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Verfahren zur Fertigung von künstlichen Beinen
Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zur Fertigung von künstlichen Beinen. Die Fertigung künstlicher
Beine ist an sich bekannt. Bei Durchführung der bekannten Verfahren wird vom unbelasteten
Amputationsstumpf ein Gipsabdruck genommen. Nach diesem Gipsabdruck wird das Stumpfbett
maschinell kopiert oder mit einfacheren Hilfsmitteln aus Holz oder einem anderen
Material hergestellt. Belastet nun der Amputierte ein so hergestelltes Stumpfbett,
so ergibt sich normalerweise, besonders bei einbeiniger Haltung auf dem Stumpfbett,
eine Nichtübereinstimmung zwischen der abgestützten anatomischen Körperform und
der Stnmpfbettform als Stützelement. Hierdurch wird aber eine planmäßige Abstützung
des Schwerpunktes des Amputierten im Stand und seine planmäßige Führung beim Gehen
illusorisch. Somit ist weder eine langjährige Erfahrung noch eine handwerkliche
Fertigung imstande, mit den bisher üblichen Verfahren in jedem Fall optimale Stützverhältnisse
durch das Stumpfbett zu erzielen.
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Hinzu kommt aber noch die Feststellung, daß sich der Oberschenkelamputierte
auf die Kniegelenkachse, auf die Knöchelgelenkachse und durch die Fußsohle auf Iden
Boden stützt. Da laber nur das Stumpfbett als Stützelement unmittelbar mit dem Körper
des Amputierten in Berührung steht, ist es für sdie Erhaltung des Gleichgewichts
auf dem künstlichen Bein, besonders während der einbeinigen Stützphase, weiter von
entscheidender Bedeutung, !die Knie- und Knöchelgelenkachse uud die Fußsohle in
ein bestimmtes statisches Verhältnis zum Schwerpunkt bzw. zur Schwerlinie Ides Ampu-
tierten
zu 1bringen. Im theoretischen Bau von künstlichen Beinen sind diese Erfordernisse
bekannt. In der Praxis gab es jedoch bisher kein Verfahren, sie technisch exakt
zu erfüllen.
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Die Aufgabe indes erfin'dungsgemäßen Verfahrens besteht deshalb darin,
zunächst das Stumpfbett zu einem Stützelement zu gestalten, welches dem Amputierten
eine planmäßige, d. h. theoretisch begründete einbeinige Körperhaltung ermöglicht.
Sie besteht weiter darin, das Stumpfbett mit einem statisch-geometrischen Bezugssystem
zu versehen, wodurch das Stumpfbett sowie die statische Situation ,des sich auf
ihm stützenden Amputierten einerseits im Raum konstruktiv fixiert und zum andern
eine planmäßige Anordnung der Knie- und Knöchelgelenkachse und der Fußsohle ermöglicht
wird. Das Ziel des Verfahrens ist somit die Angliederung des künstlichen Beines
an den Körper des Amputierten gemäß einer statischen Einschaltsituation. Unter dem
Begriff der statischen Einschaltsituation versteht die theoretische Ganganalyse
die statische Situation und die ihr zugeordnete Körperhaltung einer bestimmten einbeinigen
Schrittphase des normalen menschlichen Ganges im Hinblick auf die Einschaltung eines
künstlichen Beines. Die Verhältnisse der statischen Einschaltsituation sind hier
gemeint, wenn von einer plant mäßigen Körperhaltung oder von einer planmäßigen Anordnung
und Gestaltung Ider Elemente des ikünstlichen Beines die Rede ist.
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Es ist bekanntgeworden, einen Formtrichter, der auf einer Stelze
befestigt ist, mit einer knetbaren plastischen Masse auszulegen. In diese Masse
preßt der Versehrte seinen Amputationsstumpf und formt sich durch Gehbewegungen
ein Stumpfbett. Ein solches Verfahren ist nicht geeignet zur Gewinnung eines Stützelements,
welches eine planmäßige Körperhaltung im Sinn des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht.
