WO2007048374A1 - Verfahren zur durchführung einer funktionsanalyse an einer künstilichen extermität - Google Patents

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Martin Pusch
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Otto Bock Healthcare Ip Gmbh & Co. Kg
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    • A61F2220/0033—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements made by longitudinally pushing a protrusion into a complementary-shaped recess, e.g. held by friction fit

Definitions

  • the invention relates to a method for carrying out a functional analysis on a person equipped with an artificial limb, wherein the artificial limb is adjustable in a basic function and modular with at least one removable functional part for enabling an additional function.
  • the object of the present invention is to enable a functional analysis of an artificial limb without complex measuring apparatuses.
  • a method of the type mentioned is characterized according to the invention in that instead of the removable functional part to the one for the installation of the functional part rele- fitted with sensor dimensions to measure dimensions, accelerations and / or moments during use of the artificial limb and used to optimize the adjustment of the basic function of the artificial limb and that the sensor assembly replaced by the functional part while maintaining the optimized setting becomes.
  • the present invention thus makes it possible to carry out measurements on the fully functional prosthesis, which is intended for use by the patient and adapted to the patient.
  • the prosthesis can therefore be used for an arbitrarily long time by the patient with the built-in sensor arrangement in order to be able to determine by evaluation of the measured values whether the setting of the prosthesis can still be optimized and if, for example, a prolonged use of the prosthesis changes the gait behavior of the patient occur and therefore other settings of the prosthesis would be appropriate.
  • Measuring prosthesis is not individually adapted to the patient and therefore can only serve as a first clue for the specific patient.
  • the prosthesis created and fully adapted to the patient is used in full functionality with respect to the basic function of the prosthesis.
  • An example of a removable functional part on a prosthetic leg is a rotary adapter that is used immediately above the knee joint to allow, in particular, a rotation of the lower leg relative to the thigh, while sitting, for example, a seated position with folded legs is facilitated.
  • the patient can comfortably dispense with this additional function, which does not affect the basic function of the leg prosthesis, namely during the walking process and during the standing state.
  • a lower leg and the thigh part forming tube piece to exactly the extent that is needed for the installation of the sensor assembly.
  • a corresponding extension piece can then be flanged onto the shortened pipe piece or the shortened pipe piece can be replaced by a longer pipe piece.
  • the replaced by the sensor assembly functional part can also be a supporting module part, such. B. be a pipe module.
  • the replaced module part is not decisive for the basic function, as would be, for example, a knee joint or the part of an artificial foot that determines the rolling process.
  • the sensor arrangement can thus also be formed in combination with a remainder module part, wherein weight and weight distribution should substantially correspond to the replaced module part.
  • An example of such a sensor arrangement is a measuring sensor with a residual lower leg tube, whereby a complete lower leg tube of a leg prosthesis is replaced.
  • additional measurement data can be obtained by the sensor arrangement itself or also by sensors additionally used in the prosthesis, such as rotation rates, angular positions and angle changes, etc.
  • Figure 1 is a side perspective view of a first part of a
  • Figure 2 is a perspective view obliquely from below of the first part of Figure 1;
  • Figure 3 is a side perspective view of the second part of a
  • Figure 4 is a perspective view obliquely from below of the second
  • FIG. 5 shows a perspective side view of the sensor arrangement composed of the two parts
  • FIG. 6 is a perspective view obliquely from below of the sensor arrangement according to FIG. 5;
  • FIG. 7 is a schematic sectional view of the sensor arrangement for an axial load (z-direction) with a schematic representation of line-shaped upsetting areas on the second flange;
  • FIG. 8 shows a representation according to FIG. 7 for a torque about a horizontal axis (x-axis);
  • Figure 9 is a schematic representation of Figure 7 for an acting side force;
  • FIG. 10 shows a schematic representation according to FIG. 7 for a torque about a vertical axis (z-axis);
  • Figure 11 is a side view of a leg prosthesis with a rotary adapter
  • Figure 12 is a side view of Figure 11, in which the rotary adapter has been replaced by the sensor arrangement according to Figures 1 to 10.
  • Figures 1 to 6 illustrate the structure of an embodiment of a sensor arrangement according to the invention.
