WO2012034239A1 - Kniescheibengreifer und gerät zum bewegen einer kniescheibe umfassend einen solchen kniescheibengreifer - Google Patents

Kniescheibengreifer und gerät zum bewegen einer kniescheibe umfassend einen solchen kniescheibengreifer Download PDF

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patella
contact finger
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patient
holding element
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Agathe Koller-Hodac
Domenico Leonardo
Manuel Altmeyer
Silvio Walpen
Daniel Felder
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Hsr Hochschule Für Technik Rapperswil
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    • A61H2205/102—Knee
    • A61H2205/104—Patella

Definitions

  • the invention relates to a patella, a device for moving a patella and a method for adjusting a device for moving a patella according to the preambles of the independent claims.
  • a kneecap is also referred to as a patella.
  • the knee is the largest and most complex joint of the human body and it can be affected by both degenerative and traumatic diseases. With an increase in the aging population, a continuous increase in degenerative knee diseases was observed (Schabus, R. and Bosina, E., The knee - Diagnosis, Therapy and Rehabilitation, 2007, Springer Verlag), which usually lead to defects in the knee cartilage . Such defects in the knee cartilage have resulted in 1,026 knee replacements in Switzerland in 2006 and more than 500,000 complete knee replacements worldwide according to an estimate from 2004 (Agnesmür, J.D. and Lobenhofer, P., Endoprosthetics of the Knee Joint, Trauma Surgeon, 2004,
  • the patella or patella is the moving bone that lies in front of the knee joint and which is bound into a tendon that connects the quadriceps muscles with the lower leg bones.
  • Articular cartilage covers the back of the kneecap. The mobilization or movement of this knee region is extremely important in the rehabilitation process in order to prevent sticking of the knee and the knee joint.
  • rehabilitation therapy is to reduce possible swelling, to prevent further inflammation, to maintain or restore the mobility of the knee through a number of passive movement exercises, to maintain or restore the mobility of the patella and the strength of the knee
  • the kneecap is usually repeatedly deflected from its normal position. By deflecting it from the normal position, it is intended to prevent the patella from sticking to the inside of the knee in the sliding groove provided for the kneecap in the thighbone because of possible bleeding. Such sticking of the patella leads to a deterioration in the mobility of the knee, increased stiffness and instability of the knee joint and increased pain. The deflection from the normal position thus serves to maintain the mobility and mobility of the knee joint and the knee.
  • the physiotherapist usually move the patella by hand based on long experience. Manually moving the kneecap must be done several times a day for several days by the physiotherapist.
  • the patella is moved manually in a medial-lateral direction and in a cranial-caudal direction (Heckmann, TP, Noyes, FR, Barber-Westin, SD, Rehabilitation of Primary and Revision Anterior Cruciate Ligament Reconstruction, in: Noyes Knee Disorders Surgery, Rehabilitation , Clinical Outcomes, publisher: Noyes, FR, 2010, Saunders Elsevier, Philadephia; Stalzer, S., Atkins, J., Hagerman, G., Rehabilitation Principles, in: The Crucial Principles in Care of the Knee, published by: Feagin, JA Jr.
  • the patella When moving in the medial-lateral direction, the patella is moved from its center transversely to each side. When moving in a cranial-caudal direction, the patella is moved longitudinally up and down, ie towards the head and the opposite, lower body end.
  • the terms "longitudinal direction” and “transverse direction” refer to the leg of the patient.
  • the patients are instructed by the physiotherapist to move the kneecap manually even in the medial-lateral direction and in the cranial-caudal direction for several weeks, several times a day, even after discharge from the clinic or the rehabilitation center itself.
  • the patella is to be in this way until the sixth week after the operation two to three times a day for about 10 to 15 minutes
  • passive exercise devices For the mobilization of the knee joint in the longitudinal direction passive exercise devices can be used, which perform a continuous movement of the patella (so-called continuous passive motion - CPM). These passive motion devices are driven by an ex ternal ⁇ motor and move the leg in a controlled manner within a predefined diffraction of the knee joint, the muscles remain passively (US 5,333,604 A; Stalzer, S., Atkins, J., Hagerman , G., rehabilitation Principles, 'in: The Crucial Principles in Care of the Knee, Publisher: Feagin, JA Jr. and
  • the knee joint is bent automatically, thereby improving the mobility.
  • this device only indirectly helps to reduce the sticking of the kneecap.
  • the kneecap is namely only moved in the longitudinal direction, which does not correspond to the optimal movements that should be performed by the patella in the rehabilitation therapy.
  • the known passive motion devices contain no sensors and no control with which the movements of the knee and the patella could be monitored.
  • Manufacturer of such passive motion devices For example, Sutter in the USA, Chattanooga Group, Astromot, Danniger and Kinetec.
  • a patella gripper is also referred to as a patella gripper.
  • the inventive patella for a patella comprises a holding element and a contact finger device, wherein the contact finger device is arranged on the underside of the holding element.
  • the underside of the retaining element is the side facing the knee when the patella is used.
  • the upper side of the retaining element is the side opposite the underside.
  • the contact finger device comprises at least two contact finger units, which are arranged on opposite sides on the underside of the holding element, wherein the contact finger device is configured such that the patella can be moved by means of the contact finger units in cranial-caudal and medial-lateral direction.
  • the movement in the cranial-caudal direction and in the medial-lateral direction takes place successively, whereby the sequence is variable.
  • the movement in the cranial-caudal direction also includes a movement in the caudal-cranial direction.
  • the contact finger device comprises in the longitudinal direction two contact finger units arranged on opposite sides of the retaining element on opposite sides of the transverse axis of the retaining element. These contact finger units are adjustable in the longitudinal direction. They serve to move a kneecap in a cranial-caudal direction.
  • the longitudinal direction corresponds to the longitudinal direction of a leg of a patient.
  • the cranial-caudal direction is defined as the direction from the head to the opposite end of the body, ie, the feet, of a patient.
  • the contact finger device comprises two contact finger units provided in the transverse direction of the holding element, these contact finger units being arranged on opposite sides of the longitudinal axis of the holding element.
  • These contact finger units are adjustable in the transverse direction. They serve to move the kneecap in the medial-lateral direction.