Um das Stumpfbett zu einem planmößigen Stützelement gestalten zu können, muß die
labile Unterstützung der Stelze am Boden ausgeschaltet werden. Es muß ferner das
Stumpfbett im Raum fixiert, jedoch allseitig verstellbar angeordnet sein. Weiter
genügt zur Erzielung eines planmäßigen Stützelements nicht die Formung Ides Stumpfbettes
allein durch Gehbewegungen des Amputierten. Es muß vielmehr in erster Linie das
Stumpfbett durch Einwirkung von außen so zu einer Zweckform gestaltet werden, daß
die Muskulatur des Amputationsstumpfes feste, sich nicht wieder verändernde Angriffsflächen
findet. Erst Idann kann die Stumpf- und Hüftmuskulatur arbeiten und die Gewähr für
eine planmäßige einbeinige Körper haltung bieten.
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Erfindungsrechtlich wird der Anwendung eines technisch exakten, statisch-geometrischen
Bezugssystems größere Bedeutung beigemenssen als der Gestaltung des Stumpfbettes
zu einem planmäßigen Stützelement. Erfindungsgemäß werden aber zugleich die festgestellten
Mängel der bekannten Verfahren in einfachster Weise beseitigt. Zugleich wird eine
außerordentlich hohe Genauigkeit bei der Fertigung kün&tlicher Beine erzielt.
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Die Zeichnungen veranschaulichen beispielsweise einige der wesentlichsten
erfindungsgemäß zur Anwendung kommenden Verf'ahrensschritte.
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Fig. 1 zeigt einen Oberschenkelamputierten in einem orthopädischen
Belancegerät bei einer einbeinigen Körperhaltung auf dem Stumpfbett, wie sie bei
langsamem natürlichem Gang beobachtet werden kann. Das statisch-geometrische Bezugssystem
ist durch die Markierung Ides Verlaufs der Schwerlinie Ides Amputierten mittels
einer Frontalebene A-B und einer Sagittalebene C-D grekennzeichnet. Die Graduierung
des andeutungsweise dargestellten Horizontalrahmens zeigt einen Teilstrichwert,
der sich beim Übergang zur zweibeinigen Körperhaltung verändert. Die Medianfläche,
die den Körper in eine rechte und eine linke Seite teilt, ist bei der einbeinigen
Körperhaltung gebogen.
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Fig. 2 veranschaulicht das Verformen eines teilweise plastisch gemachten
Stumpfbettes.
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Fig. 3 zeigt die Markierung der beiden Hüftgelenkachsen.
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Fig. 4 stellt eine zweibeinige Körperhaltung mit Bestimmung Ider
Medianlinie ,des Amputierten im Balancegerät dar. Gegenüber Fig. I ist der Meßwert
auf dem Horizontalrahmen um drei Teilstriche verändert.
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Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaugeräts mit
Iden eingespannten Elementen des künstlichen Beines.
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Fig. 6 zeigt ein schematisch dargestelltes Prtifgerät mit eingespanntem
künstlichem Bein.
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Die Lösung der Aufgaben des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt
dadurch, daß durch ein statischgeometrisches Bezugssystem 1, A-B un C-D eine planmäßige
einbeinige Körperhaltung des Amputierten 2 gegenüber dem Stumpfbett 3 sowie der
Verlauf seiner objektiv bestimmten Schwerlinie I konstruktiv festgehalten wird.