  • This consists of a first part 1, which is constructed from a hat-shaped cylindrical connection 2 and an adjoining square flange 3.
  • the square flange 3 has at its corners through holes 4 for (not shown) mounting screws.
  • the hat-shaped connection 2 is constructed with a cylindrical jacket wall 5, in which, each offset by a rotation angle of 90 °, threaded holes 6 are.
  • the hat-shaped connection 2 has on its upper side a circular cylindrical bottom 7 and on its underside an annular rim 8, which is integrally connected to the rectangular flange 3 and this reinforced.
  • FIG. 2 illustrates that the hat-shaped connection 2 has an approximately rectangular receiving space 9, which serves for receiving an adjustment adapter of the four inclined adjustment surfaces. points, press against the screwed through the threaded holes 6 adjustment screws.
  • Such an adjusting adapter 10 is formed on a second part 11 of the sensor arrangement.
  • the second part 11 has a second, square flange 12 whose dimensions correspond to the dimensions of the first flange 3.
  • the two flanges 3, 12 are connected to one another by webs 13 integrally formed on the second part, which extend downwards at the corners of the second flange 12, so that the webs rest radially on the outside from the hat-shaped connection 2 on the first flange 3.
  • the webs 13 are each provided with a threaded blind bore from its underside, which can be aligned with the through-holes 4 of the first flange 3.
  • FIGS. 3 and 4 show that the webs 12 have a rectangular cross-section and taper towards their free ends, that is to say downwards through a bevel 16 pointing to a gap 15 between two webs 13.
  • the adjusting adapter 10 is located on the side facing away from the webs 13 upper side 17 of the second flange 12. It is formed in a conventional manner in the form of a reverse truncated pyramid and thus has four oblique plane Justier vom 18, for the purpose of adjustment with adjusting screws can interact.
  • the Justieradapter 10 merges into a base 19 of increased diameter, which makes a transition to the square second flange 12 with a curved surface.
  • the adjusting adapter 10 forms a second connection of the sensor arrangement. Between this second connection 10 and the webs 12 arranged in the corners of the second flange 12 there is one, thus in the diagonal direction of the second square flange 12 Recess 20 in the form of a through hole through which the formation of stress or strain areas described in more detail below can be influenced.
  • Figures 5 and 6 show the assembled from the two parts 1, 11 sensor assembly in the assembled state (but without mounting screws). It can be seen that only a small overall height of 2 to 3 cm is required between the receiving space 9 of the first connection 2 and the adjusting adapter 10 forming the second connection.
  • FIGS. 7 to 10 each schematically show a vertical section through the sensor arrangement according to FIGS. 1 to 6, but with a schematic illustration of the strain gauges 21 bonded to both surfaces of the flange 12 as sensor elements.
  • the plan view in each case underneath in FIGS. 7 to 10 illustrates the positioning of the strain gages 21 in such a way that their length is changed by linear compression regions 22 or expansion regions 23, resulting in a changed resistance.
  • Figure 7 illustrates the case of a force in the z-direction, ie in the axial direction of a tubular skeletal prosthesis for a lower leg.
  • the strain gauges 21 located on the upper side 17 of the second flange 12 are located in compression regions 22 which extend in a line-shaped manner from the through-holes 20 parallel to the edges of the second flange 12 towards the adjacent edge.
  • the correspondingly oriented strain gauges 21 thus change their resistance in the direction of compression.
  • the adjusting adapter 10 is acted upon by a torque about an axis perpendicular to the plane of the drawing (x-direction).
  • the torque leads to a compression for the strain gauges 21 located on the upper side 17 on the side to which the torque is directed (see the arrow Mx in FIG. 8) and leads to the formation of expansion regions 23 on the opposite side ,
  • FIG. 9 shows a lateral force acting on the adjusting adapter 10 in the plane of the drawing (y-direction), through which only expansion areas 23 and compression areas 22 are formed perpendicular to the applied force, while the remaining strain gauges 21 on the upper side 17 of the second flange 12 remain without measuring signal.
  • a compression region 23 and an expansion region 22 are formed on each recess 20, the compression region 23 advancing in the direction of the torque Mz by the expansion region 22 by 90 °.