  • the transverse direction corresponds to the transverse direction of a leg of a patient.
  • the medial-lateral direction encompasses the directions from the middle of the patella to its sides, ie laterally to the cranial-caudal direction.
  • the contact finger means is rotatably arranged on the holding element, so ⁇ that it about an axis perpendicular to the longitudinal axis of the support member and perpendicular to the transverse axis of the holding element, ie by a height axis and Z-axis, rotatable bar is in particular by 90 degrees.
  • the contact finger device comprises two contact finger units which are arranged on opposite sides on the underside of the holding element.
  • the contact finger units are preferably arranged in the starting position in the longitudinal direction on opposite sides of the transverse axis or in the transverse direction on opposite sides of the longitudinal axis of the retaining element. It can be provided on the upper side of the holding element, a handle for guiding the patella and / or for rotating the contact finger device. All contact finger units are preferably height-adjustable.
  • the contact finger units comprise one or more contact fingers.
  • the device according to the invention for moving a patella comprises a patella grasper according to the invention and a leg support device. Furthermore, one or more drive units for the movement of the
  • Fingertip units of the patella gripper are provided in the cranial-caudal (i.e., longitudinal) or medial-lateral (i.e., transverse) directions, and a control unit for controlling the one or more drive units. Under the motion of a
  • Kneecap is also understood as the mobilization of a kneecap.
  • the one or more drive units may move the contact finger units directly or indirectly through movement of the entire patellar scribe.
  • the inventive patella and the apparatus according to the invention for moving a patella can be used both in clinically monitored rehabilitation therapies as well as in unmonitored, performed by the patient rehabilitation therapies.
  • both the movement of the patella in the cranial-caudal direction and the movement in the medial-lateral direction can be achieved by means of the appropriately designed contact finger device, the healing process after a knee operation can be improved and if necessary also accelerated in comparison with conventional methods.
  • a mobilization of the knee joint often makes sense even before an operation, whereby the inventive knee disc gripper and the device according to the invention can also be used for this purpose.
  • the patella can be automatically adjusted to regular massive and repeatable way in the cranial-caudal direction and in the medial-lateral direction to be moved.
  • the movement of the kneecap thus no longer needs to be done by a physiotherapist.
  • the physiotherapist is thus relieved of this quite monotonous and time-consuming activity and thus costs can be saved in the rehabilitation therapy.
  • the device is set into a learning phase (also called a learning mode) by actuating an activation button provided on the device.
  • a learning phase also called a learning mode
  • the patella has been applied by a physiotherapist or the patient himself to the kneecap of the patient.
  • the inventive patella can also be applied by means of the control unit on a patella of a patient.
  • the position in which the patella is located after application represents the initial position or zero position of the patella gripper, which is preferably in the
  • Control unit is deposited, for example by pressing a provided on the patella gripper control element.
  • the movement of the patella can be in the direction to be learned, i. the movement in the direction to be learned next is only then released or unlocked.
  • the contact finger units are moved toward the patient's head in a cranial-caudal direction by a drive unit until the patient actuates the activation key again, the value of the force exerted on the patella at the time the activation key is actuated and / or. or the value of the maximum deflection of the
  • Patellar gripper or the contact finger units are stored directly or indirectly in the device (first cranial-caudal process step). Further, by means of the control unit, the contact finger units are moved via the drive unit in a cranial-caudal direction towards the patient's head opposite body end until the patient actuates the activation key, again the value of force exerted on the patella at the time the activation key is actuated or the value of the maximum deflection of the patella or of the contact finger units is stored directly or indirectly in the device (second cranial-caudal method step).
  • An "activation of an activation key” inter alia means both pressing the activation key and releasing the activation key held down.
  • the patella gripper is preferably returned to the zero position by means of the control unit. Thereafter, by means of the control unit, the contact finger units via the same or another drive unit in medial-lateral
  • the contact finger units are moved in the medial-lateral direction via the same drive unit as in the last method step from the initial position to the patient's right side of the body until the patient actuates the activation key, again the value at the time of Actuation of the activation button on the patella and / or the value of the maximum deflection of the knee bengreifers or the contact finger units directly or indirectly stored in the device (first mediallateral process step).
  • Direct storage of the exerted force is understood to mean the storage of the force actually measured by means of one or more force sensors.
  • Indirect storage of the applied force is understood as the storage of a measured quantity from which the applied force can be derived. This may, for example, to act by one or more pressure sensor units precisely measured ⁇ NEN pressure ((as fluidic pump in an embodiment the one or more drive units n)).
  • the movement of the contact finger units can be done directly (even without movement of the retaining element) or by movement of the patella.
  • Direct storage of the deflection of the patellar gripper or of the contact finger units is understood to mean the storage of the deflection actually measured by means of one or more linear sensor units (also referred to below as linear sensor units).
  • An indirect storage of this deflection is the storage of a measured quantity, from which the deflection can be derived. This may be, for example, a combination of the measured or the predetermined
  • Speed value for the fluidic pump and the measured time i.e., the time since the start of the displacement in a specific direction
  • the one or more antifac units as a fluidic pump (s)
  • the sequence of the first cranial-caudal procedural step, the second cranial-caudal procedural step, the first medial-lateral procedural step and the second medial-lateral procedural step is arbitrary in the method according to the invention, ie these method steps can be performed in any order.
  • a cranial caudal process step and a medial-lateral process step there is a rotation of the contact finger device by 90 degrees when the contact finger device contains only two opposite contact finger units and is rotatable.
  • the inventive method for adjusting the device according to the invention proceeds advantageously automatically or automatically, so that it can also be performed by the patient without the help of a physiotherapist.
  • the device and thus the rehabilitation therapy can be adapted to the healing process of a patient.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of an inventive patella with a view from above
  • FIG. 2 is a perspective view of a first embodiment of an inventive patella with view from below
  • FIG. 3 is a perspective view of a first embodiment of an inventive device for moving a kneecap
  • FIG. 4 is a further perspective view of a first embodiment of an inventive device for moving a patella with a schematically illustrated leg portion of a patient
  • 5 shows the illustration according to FIG. 4, wherein a first embodiment of the patella according to the invention is applied to the leg section of the patient
  • FIG. 6 shows a further perspective view of a first embodiment of an apparatus according to the invention for moving a kneecap with a leg section of a patient
  • Fig. 7 is a block diagram of a first embodiment of an inventive apparatus for loading movement ⁇ a patella
  • FIG. 8 is a schematic representation of the leg support device of a first embodiment of an inventive device for moving a kneecap with leg inserted
  • FIG. 9 is a flow chart illustrating the setting and operation of the first embodiment of the patellar movement apparatus according to the present invention.