Dabei- kommt das statisch-geometrische Bezugssystem 1, A-B und C-D dadurch zustande,
daß zunächst das Stumpfbett 3 in ein in der Zeichnung nur teilweise angedeutetes
an sich zum Teil bekanntes, orthopädisches Balancegerät 4 eingespannt und, wie weiter
unten erläutert werden wird, zu einem planmäßigen Stützelement gestaltet wird, das
dem Amputierten 2 die planmäßige Körperhaltung ermöglicht. Sodann wird im Balancegerät
4 die Schwerlinie I ,des Amputierten 2 unter Wahrung der planmäßigen Körperhaltung
objektiv gemessen, ihr Verlauf durch die Frontalebene A-B und die Sagittalebene
C-D lauf dem Stumpfbett 3 markiert und das statisch-geometrische Bezugssystem 1,
A-B und C-D gewonnen (Fig. 1). Zur Durchführung dieser Verfahrensschritte wird das
aus einer thermoplastischen Masse bestehende Stumpfbett 3 verwendet. An Stelle einer
thermoplastischen Masse können auch Metallegierungen mit niedrigem Schmelzpunkt
od. dgl. bzw. auch Modellierton oder Kunststoff, der durch chemische oder physikalische
Mittel vorübergehend plastisch gemacht wird, verwendet werden.
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Ein planmäßiges, die Haltung des Oberkörpers bestimmendes Stützelement
wird nun dadurch er-
zielt, daß das Stumpfbett 3 vom Amputierten
2 im Balancegerät 4 belastet und nach örtlicher Erwärmung oder Erweichung durch
chemishe oder physikalische Mittel an seinen Körper, z. B. in Pfeilrichltung 5,
anmodelliert wird (Fig. 2). Auch ist der Amputierte 2 2- in der Lage, nach örtlicher
Erwärmung oder Erweichung des Stumpfbettes 3 durch Belastung mittels des eigenen
Körpergewichts, z. B. in Pfeil richtung 6, und/oder durch schrittartige Bewegung
des Amputationsstumpfes selbst richtige, d. h. mit seiner gestützten anatomischen
Körperform übereinstimmende Stützformen zu erzeugen (Fig. 2). Zur objektiven Beurteilung
der durch das Stützelement verursachten Haltung des Oberkörpers, insbesondere des
Beckens, der Wirbelsäule und des Femurstumpfes, wird in Verbindung mit dem Balancegerät
4 ein Röntgenapparat benutzt.
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Des weiteren werden unter Benutzung des Balancegeräts 4 zwei Achsen
7 und 8 Ides Hüftgelenks auf dem Stumpfbett 3 markiert, deren eine Achse 7 parallel
zur Frontebene A-B, die andere Achse 8 dagegen parallel zur Sagittalehene C-D verläuft
(Fig. 3). Hierdurch wird in Verbindung mit der Markierung A-B und C-D (der Schwerlinie
I ein pfanmäß iges Verhältnis zwischen dem physiologischen Hüftgelenk und der künstlichen
Kniegelenkachse g sowie der Knöchelgelenkachse Io ermöglicht. Sodann wird im Balancegerät
4 sowohl bei der zweibeinigen Körperhaltung der Verlauf der Medianlinie 1I des Amputilerten
2 ermittelt, die bei dieser Körperhaltung in dre Ganggebene 20 liegt, als auch bei
der planmäßigen einbeinigen Körperhaltung der Verlauf der Schwerlinie I des Amputierten
2 gemessen. Hierdurch wird eine im Balancegerät 4 meßbare Strecke der Schwerpunktverlagerung
beim Annehmen ,der einbeinigen Körperhaltung gegenüber der Gangebene 20 gewonnen
(Fig. 4 im Vergleich zu Fig. I und 6). Dla durch diese Messung ,der Abstand zwischen
der auf dem Stumpfbett 3 markierten Sagittalebene C-D und der ficiert zu denkenden
Gangebene 20 besitmmt wird, kann z. B. beim späteren Anbau des Füßes 12 dessen mediale
Fersenkante ohne weiteres an die Gangebene 20 orientiert werden, wie das der natürliche
Gang erfordert (Fig. 6). In gleicher Weise werden alle weiteren Elemente des künstlichen
Beines, z. B. die Kniegelenkachse 9, die Knöchelgelenkachse 10, der Fuß 12, das
Knöchelstück I3, die Wade 14 und das Kniestück I5, in ein planmäßiges statisches
und räumliches Verhältnis zum statisch-geometrischen Bezugssystem I, A-B und C-D
gebracht. Zu diesem Zweck wird das Stumpfbett 3 zunächst in ein an sich bekanntes
orthopädisches Aufbaugerät (Fig 5) gespannt, wobei der Verlauf der Schwerlinie 1
mit einer Konstruktionsachse 16 des Aufbaugeräts dadurch zur Übereinstimmung gebracht
wird, daß in die Markierungslinien der Frontalebene A-B und der Sagittalebene C-D
je zwei verstellbare, im Aufbaugerät gelagerte Spitzen 17 eingestoßen werden (Fig.