  • the strain gauges 21 on the underside of the second flange 12 each give signals that are complementary to the signals of the strain gauges 21 on the top 17 of the second flange 12, so that they can contribute to an amplified measurement signal at a suitable addition.
  • FIG. 11 shows a known leg prosthesis 30 with a receiving stump 31 for a thigh stump.
  • a skin friendly liner 32 used, which establishes a symptom-free contact with the thigh stump.
  • a rotary adapter is connected via a conventional Justierpyramide.
  • the connection of the rotary adapter 33 with a lower leg part 34 also takes place via a Justierpyramide.
  • the lower leg part 34 is designed as a computer-controlled prosthetic part, as it is known under the name "C-Leg” of Otto Bock HealthCare GmbH
  • the lower leg part 34 contains a polycentric knee joint 35, which is designed as a four-bar chain in a known form 34 connects down a module tube 36, which connects to an artificial jointless foot 37, the possible structure of which is also known and need not be further explained here .
  • Both the artificial foot 37 and the leg prosthesis are provided with a cosmetic cover 38 , 39 provided.
  • the main function of the prosthesis 30 is to allow as natural a gait as possible and a secure standing and comfortable sitting for the individual user of the prosthesis 30.
  • the rotary adapter 33 is locked during the main function of the prosthesis 30 and can be unlocked when the lower leg part 34th no burden is exercised. Due to the rotary adapter 33, the undershoot! the prosthesis 30 are rotated relative to the thigh, especially when the user of the prosthesis 30 sits.
  • the rotary adapter 33 can be replaced by the sensor arrangement 33 'designated here, as has been explained in FIGS. 1 to 10.
  • the sensor arrangement 33 'designated here As has been explained in FIGS. 1 to 10.
  • the data required for an evaluation of the function of the prosthesis 33 can be determined on the prosthesis 30, which is individually adapted to the patient and fully functional.
  • the sensor arrangement 33 ' is useful for the first adaptation of the prosthesis, ie for a short-term use, as well as for a long-term examination of the movement of the patient with the prosthesis 30 specially adapted and adjusted for him.

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Abstract

Die Durchführung einer Funktionsanalyse an einer mit einer künstlichen Extremität (30) ausgerüsteten Person, wobei die künstliche Extremität (30) in einer Grundfunktion einstellbar und modular mit wenigstens einem ausbaubaren Funktionsteil (33), insbesondere zur Ermöglichung einer Zusatzfunktion, ausgebildet ist, gelingt ohne aufwändige externe Apparaturen und Messeinrichtungen dadurch, dass anstelle des ausbaubaren Funktionsteils (33) eine an die für den Einbau des Funktionsteils relevanten Abmessungen angepasste Sensoranordnung (33') eingebaut wird, dass mit der Sensoranordnung (33') Kräfte, Beschleunigungen und/oder Momente während der Benutzung der künstlichen Extremität (30) gemessen und zur Optimierung der Einstellung der Grundfunktion der künstlichen Extremität verwendet werden und dass die Sensoranordnung (33') durch das Funktionsteil (33) unter Beibehaltung der optimierten Einstellung ersetzt wird.

Description

Verfahren zur Durchführung einer Funktionsanalyse an einer künstlichen Extremität
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer Funktionsanalyse an einer mit einer künstlichen Extremität ausgerüsteten Person, wo- bei die künstliche Extremität in in einer Grundfunktion einstellbar und mo- dular mit wenigstens einem ausbaubaren Funktionsteil zur Ermöglichung einer Zusatzfunktion ausgebildet ist.
Künstliche Extremitäten sind in sehr hoch entwickelten Ausführungsfor- men im Einsatz. Für die unter Sicherheitsaspekten des Patienten besonders relevanten Prothesen für untere Extremitäten unter Einschluss eines künstlichen Kniegelenks werden beispielsweise für die Funktionen „Gehen" und „Stehen" ausgefeilte Technologien eingesetzt, die einerseits ein sicheres Stehen und andererseits einen dem natürlichen Gehen möglichst gut angepassten Bewegungsablauf beim Gehen ermöglichen. Hierzu ist es beispielsweise erforderlich, unter Berücksichtigung der üblichen Auslösekraft des Patienten, beispielsweise über die Bewegung des Oberschenkelstumpfes, ein vollständiges Vorholen des Unterschenkels zu ermöglichen und dabei jedoch ein heftiges Anschlagen des Unterschenkelteils an einen die Streckbewegung begrenzenden Anschlag zu vermeiden. Ersichtlich werden dabei ggf. progressive Dämpfungen eingesetzt, die die gewünschte Funktion jedoch nur gewährleisten, wenn sie in ihrer Dämpfungsdosierung für den jeweiligen Patienten richtig eingestellt sind. Ähnliches gilt für die Auslösung der Gehbewegung aus dem Stehen her- aus und für den Übergang vom Gehen zum sicheren Stehen.