  • FIG. 10 shows a graph of the measured force exerted by the first exemplary embodiment of the device according to the invention in a cranial-caudal direction as a function of time
  • FIG. 11 shows a graph of the measured force exerted by the first exemplary embodiment of the device according to the invention in a cranial-caudal direction and the measured displacement of the patella as a function of time
  • FIG. 12 is a perspective view of a second embodiment of a patella according to the invention, which is attached to a leg portion of a patient, and a leg holding device,
  • FIG. 13 is a perspective view of a second embodiment of an inventive patella with a view from below and 14 shows a block diagram of a second exemplary embodiment of an apparatus according to the invention for moving a kneecap.
  • like reference numerals designate like or equivalent components.
  • the patella gripper 1 comprises a handle 2, a holding element 3 and a contact finger device 4 with four contact finger units 4.1, 4.2.
  • the handle 2 is on the upper side of the holding element 3 and the contact finger device 4 is arranged on the underside of the holding element 3.
  • the handle 2 is preferably arranged centrally on the upper side of the holding element 3 and preferably screwed to the holding element 3.
  • Each contact finger unit 4.1, 4.2 is assigned an adjustment unit 5, which comprises guide rails 6 and a height adjustment unit 7.
  • the handle 2 is optional. It is also a guide of the patella 1 directly on the holding element 3 possible.
  • each contact finger unit 4.1 is arranged on the longitudinal axis 8 of the patellar gripper 1 (and thus of the holding element 3) in such a way that a respective contact finger unit 4.1 is arranged on each side of the transverse axis 9 of the patella 1 or the holding element 3. If the patella 1 is applied to a patella of a patient, the patella can be moved back and forth in a cranial-caudal direction via the contact finger units 4.1 by appropriate guidance / movement of the patella 1.
  • Each contact finger unit 4.1 preferably comprises two contact fingers 10, which can be attached to a knee disc attached condition to attack these.
  • the contact fingers 10 are arranged such that they are located on opposite sides of the longitudinal axis 8 of the patella 1 and retaining element 3. With two such arranged contact fingers 10 per contact finger unit 4.1, a particularly good fit of the patella 1 on a patella and a well-guided movement of the patella can be effected in a cranial-caudal direction.
  • each contact finger unit 4.1 when the contact finger unit 1 is applied to a leg of the patient, any scars which often run longitudinally and any swelling can be taken into account by positioning one contact finger 10 of each contact finger unit 4.1 on one side of the scar or the swelling positio - so that painful contact with the scar / swelling is avoided.
  • each contact finger unit 4.1 also have more or less than two contact fingers 10.
  • the patella gripper 1 is applied to a patella of a patient, the patella can be reciprocated in the medial-lateral direction via the contact finger units 4.2 by appropriate guidance / movement of the patella 1.
  • Each contact finger unit 4.2 preferably comprises a contact finger 10, which engages in attached to a patella state to this.
  • the contact fingers 10 are arranged such that they are located on the transverse axis 8 of the patella 1 or retaining element 3. This can cause a well-guided movement of the patella in the medial-lateral direction become.
  • each contact finger unit 4.2 also have more than one contact finger 10.
  • the ends of the contact fingers 10 farther from the support member 3 are preferably spherically shaped to allow patient-friendly contact with the patient's leg and knee.
  • the contact fingers 10 are preferably provided with protective hoods (not shown).
  • the protective covers are preferably made of silicone or a silicone-like material or include such.
  • the protective hoods are preferably glued to the ends of the contact fingers 10. The provision of such protective hoods can better avoid or at least reduce the pain and irritations which can arise due to the contact of the patient's leg with the knee disc gripper.
  • the contact finger units 4.1, 4.2 are preferably adjustably mounted on the holding element 3 in height via the height adjustment units 7 of the setting units 5 assigned to them. Further, the Kunststofffingerüen .1 preferably in the longitudinal direction and the contact finger units 4.2 preferably in the transverse direction on the guide rails 6 of their associated adjustment units 5 adjustably attached to the Garele- element 3, wherein the guide rails 6 of the contact finger units 4.1 in the longitudinal direction and the guide rails 6 of Contact finger units 4.2 extend in the transverse direction.
  • the guide rails 6 and the height adjustment units 7 can have latching points for different positions of the contact finger units 4.1, 4.2 in the longitudinal direction or in the transverse direction and in the height. Furthermore, the guide rails 6 are preferably each assigned a scaling or mass graduation 11.
  • the height adjustment units 7 can each be assigned a scaling or a mass division.
  • the adjusting units 5 By means of the adjusting units 5, the Po ⁇ sition of the contact fingers units 4.1, 4.2, and thus the contact fingers are manually adjusted 10 relative to the knee of the patient. Also, both the comparable Tikale as well as the horizontal position of the knee ticket ⁇ bengreifers 1 relative to the knee can be adjusted manually.
  • the manual positioning of the contact finger units 4.1, 4.2 is preferably carried out by a physiotherapist.
  • the initial distance between "the Grefingereinhei- th 4.1, 4.2 in the longitudinal and transverse directions are preferably adapted to the typical dimensions of knees of men, women or depending on the application of children, so the distances slightly beyond the extents of typical knees lengthwise - and lie in the transverse direction.
  • the holding element 3 is preferably configured diamond-shaped, with each tip of the diamond-shaped holding element 3 receiving a contact finger unit 4.1, 4.2 and its associated setting unit 5.
  • the edges of the diamond-shaped retaining element 3 are preferably arched inwardly for the more comfortable handling of the patella gripper 1 and can assume the function of a grip for moving the patella 1 as gripping surfaces.