5).
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Durch weitere Spitzen 17 des Aufbaugeräts werden die Kniegelenkachse
9, die Knöchelgelenkachse 10, der Fuß I2, das Knöchelstück I3, die Wade 14 und das
Kniestück I5 in ein planmäßiges statisches und räumliches Verhältnis zum Verlauf
der Schwerlinie 1, zur Frontalebene A-B und zur Sagittalebene C-D gebracht (Fig.
5). Durch eine Sägevorrichtung 18 des Aufbaugeräts werden, im Verhältnis zum statiiseh-geometri-schen
Bezugssystem I, A-B und C-D, nach Planmaßen exakte waagerechte Sa.'geschnitte durch
das Knöchelstück 13, die Wade 14, das Kniestück 15 und das Stumpfbett 3 geführt.
Nach Anbringung von Verbindungslinien 19 zwischen dem Knöchelstück 13 und der Wade
14 sowie zwischen dem Kniestück 15 und dem Stumpfbett 3 werden die einzelnen Elemente
aus dem Aufbaugerät herausgenommen und entsprechend den Verbindungslinien 19 zusammengefügt.
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Sodann wird das fertiggestellte künstliche Bein in das Balancegerät
4 gespannt, von welchem zu diesem Zweck der untere sagittal Schenkel des Vertikalrahmens
entfernt wird. Es wird Idie einbeinige Körperhaltung des Amputierten 2 auf dem Stumpfbett
3, der Verlauf seiner Schwerlinie I sowie seine Schwerpunktverlagerung von der Gangebene
20 zur einbeinigen Körperhaltung und bei Koppelung des Balancegeräts 4 mit einem
Röntgenapparat die Haltung des Beckens, der Wirbelsäule und des Femurstumpfes auf
Erzielung der Planwerte geprüft bzw. werden die erzielten Planwerte nachgewiesen.
Daraufhin wird das künstliche Bein, auf welchem durch Spannmarken 22 das statischgeometrische
Bezugssystem I, A-B und C-D markiert ist, in. ein !an sich bekanntes Prüfgerät (Fig.
6) gespannt, dessen Spannelemente 23 in Übereinstiminung mit dem statisch-geometrischen
Betzugssystem I, A-B und C-D angeordnet und auf dies sein Grundplatte 24 die Grundlinien
der Ebenen A-B und C-D markiert sind. Durch Meßvorrichtungen 25, 26 und 27 werden
nun die Anordnung Ider Kniegelenkachse 9, der Knöchelgelenkachse 10 und des Fußes
12 auf Erzielung der Planwerte geprüft bzw. werden die erzielten Planwerte nachgewiesen.
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Die mit Hilfe des Balancegeräts 4 und des Prüfgeräts gemessenen Kontrollwerte
werden schriftlich oder graphisch fixiert und den Planwerten gegenübergestellt.
Durch Sammeln und Vergleichen der bei einer großen Anzahl von künstlichen; Beinen
gemessenen Kontrollwerte lassen sich allgemein gültige Planwerte herleiten sowie
die Ergebnisse der wissenschaftlichen Grundlagenforschung mit den Ergebnissen der
Praxis vergleichen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Fertigung künstlicher Beine stellt
für den Amputierten ein Höchstmaß der Wiederherstellung seiner natürlichen Gleichgewichtsverhältnisse
dar, was als die wesentlichste Aufgabe des Ersatzbeinbaues erkannt und durchgeführt
wurde.