Es ist bereits bekannt, die Funktion einer derartigen Prothese durch Sensoren zu steuern, die den Übergang von einer Phase der Gehbewegung in eine andere Phase oder den Übergang von der Gehbewegung in eine Stehbewegung und umgekehrt aufgrund von gemessenen Kräften, Beschleunigungen, Momenten o. dgl. ermitteln und Einstellungen der Prothese für die nächste Funktionsphase durchführen. Ein Beispiel für eine derartige Prothese ist die unter der Bezeichnung C-Leg der Anmelderin entwickelte und vertriebene Beinprothese. Auch eine derartige, hoch entwickelte Prothese benötigt jedoch Einstellungsvorgänge, um die Anpassung der Funktion der Prothese an den jeweiligen Patienten zu optimieren. Derartige Einstellungen können unter Berücksichtigung der subjektiven Eindrücke des Patienten bei der Benutzung der Prothese vorgenom- men werden. Nachteilig hieran ist jedoch, dass die subjektiven Eindrücke des Patienten schwanken und dass eine Quantifizierung der Eindrücke kaum möglich ist. Die Optimierung der Einstellung der Prothese muss daher nach dem Versuch- und Irrtum-Prinzip erfolgen, um sich so einer optimierten Einstellung anzunähern.
Es sind Vorrichtungen bekannt, die eine Stand- und Ganganalyse des mit der Prothese versorgten Patienten in objektivierter Form ermöglichen. Hierfür sind aufwändige und daher teure Messsysteme erforderlich, die nur in wenigen Labors, beispielsweise in Rehabilitationszentren, vorgehal- ten werden können. Für die Standardanpassung einer Prothese durch den Orthopädiemechaniker sind derartige Messsysteme unerschwinglich, so- dass die Standardanpassung ohne Zuhilfenahme derartiger Messsysteme, also im Wesentlichen auf der Basis der subjektiven Eindrücke des Patienten, erfolgt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funktionsanalyse einer künstlichen Extremität ohne aufwändige Messapparaturen zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des ausbaubaren Funktionsteils eine an die für den Einbau des Funktionsteils rele- vanten Abmessungen angepasste Sensoranordnung eingebaut wird, dass mit der Sensoranordnung Kräfte, Beschleunigungen und/oder Momente während der Benutzung der künstlichen Extremität gemessen und zur Optimierung der Einstellung der Grundfunktion der künstlichen Extremität verwendet werden und dass die Sensoranordnung durch das Funktionsteil unter Beibehaltung der optimierten Einstellung ersetzt wird.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine Durchführung von Messungen an der vollständig funktionsfähigen Prothese, die für die Benut- zung durch den Patienten vorgesehen und an den Patienten angepasst ist. Die Prothese kann daher über eine beliebig lange Zeit von dem Patienten mit der eingebauten Sensoranordnung benutzt werden, um durch Auswertung der Messwerte feststellen zu können, ob die Einstellung der Prothese noch optimierbar ist und ob beispielsweise bei einer längeren Benutzung der Prothese Änderungen des Gangverhaltens des Patienten eintreten und daher andere Einstellungen der Prothese zweckmäßig wären.
Hierin liegt der wesentliche Unterschied zu speziellen Messprothesen, die üblicherweise verwendet werden, um erste Messwerte für einen Patienten zur Erstellung einer angemessenen Prothese zu erhalten. Eine derartige
Messprothese ist nicht an den Patienten individuell angepasst und kann daher nur zum Erhalt erster Anhaltspunkte für den speziellen Patienten dienen. Demgegenüber wird erfindungsgemäß die für den Patienten er- stellte und vollständig angepasste Prothese in voller Funktionsfähigkeit bezüglich der Grundfunktion der Prothese verwendet.