  • the inventive patella 1 can be used manually by a physiotherapist or a patient in the context of rehabilitation therapy. However, it can also be used as part of a device 20 for automatic movement of a patella, as shown in Figures 3 to 7, wherein Figure 7 shows the block diagram of the device 20.
  • the device 20 preferably has an adapter 21 for connecting the patella 1.
  • the patella 21 is configured to receive the adapter 21.
  • the adapter 21 preferably comprises two vertically adjustable laterally and parallel juxtaposed, height-adjustable gripping arms 22.
  • the handle 2 is preferably removable from the holding element 3, so that the adapter 21 is inserted between the handle 2 and the holding element 3. can be brought, wherein the handle 2 after attaching the adapter 21 on the holding element 3, which for this be ⁇ preferably has corresponding latching elements, on the adapter 21 or again on the holding element 3 can be detachably fastened.
  • FIGS. 3 to 7 show a first exemplary embodiment 20 of an apparatus according to the invention for moving a kneecap.
  • the device 20 comprises a patella according to the first exemplary embodiment and a leg support device 23, which preferably has supports 35 for the lower leg and thigh of a patient.
  • the device 20 has an adjusting device 24, which serves, inter alia, the height adjustment of the patellar scribe 1 and in which the gripper arms 22 of the adapter 21 engage in such a way that they are adjustable in height, preferably latchable. By adjusting the height of the gripping arms 22 can be adjusted in height via the adapter 21 of the patella 1 and lowered in this way on a knee of a patient.
  • the adjusting device 24 is preferably pivotable about a transversely extending transverse axis and preferably also about a longitudinal axis extending in the longitudinal direction, so that the position of the patella 1 on the knee disc can be optimized, depending on the position of the leg in the leg holding device 23.
  • the inventive Knee cap device 20 can be used for both right and left legs.
  • Transport device 20 preferably has a locking mechanism, so that the adjustment device 24 and the patella 1 are fixed.
  • the device 20 furthermore has a first drive unit 25 for the movement of the patella gripper 1 in a cranial-caudal direction, ie in the longitudinal direction, a second drive unit 26 for the movement of the patellar gripper 1 in the medial-lateral direction, ie in the transverse direction, and a control unit 27 for control and preferably for controlling the first drive unit 25 and the second anti-collision unit 26 (see FIG. 7).
  • the first drive unit 25, the second drive unit 26 and the control unit 27 are preferably housed in a common housing 48 for protection.
  • a battery (not shown) is preferably used, so that the device 20 can be easily transported.
  • the battery is preferably also in the housing 48. However, it can also be provided in addition to or as an alternative to the power supply, a connection for a building power system.
  • the first and second drive units 25, 26 control the movement and position of the patella 1 over the movement / position of the adjustment device 2.
  • FIG. 4 shows the device 20 according to the invention for moving a kneecap with a schematic representation of a leg section 49 of a patient, wherein the leg section 49 encompasses the knee 30 of the patient and the patella 1 is shown at a height away from the leg section 49.
  • the device 20 shown in FIG. 5 corresponds to the device 20 in FIG. 4, with the patella gripper 1 now being lowered onto the knee 30 by means of the adjustment device 24 and acting on it.
  • FIG. 6 corresponds to the representation in FIG. 5, wherein a real leg 38 with a knee 39 is now illustrated, to which the patella 1 attacks.
  • FIG. 7 shows a block diagram of the device 20 according to the invention for moving a patella, which comprises a patella according to the first exemplary embodiment.
  • the control unit 27 controls the cranial-caudal movement or the movement in the longitudinal direction of the patellar scribe 1 and thus the patella of a patient via the first drive unit 25 when the patella 1 engages the patella. Furthermore, the control unit 27 controls via the second drive unit 26, the medial-lateral movement or movement in the transverse direction of the patella gripper 1, and thus in the applied state of the patella of a Pa ⁇ tienten.
  • the first and the second drive unit 25, 26 each have a motor 28, in particular a Elect ⁇ romotor (preferably a DC motor) and a linear guide unit 29, the linear Füh ⁇ approximation unit 29 of the first drive unit 25 the knee ⁇ disk gripper 1 in the longitudinal direction and the linear guide unit 29 of the second drive unit 26 moves the patella 1 in the transverse direction.
  • a transmission unit 30, in particular a transmission is preferably provided, wherein the transmission unit 30 may comprise a clutch.
  • the motors 28 are preceded by a respective power electronics unit 31, via which the control unit 27 controls the motors 28.
  • the power electronics units 31 may include power amplifiers. Further, various sensors are preferably provided, which will be discussed below.
  • the first and second drive units 25, 26 are operated in such a way that they grip the patella 1 in accordance with a Cartesian coordinate system in the X and Y directions, i. in longitudinal and transversal direction or in cranial-caudal and medial-lateral direction.
  • a corresponding linear sensor unit 32 For measuring the linear movement or for the deflection of the patellar gripper 1 in the cranial-caudal and in the medial-lateral direction, a corresponding linear sensor unit 32, in particular a linear potentiometer, is provided for each direction, which measures the extent of the position change at the respective linear guide unit 29 and therefore measures the position / deflection of the patellar gripper in the longitudinal or in the transverse direction and transmits the measured values to the control unit 27.
  • the linear sensor units 32 are also referred to as position sensor units.
  • each motor 28 is associated with a coder or encoder 33 which measures the position of the motor shaft and transmits the respective power electronics unit 31 and / or the control unit 27.
  • the control unit 27 controls the patellar gripper 1 via the first and the second drive units 25, 26.
  • Position limit switches are preferably provided. If a position limit switch is moved by a linear guide unit 29 when the patella 1 is moved, this is detected by the control unit 27 as reaching the maximum permissible deflection and the patella 1 is moved back to the zero position by the control unit 27 for safety reasons.
  • force sensors 34 are provided which measure the force exerted on the patella 1 and transmit the measured force to the control unit 27. Depending on the measured force, the control unit 27 also regulates the patella 1 via corresponding activation of the first and the second drive unit 25, 26.
  • the force sensors 34 are preferably attached to or integrated in the adapter 21 and comprise strain gauges or are designed as such.
  • the force sensors 34 may alternatively or additionally be arranged in the contact finger units 4.1, 4.2.
