden ist, derart, daß er durch Aufsetzen der Protehese gefüllt wird.
10. Beinprothese nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschettenfüllung durch eine Stellschraube (5) festgehalten wird.
11, Beinprothese nach den Ansprüchen 8 bis 10, insbesondere für oberschenkelamputierte, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschenkel (14) mit einem Zapfen (15) ohne festere Führung in einem Schlitz des Oberschenkelkorbes (8) beweglich ist.
12. Beinprothese nach den Ansprüchen 8 l>is 1 1, insbesondere für Hüftgelenkamputierte, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüftgelenk durch einen Gummizylinder (I9) ersetzt ist, der am Beckenkorb (20) und am Oberschenkelkorb (2I) hefestigt ist und bei Belastung gespannt wird, nach Entlastung die Prothese federnd hebt.
13. Beinprothese nach den Ansprüchen 8 l>is 1 1, insbesondere für Hüftgelenkamputierte, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel des hinteren Hüftgelenkes (44) aus vulkanisierten Gummiplatten bestehen, wobei die beim Belasten entstehende Spannung als Federung benützt wird.