Durch eine kompakt aufgebaute und zuverlässige Daten ermittelnde Sensoranordnung ist es im Rahmen der Erfindung möglich, ein für eine Zu- satzfunktion vorgesehenes Funktionsteil der Prothese auszubauen und durch die in ihren Einbauabmessungen angepasste Sensoranordnung zu ersetzen. Selbstverständlich muss die Sensoranordnung dabei so ausge- bildet sein, dass sie die Messungen ohne für den Gebrauch merkliche Relativbewegungen auskommt. Bevorzugt ist daher die Ausbildung der Sensoranordnung mit Dehnungsmessstreifen, Piezoelementen o. ä., bei denen Relativbewegungen bzw. Verformungen im Bereich von Bruchteilen eines Millimeters für die Generierung der Messsignale ausreichen.
Ein Beispiel für ein ausbaubares Funktionsteil an einer Beinprothese ist ein Drehadapter, der unmittelbar oberhalb des Kniegelenks eingesetzt wird, um insbesondere im Sitzen eine Drehung des Unterschenkels relati- ve zum Oberschenkel zu ermöglichen, wodurch beispielsweise eine Sitzhaltung mit überschlagenen Beinen erleichtert wird. Für die Durchführung der Funktionsanalyse kann der Patient auf diese Zusatzfunktion, die die Grundfunktion der Beinprothese, nämlich während des Gehvorganges und während des Stehzustandes, nicht beeinflusst, bequem verzichten. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, bei einer modular aufgebauten Prothese ein das Unterschenkelteil und das Oberschenkelteil bildende Rohrstück um genau das Maß zu verkürzen, das für den Einbau der Sensoranordnung benötigt wird. Bei einem Ausbau der Sensoranordnung kann dann an das verkürzte Rohrstück ein entsprechendes Verlänge- rungsstück angeflanscht oder das verkürzte Rohrstück durch ein längeres Rohrstück ersetzt werden.
Das durch die Sensoranordnung ersetzte Funktionsteil kann auch ein tragendes Modulteil, wie z. B. ein Rohrmodul sein. Das ersetzte Modulteil ist nicht bestimmend für die Grundfunktion, wie dies beispielsweise ein Kniegelenk oder die den Abrollvorgang bestimmenden Teil eines künstlichen Fußes wären. Die Sensoranordnung kann somit auch in Kombination mit einem Rest-Modulteil ausgebildet sein, wobei Gewicht und Gewichtsverteilung dem ersetzten Modulteil im Wesentlichen entsprechen sollten. Ein Beispiel für eine derartige Sensoranordnung ist ein Messsensor mit einem Rest-Unterschenkelrohr, wodurch ein komplettes Unterschenkelrohr einer Beinprothese ersetzt wird. Obwohl in der obigen Beschreibung in erster Linie auf eine Prothese für eine untere Extremität eingegangen worden ist, ist es ohne weiteres ersichtlich, dass die Erfindung auch für den Einsatz von Prothesen für die oberen Extremitäten, also Armprothesen, Handprothesen und Schulterpro- thesen mit Vorteil einsetzbar ist.
In allen Fällen können durch die Sensoranordnung selbst oder auch durch zusätzlich in die Prothese eingesetzte Sensoren zusätzliche Messdaten gewonnen werden, wie beispielsweise Drehraten, Winkellagen und Win- keländerungen usw.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels und der Beschreibung einer für die Durchführung der Erfindung besonders geeigneten Sensoranordnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Seitenansicht auf ein erstes Teil einer
Sensoranordnung;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf das erste Teil gemäß Figur 1 ;
Figur 3 eine perspektivische Seitenansicht des zweiten Teils einer
Sensoranordnung;
Figur 4 eine perspektivische Ansicht von schräg unten des zweiten
Teils gemäß Figur 3;
Figur 5 eine perspektivische Seitenansicht der aus den beiden Tei- len zusammengesetzten Sensoranordnung;
Figur 6 eine perspektivische Ansicht von schräg unten der Sensoranordnung gemäß Figur 5;
Figur 7 eine schematische Schnittdarstellung der Sensoranordnung für eine axiale Belastung (z-Richtung) mit einer schematischen Darstellung linienförmiger Stauchbereiche auf dem zweiten Flansch;
Figur 8 eine Darstellung gemäß Figur 7 für ein Drehmoment um eine horizontale Achse (x-Achse); Figur 9 eine schematische Darstellung gemäß Figur 7 für eine einwirkende Seitenkraft;
Figur 10 eine schematische Darstellung gemäß Figur 7 für ein Dreh- moment um eine vertikale Achse (z-Achse);
Figur 11 eine Seitenansicht einer Beinprothese mit einem Drehadapter;
Figur 12 eine Seitenansicht gemäß Figur 11 , in der der Drehadapter durch die Sensoranordnung gemäß den Figuren 1 bis 10 ersetzt worden ist.