  • the motor currents are preferably monitored by means of the control unit 27 by corresponding current sensors (not shown) associated with the motors 28 in order to prevent unpleasant shocks of the patella 1 to the kneecap of a patient.
  • the measurement of the motor currents represents a measurement redundant to the force measurement, which serves to protect the patient.
  • the device 20 is preferably a temperature sensor (not shown) integrated to measure the temperature in the device for safety reasons, so that overheating can be detected.
  • a temperature sensor (not shown) integrated to measure the temperature in the device for safety reasons, so that overheating can be detected.
  • the provision of sensors for different quantities results in a redundant measuring system, which guarantees the safety of the patient and offers several monitoring options for the entire healing process of the patient.
  • the control unit 27 By means of the force sensors 34, the linear sensor units 32, the position limit switches not shown, the current sensors, not shown, the temperature sensor and the monitoring and evaluation of these fed back, measured values by the control unit 27, the safety of the use of the device 20 for the Patients are assured.
  • the tolerable limit values for the measured values or quantities, in particular for the measured force and the measured position change / deflection, depend on the respective patient and are therefore preferably determined before the actual rehabilitation therapy as part of a learning phase and stored in the device 20.
  • the control unit 27 initiates a reversal of movement of the patella 1, so that the patella 1 is moved back to the initial position.
  • the control unit 27 changes to a safety mode in which the device 20 is automatically shut down by the control unit 27 and the linear guide units 29 are replaced by one of The control unit 27 caused decoupling of the motors 28 of the mechanical parts of the transmission units 30 are free to move, so that the patella 1 is free to move, the respective coupling of the transmission units 30 is preferably designed magnetically.
  • FIG. 8 shows the leg support device 23 of the device 20, which has two supports 35, one support 35 being able to receive one thigh and the other support 35 a lower leg of a patient.
  • the leg-holding device 23 is suitable both for the reception of a left and a right leg.
  • straps 36 are used, which are attached to the supports 35.
  • the leg 38 should be either in an extended or slightly bent state. Even a bending of the leg 38 of more than 20 degrees may impede the mobility of the patella, since the kneecap is usually already in the thigh groove at such an angle.
  • the leg-holding device 23 is designed or connected to the housing 48 of the device 20 in such a way that it can be tilted so that the patient has a can take a comfortable position.
  • the leg holding device 23 is also so mounted on the housing 48 that it is adjustable in height in order to increase the comfort for the patien ⁇ th.
  • the leg holding device 23 is configured such that the angular position of the supports 35 can be changed to each other, which leads to a change ⁇ tion of the knee flexion.
  • the supports 35 are connected to each other via a corresponding hinge 37.
  • the flexion of the knee can be defined by the angle ⁇ indicated in FIG.
  • the adjustability of the leg support device 23 allows the device 20 to be adjustable with respect to various leg morphologies and knee pathologies.
  • the device 20 is preferably operated via an external user interface (not shown) such as a laptop. Via the external user interface, the device 20 can be controlled and the rehabilitation therapy performed by the device on the knee of a patient can be displayed and monitored. For this purpose, for example, the application program Labview installed on the external user interface can be used. In the external user interface, different therapy phases can be stored for activation.
  • the device 20 preferably has a corresponding interface (not shown) such as a serial interface, eg a USB interface (USB: Universal Serial Bus), so that only one cable for the connection of the external user interface with the device 20 is needed.
  • the device can also communicate by means of radio transmission, for example according to the Bluetooth protocol with an external user interface.
  • the user interface can also be integrated in the device 20 and provided on the outside of the housing 48.
  • the application of the device 20 according to the invention for the movement of a patella is preferably carried out in two successive phases.
  • the first phase the device 20, the deflections / displacements or movements of the patella are taught.
  • This first phase represents a learning phase in which the device is set up for or calibrated for a particular patient.
  • the second phase the device 20 then performs the learned or set movement of the patella.
  • the first phase or the learning phase is on
  • this learning phase only has to be repeated after its initial implementation if parameters of the rehabilitation therapy have changed between two therapy sessions.
  • the learning phase can be performed manually or automatically or automatically by the device 20.
  • the Phy ⁇ siotherapeut moves the patella gripper 1, to move the knee ticket ⁇ be in cranial-caudal direction upwards and downwards and in the medial-lateral direction from inside to outside, and back.
  • the physiotherapist decides which maximum movements / deflections or displacements of the patella do not cause any pain in the patient.
  • the physiotherapist in the device 20 stores or stores the force / deflection values corresponding to these maximum movements / deflections or displacements, in particular by pressing corresponding keys on the patellar gripper 1.
  • the force / deflection values can also be transmitted via an internal or external user interface be deposited in the device 20.
  • the stored force / deflection values are then evaluated in the subsequent second phase, the actual therapy phase with successive therapy sessions. advises 20 used for the movement of the patella of the respective patient by means of the patella 1.
  • the device 20 moves the patellar gripper 1 - e.g. after pressing an activation button provided on the device 20 for the activation of the learning phase - automatically gently and slowly, preferably in 2-millimeter increments, first in a cranial-caudal direction and then off and then in the medial-lateral direction first to the one and then to the other side, until the patient begins to feel pain, and signals this to the device 20, for example, by releasing or repressing the activation button or by actuating a corresponding further activation button so that the learning movement in the learning phase is interrupted and the patella 1 is interrupted by the control unit 27 is moved back to its initial position.
  • the kneecap can be moved only in the medial-lateral direction and then in a cranial-caudal direction.
  • the patella 1 is preferably first moved back to its initial position.
  • the device 20 may also be configured to process patient acoustic signals, e.g. at the loud word "stop" the learning phase interrupts.
  • the force / displacement values or deflection values that are present when the learning phase is interrupted are stored in the device 20 via the force sensors 34 and / or the linear sensor units 32. They may be re-uploaded at any time and several times and will be used as values for the movement of the patella of the device 20 in the later second phase during the therapy sessions so that the learning phase need not be performed at each therapy session, resulting in a time saving.
  • the automatic implementation of the learning phase offers in particular for the patient's own therapies that he performs in his home. During the first phase, he can easily assume a relaxed and comfortable position.