Die Figuren 1 bis 6 verdeutlichen den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung. Diese besteht aus einem erste Teil 1 , das aus einem hutförmigen zylindrischen Anschluss 2 und einem sich daran anschließenden quadratischen Flansch 3 aufgebaut ist. Der quadratische Flansch 3 weist an seinen Ecken Durchgangslöcher 4 für (nicht dargestellte) Befestigungsschrauben auf.
Der hutförmige Anschluss 2 ist mit einer zylindrischen Mantelwandung 5 aufgebaut, in der sich, jeweils um einen Drehwinkel von 90° versetzt, Gewindebohrungen 6 befinden. Der hutförmige Anschluss 2 weist an seiner Oberseite einen kreiszylindrischen Boden 7 und an seiner Unterseite eine kreisringförmige Krempe 8 auf, die einstückig mit dem rechteckigen Flansch 3 verbunden ist und diesen verstärkt.
Figur 2 verdeutlicht, dass der hutförmige Anschluss 2 einen angenähert rechteckig ausgebildeten Aufnahmeraum 9 aufweist, der zur Aufnahme eines Justieradapters dient der vier schräg liegende Justierflächen auf- weist, gegen die die durch die Gewindebohrungen 6 hindurch geschraubten Justierschrauben drücken.
Ein derartiger Justieradapter 10 ist an einem zweiten Teil 11 der Sensor- anordnung ausgebildet. Das zweite Teil 11 weist einen zweiten, quadratischen Flansch 12 auf, dessen Abmessungen den Abmessungen des ersten Flansches 3 entsprechen. Die beiden Flansche 3, 12 werden durch am zweiten Teil einstückig angeformte Stege 13 miteinander verbunden, die sich an den Ecken des zweiten Flansches 12 nach unten erstrecken, so- dass die Stege radial außen von dem hutförmigen Anschluss 2 auf dem ersten Flansch 3 aufliegen. Die Stege 13 sind jeweils mit einer Gewinde- Sackbohrung von ihrer Unterseite aus versehen, die mit den Durchgangsbohrungen 4 des ersten Flansches 3 fluchten können.
Die Figuren 3 und 4 lassen noch erkennen, dass die Stege 12 einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und sich zu ihren freien Enden hin, also nach unten durch eine zu einem Zwischenraum 15 zwischen zwei Stegen 13 zeigende Schräge 16 verjüngen.
Der Justieradapter 10 befindet sich auf der von den Stegen 13 abgewandten Oberseite 17 des zweiten Flansches 12. Er ist in an sich bekannter Weise in Form eines umgekehrten Pyramidenstumpfes ausgebildet und weist somit vier schräg verlaufende plane Justierflächen 18 auf, die zum Zwecke der Justierung mit Justierschrauben zusammenwirken können. Der Justieradapter 10 geht in einen Sockel 19 mit vergrößertem Durchmesser über, der mit einer gewölbten Fläche einen Übergang zu dem quadratischen zweiten Flansch 12 herstellt.
Der Justieradapter 10 bildet einen zweiten Anschluss der Sensoranord- nung. Zwischen diesem zweite Anschluss 10 und den in den Ecken des zweiten Flansches 12 angeordneten Stegen 13 befindet sich, somit in Diagonalrichtung des zweiten quadratischen Flansches 12, jeweils eine Ausnehmung 20 in Form einer Durchgangsbohrung, durch die die unten näher beschriebene Ausbildung von Spannungs- bzw. Dehnungsbereichen beeinflussbar ist.
Die Figuren 5 und 6 zeigen die aus den beiden Teilen 1 , 11 zusammengesetzte Sensoranordnung im montierten Zustand (jedoch ohne Befestigungsschrauben). Es ist erkennbar, dass zwischen dem Aufnahmeraum 9 des ersten Anschlusses zwei und dem den zweiten Anschluss bildenden Justieradapter 10 nur eine geringe Bauhöhe von 2 bis 3 cm benötigt wer- den.
Die Figuren 7 bis 10 zeigen schematisch jeweils einen Vertikalschnitt durch die Sensoranordnung gemäß den Figuren 1 bis 6, jedoch mit einer schematischen Darstellung der auf beide Oberflächen des Flansches 12 geklebten Dehnungsmessstreifen 21 als Sensorelemente.
Die in den Figuren 7 bis 10 jeweils darunter befindliche Draufsicht verdeutlicht die Positionierung der Dehnungsmessstreifen 21 derart, dass sie durch linienförmige Stauchungsbereiche 22 oder Dehnungsbereiche 23 in ihrer Länge verändert werden, sodass sich ein geänderter Widerstand ergibt.
Figur 7 verdeutlicht den Fall einer Krafteinwirkung in z-Richtung, also in Axialrichtung einer Rohrskelettprothese für einen Unterschenkel. Die an der Oberseite 17 des zweiten Flansches 12 befindlichen Dehnungsmessstreifen 21 befinden sich dabei in Stauchungsbereichen 22, die sich linien- förmig von den Durchgangsbohrungen 20 parallel zu den Kanten des zweiten Flansches 12 jeweils zur benachbarten Kante hin erstrecken. Die dementsprechend ausgerichteten Dehnungsmessstreifen 21 verändern somit ihren Widerstandswert in Richtung Stauchung. Gemäß Figur 8 wird der Justieradapter 10 mit einem Drehmoment um eine senkrecht zur Zeichenebene (x-Richtung) stehende Achse beaufschlagt. Das Drehmoment führt für die auf der Oberseite 17 befindlichen Dehnungsmessstreifen 21 auf der Seite, zu der das Drehmoment hin gerichtet ist (vgl. den eingezeichneten Pfeil Mx in Figur 8) zu einer Stauchung, während sie auf der gegenüberliegenden Seite zur Ausbildung von Dehnungsbereichen 23 führt.
Figur 9 zeigt eine auf den Justieradapter 10 einwirkende seitliche Kraft in der Zeichenebene (y-Richtung), durch die nur senkrecht zu der angreifenden Kraft stehende Dehnungsbereiche 23 und Stauchungsbereiche 22 gebildet werden, während die übrigen Dehnungsmessstreifen 21 auf der Oberseite 17 des zweiten Flansches 12 ohne Messsignal bleiben.
Bei einem in Figur 10 dargestellten angreifenden Drehmoment Mz in z- Richtung entstehen an jeder Ausnehmung 20 ein Stauchungsbereich 23 und ein Dehnungsbereich 22, wobei in Richtung des Drehmoments Mz gesehen, der Stauchungsbereich 23 jeweils um 90° dem Dehnungsbereich 22 vorläuft.
Anhand der dargestellten Beispiele ist erkennbar, dass mit den Dehnungsmessstreifen 21 als Sensorelemente die verschiedenen auftretenden Kräfte und Momente eindeutig detektierbar sind.
Die Dehnungsmessstreifen 21 an der Unterseite des zweiten Flansches 12 ergeben jeweils Signale, die komplementär zu den Signalen der Dehnungsmessstreifen 21 an der Oberseite 17 des zweiten Flansches 12 sind, sodass sie bei einer geeigneten Addition zu einem verstärkten Messsignal beitragen können.
Figur 11 zeigt eine bekannte Beinprothese 30 mit einem Aufnahmetrichter 31 für einen Oberschenkelstumpf. In den Aufnahmetrichter ist ein haut- freundlicher Liner 32 eingesetzt, der einen beschwerdefreien Kontakt zum Oberschenkelstumpf herstellt.