  • the amplitude of the displacement / displacement of the patella is gradually increased, up to the values stored for the deflections and / or the forces in the respective direction (cranial-caudal or medial-lateral), so that pain-free treatment can be ensured.
  • the physiotherapist can set parameters of rehabilitation therapy, for example by means of the application program Labview. the duration of each therapy session / treatment in minutes and the cycle rate, i. the number of up and down movements in cranial-caudal
  • the control unit 27 For a change from the cranial-caudal to the medial-lateral direction of the patellar scribe 1 is preferably returned by the control unit 27 in the middle position (initial position), which also represents the initial position or zero position of the patella 1. Since the second phase is fully automatic, it is completely repeatable and comprehensible, even by the patient himself.
  • the applied forces / displacements or deflections are preferably generated by the device 20 and / or the external user interface by the force sensors 34 and / or the recorded linear sensor units 32 so that not only the result of each therapy session in particular graphically displayed and evaluated on the user interface and / or the device 20, but also therapy results of several therapy sessions over a longer period of time can be compared. In this way, healing progress can be recorded and monitored.
  • the learning phase and the second phase are separate for the cranial-caudal direction and for the medial-lateral
  • a first step 40 the device 20 or a user, for example a physiotherapist, of the device 20 checks whether the values for the movement of the patella are set in the medial-lateral direction. If this is not the case, then in step 41 the first phase, ie the learning phase, for the medial-lateral direction is performed either manually or automatically. After completion of the learning phase, the second phase for the medial-lateral direction begins in step 42, in which the force / deflection values stored in the learning phase are used by the control unit 27 to control the patella 1 and thus to move the patella in the medial-lateral direction become. The displacement / deflection of the patella in the medial-lateral direction takes place according to a predetermined cycle rate.
  • step 43 it is checked whether the cycle rate is reached. If this is the case, then in step 44 either automatically or by the user checks whether the values for the movement of the patella are set in a cranial-caudal direction. If this is not the case, the learning phase for the cranial-caudal direction runs either manually or automatically in step 45. After completion of the learning phase, the second phase will ent ⁇ speaking carried out step 42 for the cranial-caudal direction in step 46th In step 47, the number of shifts / deflections of the patella in the cranial-caudal direction is monitored (corresponding to step 43) and at the predetermined cycles It ⁇ range rate, the therapy session is terminated.
  • the steps 44, 45, 46, 47 for the cranial-caudal direction and then the steps 40, 41, 42, 43 for the medialleral direction can be performed. Furthermore, it is also possible to check whether the values for the movements are set in the medial-lateral direction and in the cranial-caudal direction (Steps 40 and 44) and, depending on the result of the examination, the learning phases can be carried out for both directions ( Steps 41 and 45) and only after completion of both learning phases, the second, actual therapy phases can be carried out for both directions (steps 42, 43 and 46, 47). In a change from cranial-caudal to medial-lateral
  • the patella 1 is preferably returned by the control unit 27 first in the middle position (initial position).
  • FIG. 10 shows an exemplary course of the force applied by the device 20 for movement / deflection of the patella in a cranial-caudal direction during a therapy session over time.
  • the force values gradually increase.
  • the control unit 27 reduces the amplitude of the force and thus the deflection automatically.
  • the power of ranks according to the deflection and direction of deflection ie, cranial-caudal upward toward the patient's head, or down toward the patient's feet). The greater the deflection of the knee disc, the greater the force applied.
  • FIG. 10 shows exemplary courses of the measured force values (dashed curve) and deflection values (solid curve) during a learning phase in the cranial-caudal direction, within which the maximum permissible force (the limit value for the force) is determined beforehand as 20 Newton and in the device 20 had been deposited.
  • the displacement of the patella by means of the patella 1 of the device 20 uniformly and steadily toward the head of the patient to 8 millimeters (-8 millimeters from the initial position or zero position of the patella 1) and then in the direction opposite to the head Body end increased to 8 mm.
  • the measured force values oscillate between about -15 Newton (towards the end opposite the head) and about 10 Newton (towards the head).
  • an external force is applied to the kneecap via the operating surface and the control unit 27 by means of the patella 1, which exceeds the predetermined limit of 20 Newton, to check whether the monitoring of the force values for limit value overruns.
  • the deflection and the force are automatically and directly reduced by the device 20 with the aid of the control unit 27 when the applied force exceeds the stored limit value.
  • the patella 1 is automatically and immediately moved by the control unit 27 back to its initial position. After this takes place automatic reduction of the deflection and the force of the device 20, a new learning phase is started, in which the applied force again is gradually increased.
  • the measurement of the applied force by means of the force sensors 34 and the feedback of the measured force values to the control unit 27 ensure painless treatment of the patient.
  • Exceeding a current limit for the Mo ⁇ torströme the drive units 25, 26 are automatically and immediately deactivated by the control unit 27 to set the speed reference values for the motors 28 to zero and sets comparable linear guide units 29 in the freewheel.
  • FIGS. 12 and 13 show a second exemplary embodiment 51 of a patellar gripper according to the invention with which a patella can be moved.
  • the patella 51 comprises a holding element 53, on the underside of a contact finger device 54 is arranged.
  • the contact finger device 54 comprises two contact finger units 54. 1 arranged on opposite sides on the underside of the holding element 53 and comprising at least one, preferably two, contact fingers 55 each. To the contact fingers 55 and possibly provided protective hoods for this applies to the first embodiment 1 of the invention according to the present patella above.
  • the contact finger device 54 and thus the
  • Contact finger units 54.1 are rotatably mounted on the holding member 53 so that the contact finger units 54.1 move from a position in the longitudinal direction on opposite sides of the transverse axis of the holding member 53 (to move the kneecap in the cranial-caudal direction or in the longitudinal direction) to a position in the transverse direction opposite sides of the longitudinal axis of the support member 53 (for movement of the patella in the medial-lateral direction or in the transverse direction) can be moved and vice versa.
  • the contact finger device 54 is preferably rotatable by at least 90 degrees.
  • the holding element 53 has Preferably, at least one, preferably two circular arc ⁇ shaped openings 56.
  • a corresponding number of handles 52 is provided for Dre ⁇ hen the contact finger means 54, wherein the one or more handles 52 connected to the contact fingers 54, and preferably a handle 52 via an orifice 56 with the Contact finger device 54 is connected.
  • Each contact finger unit 54.1 is associated with a fluidic actuator 59, the term being intended to include both "pneumatic” and “hydraulic” fluidly.
  • they are pneumatic actuators.
  • Each fluidic actuator 59 may be, for example, a fluid fillable pad, with each pad having a plurality (preferably three) sequentially, i. sequentially, may comprise arranged fillable chambers 59.1.
  • the fluidic actuators 59 are preferably arranged between the respective contact finger unit 54.1 and the edge of the holding element 53 and act on the respective contact finger unit 54.1. Each contact finger unit 54.1 is thus applied to a fluidic actuator 59.
  • the fluidic actuators 59 are preferably driven or filled with fluid via a fluidic pump 58, the fluidic pump 58 being part of a second exemplary embodiment 60 of a device for moving a patella according to the invention.
  • the device 60 according to the invention is shown as a block diagram in FIG.
  • FIG. 12 shows, in addition to the patella 51, the leg support 63 of the device 60 according to the invention, with the patella 51 being mounted on a leg splint 64 of the leg support 63, which leg splint 64 can be applied to the top of a leg.
  • the leg splint 64 preferably has an opening for the knee above which the patella 51 is disposed, and seats 65 and 66 may be present for the thigh and the lower leg, to de ⁇ nen thigh and lower leg. Be ⁇ vorzugtdeem the angle between the shots can be adjusted and changed 65 66 /, which leads to changes in underlying knee flexion.
  • the patient's leg can be bent for the therapeutic movement of the patella, or be stretched again.
  • tethers 67 which form part of the leg holding device 63rd Figure 12 shows the patella 51 for better illustration spaced from the leg 49 of the patient.
  • the patella 51 preferably has an adjustment device 57 by means of which the height of the patella 51 can be adjusted in relation to the knee.
  • the adjustment device 57 - and thus the patella 51 firmly connected to it - is preferably pivotable about the transverse axis, so that the position / position of the patella 51 on the kneecap of the patient can be optimized.
  • the patella 51 and the device 60 can be used for both right and left kneecaps or legs.
  • the receptacles 65, 66 of the leg support device 63 are preferably folded down or folded down below the patella 51.
  • the kneecap can be mobilized by means of the contact finger units 54. 1 both in the cranial-caudal direction and in the medial-lateral direction.
  • the contact finger units 54.1 are correspondingly moved by means of the fluidic actuators 59, for which the fluidic actuators 59 are actuated by a fluidic pump 58, one of the fluidic actuators 59 depending on the direction of movement (or not) Fluid is filled.
  • the contact finger device 54 of the patellar gripper 51 can be rotated so that the contact finger units 54.1 via the fluidic actuators 59 firstly in a cranial-caudal or caudal-cranial direction (ie in the longitudinal direction back and forth) and secondly in the medial-lateral direction ( so in the transverse direction) are movable back and forth so that the patella can be mobilized in the appropriate direction.
  • the one or more contact fingers 55 of the contact finger units 5 .1 forward the force introduced via the fluidic actuators 59 in a targeted manner onto the kneecap.
  • FIG. 14 shows a block diagram of the device 60 according to the invention for moving a kneecap.
  • the device 60 comprises a control unit 67 for controlling the drive unit 68 formed by the fluidic pump 58 and the fluidic actuators 59 68 for the contact finger units 54.1, wherein the control unit 67 and the fluidic pump 58 for protection preferably in a separate housing, not shown are housed.
  • the fluidic pump 58 is connected via valves 69 to the fluidic actuators 59, which also form part of the drive unit 68.
  • the valves 69 and the fluidic pump 58 are controlled via the power electronics unit (s) 70 by the control unit 67.
  • the control unit 67 controls the movement of the patella over the control of the fluidic pump 58, which then depending on the desired direction of movement fluid into one of the fluidic actuators 59 promotes, by means of prior rotation of the contact ⁇ finger device 54 by 90 degrees, the movement of the knee ⁇ slice can be done in the longitudinal direction or in the transverse direction.
  • this pressure exerts pressure on the associated con ⁇ tact finger unit 54.1 and moves them (and thus the kneecap) in the desired direction.
  • Pressure sensor units 71 are preferably provided, which in particular measure the pressure exerted by the fluidic actuators 59 and transmit the measured pressure value to a pressure regulator 72, which compares the measured pressure value with a stored desired pressure value and in particular via a corresponding signal to the control unit 67 the target pressure value einre- gel.
  • the sensors described in the context of the patella 1 and the gripper device 20 or sensor units or at least some thereof may be provided.
  • the power supply of the device 60 may be as described above for the device 20. The same applies to the operation or an external user interface of the device 20.
  • linear sensor units / linear sensor units 73 are preferably provided which measure the deflection of the contact finger units 54.1 and transmit the measured values to the control unit 67.
  • a movement of the patella 1 is provided by means of a fluidic pump and fluidic actuators be, as with respect to the second embodiment 51 of an inventive .
  • Patellar gripper and the second embodiment 60 of a device for moving a patella according to Figures 12 to 14 are provided. Accordingly may comprise a linear guide unit by the kneecap gripper 51 and the device 60 to be one or more drive units for the con tact ⁇ 54.1 finger units are provided, each egg ⁇ NEN motor, in particular an electric motor, and.
  • the device 20 may include a leg support device as shown in FIG.
  • the device 60 may include a leg support device as shown in FIG.
  • the patellar 51 and the device 60 are rotated 90.degree.
  • the direction of movement of the kneecap from longitudinal to transverse direction or vice versa.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kniescheibengreifer für eine Kniescheibe mit einem Halteelement (3; 53) und einer Kontaktfingereinrichtung (4; 54), wobei die Kontaktfingereinrichtung (4; 54) auf der Unterseite des Halteelements (3; 53) angeordnet ist, wobei die Kontaktfingereinrichtung (4; 54) wenigstens zwei Kontaktfingereinheiten (4.1, 4.2; 54.1) umfasst, die auf gegenüberliegenden Seiten des Halteelements (3; 53) angeordnet sind und wobei die Kontaktfingereinrichtung (4; 54) derart ausgestaltet ist, dass die Kniescheibe mittels der Kontaktfingereinheiten (4.1, 4.2; 54.1) in kranial-kaudaler und in mediallateraler Richtung bewegbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Gerät (20; 60) mit einem solchen Kniescheibengreifer (1; 51).