An das untere Ende des Aufnahmetrichters 31 ist ein Drehadapter über eine übliche Justierpyramide angeschlossen. Die Verbindung des Drehadapters 33 mit einem Unterschenkelteil 34 erfolgt ebenfalls über eine Justierpyramide.
Das Unterschenkelteil 34 ist als computergesteuertes Prothesenteil aus- gebildet, wie es unter der Bezeichnung „C-Leg" der Otto Bock HealthCare GmbH bekannt ist. Das Unterschenkelteil 34 enthält ein polyzentrisches Kniegelenk 35, das als Viergelenkkette in bekannter Form ausgebildet ist. An das Unterschenkelteil 34 schließt sich nach unten ein Modulrohr 36 an, das eine Verbindung zu einem künstlichen gelenklosen Fuß 37 herstellt, dessen möglicher Aufbau ebenfalls bekannt ist und hier nicht näher erläutert werden muss. Sowohl der künstliche Fuß 37 als auch die Beinprothese sind mit einem kosmetischen Überzug 38, 39 versehen.
Die Hauptfunktion der Prothese 30 besteht in der Ermöglichung eines möglichst natürlichen Gangverhaltens und eines sicheren Stehens sowie eines bequemen Hinsetzens für den individuellen Nutzer der Prothese 30. Der Drehadapter 33 ist während der Hauptfunktion der Prothese 30 verriegelt und kann entriegelt werden, wenn auf das Unterschenkelteil 34 keine Belastung ausgeübt wird. Durch den Drehadapter 33 kann der Unter- schenke! der Prothese 30 gegenüber dem Oberschenkel verdreht werden, insbesondere wenn der Nutzer der Prothese 30 sitzt.
Für das Anpassen der Prothese 30 und ggf. in einem späteren Stadium für die Überprüfung der Prothese 30 kann der Drehadapter 33 durch die hier mit 33' bezeichnete Sensoranordnung ersetzt werden, wie sie in den Figuren 1 bis 10 erläutert worden ist. Durch den Austausch des Drehadapters 33 gegen die Sensoranordnung 33' bleibt die Grundfunktion der Prothese 30 unverändert, wenn die Einbaumaße der Sensoranordnung 33' denjenigen des Drehadapters 33 entsprechen. Es entfällt lediglich die Zusatzfunktion der Verdrehung des Unterschenkels gegenüber dem Oberschenkel, wodurch jedoch die Hauptfunktion der Prothese 30, nämlich das Verhalten beim Gehen, Stehen und Hinsetzen nicht beeinträchtigt wird. Mittels der Sensoranordnung 33' können daher die für eine Auswertung der Funktion der Prothese 33 benötigten Daten an der für den Patienten individuell an- gepassten und voll funktionstüchtigen Prothese 30 ermittelt werden. Die Sensoranordnung 33' ist dabei für die erste Anpassung der Prothese, also für einen Kurzzeiteinsatz, ebenso brauchbar wie für eine Langzeituntersuchung der Bewegung des Patienten mit der speziell für ihn angepassten und eingestellten Prothese 30.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Durchführung einer Funktionsanalyse an einer mit einer künstlichen Extremität (30) ausgerüsteten Person, wobei die künstliche Extremität (30) in einer Grundfunktion einstellbar und modular mit wenigstens einem ausbaubaren Funktionsteil (33), insbesondere zur Ermöglichung einer Zusatzfunktion, ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des ausbaubaren Funktionsteils (33) eine an die für den Einbau des Funktionsteils relevanten Abmessungen angepasste Sensoranordnung (33') eingebaut wird, dass mit der Sensoranordnung (33') Kräfte, Beschleunigungen und/oder Momente während der Benutzung der künstlichen Extremität (30) gemessen und zur Optimierung der Einstellung der Grundfunktion der künstlichen Extremität verwendet werden und dass die Sensoranordnung (33') durch das Funktionsteil (33) unter Beibehaltung der optimierten Einstellung ersetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als künstliche Extremität (30) eine Beinprothese verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Sensoranordnung (33') an die Abmessungen eines oberhalb eines künstlichen Kniegelenks angeordneten Drehadapters (33) ange- passt wird.
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