Description

KNIESCHEIBENGREIFER UND GERÄT ZUM BEWEGEN EINER KNIESCHEIBE
UMFASSEND EINEN SOLCHEN KNIESCHEIBENGREIFER
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Kniescheibengreifer, ein Gerät zum Bewegen einer Kniescheibe und ein Verfahren zum Einstellen eines Geräts zum Bewegen einer Kniescheibe gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. Eine Kniescheibe wird auch als Patella bezeichnet . Stand der Technik
Das Knie ist das grösste und komplexeste Gelenk des menschlichen Körpers und es kann von sowohl degenerativen als auch traumatischen Erkrankungen betroffen sein. Mit einer Zunahme der Überalterung der Bevölkerung wurde eine kontinuierliche Zunahme von degenerativen Knieerkrankungen beobachtet (Schabus, R. und Bosina, E., The knee - Diagnosis, Therapy and Rehabilitation, 2007, Springer Verlag) , welche in der Regel zu Defekten im Kniegelenkknorpel führen. Derartige Defekte im Kniegelenkknorpel haben zu 11026 Knieersetzungen in der Schweiz im Jahre 2006 und zu mehr als 500000 vollständigen Knieersetzungen weltweit geführt gemäss einer Schätzung aus dem Jahre 2004 (Agneskircher, J.D. und Lobenhofer, P., Endoprothetik des Kniegelenks, Unfallchirurg, 2004,
107:219-231; Larsen, Ch., Trainieren statt Operieren?, Schweizerische Ärztezeitung, 2009, 90 (38) : 1476-1479) . Ausserdem erfordern traumatische Läsions der vorderen und/oder hinteren Kreuzbänder oftmals einen chirurgischen Eingriff (Schabus, R. und Bosina, E., The knee - Diagnosis, Therapy and Rehabilitation, 2007, Springer Verlag) . Die Kniescheibe bzw. Patella ist der bewegliche Knochen, der vor dem Kniegelenk liegt und der in eine Sehne, die die Quadrizepsmuskeln mit den Unterschenkelknochen verbindet, eingebunden ist. Gelenkknorpel bedeckt die Rück- seite der Kniescheibe. Die Mobilisierung bzw. Bewegung dieser Knieregion ist äussert wichtig beim Rehabilitati- onsprozess, um ein Verkleben des Knies und des Kniegelenks zu verhindern.
Nach einer Knieverletzung oder -Operation durchlaufen Patienten in der Regel eine intensive Rehabilitationstherapie. Ziel der Rehabilitationstherapie ist es, eventuelles Anschwellen zu verringern, weitere Entzündungen zu verhindern, die Mobilität des Knies durch eine Anzahl von passiven Bewegungsübungen zu erhalten bzw. wiederherzustellen, die Mobilität der Kniescheibe zu erhalten bzw. wiederherzustellen und die Stärke des
Quadrizeps und des so genannten Hamstrings (rückseitige Oberschenkelmuskulatur) zu erhalten (Kokmeyer, D., Tutorials on rehabilitation of knee patients with arthro- fibrosis, 2007, Kneeguru Information Hub; Stalzer, S.,
Atkins, J., Hagerman, G., Rehabilitation Principles, in: The Crucial Principles in Care of the Knee, Herausgeber: Feagin, J.A. Jr . und Steadman, J.R., 2008, Lippincott Williams and Wilkins, Philadephia) .
Nach einer Knieoperation erhalten die Patienten die Rehabilitationstherapie typischerweise in spezialisierten orthopädischen Kliniken and Rehabilitationszentren wie z.B. Sport-Kliniken. Die Erhaltung der Beweglichkeit der Kniescheibe und der ihr zugehörigen Sehne ist wesentlich, um ein normale Bewegungsreichweite (so genannte ränge of motion - ROM) wiederzuerlangen und die Bildung von Verklebungen in der Verbindung zwischen der Kniescheibe und dem Oberschenkel zu verhindern (Heckmann, T.P., Noyes, F.R., Barber-Westin, S.D., Rehabilitation of Primary and Revision Anterior Cruciate Ligament Re- constructions , in: Noyes Knee Disorders Surgery, Rehabilitation, Clinical Outcomes, Herausgeber: Noyes, F.R., 2010, Saunders Elsevier, Philadephia; Stalzer, S., At- kins, J., Hagerman, G., Rehabilitation Principles, in: The Crucial Principles in Care of the Knee, Herausgeber: Feagin, J.A. Jr. und Steadman, J.R., 2008, Lippincott Williams and Wilkins, Philadephia) . In der Tat ist eine hohe Mobilität der Kniescheibe äusserst wichtig für ein vollständiges Funktionieren des Knies (Cavanaugh, J.T., Rehabilitation for Nonoperative and Operative Management of Knee Injuriers, in: The adult knee, Herausgeber: Cal- laghan, J.J., Rosenberg, A.G., Rubash, H.E., Simonian,
P.T. und Wickiewicz, T.L., 2003, Lippincott Williams Wilkins, Philadelpia) .
Während der Rehabilitationstherapie wird die Kniescheibe in der Regel wiederholt aus ihrer Normallage ausgelenkt. Durch das Auslenken aus der Normallage soll verhindert werden, dass die Kniescheibe in der für die Kniescheibe im Oberschenkelknochen vorgesehenen Gleitrinne aufgrund von möglichen Blutungen im Inneren des Knies festklebt. Ein solches Festkleben der Kniescheibe führt zu einer Verschlechterung der Mobilität des Knies, zu einer erhöhten Steifigkeit und Instabilität des Kniegelenks und zu erhöhten Schmerzen. Das Auslenken aus der Normallage dient also dazu, die Bewegungsfähigkeit und Mobilität des Kniegelenks und des Knies zu erhalten.
Um ein Festkleben der Kniescheibe zu verhindern, bewegen die Physiotherapeuten die Kniescheibe in der Regel von Hand basierend auf langem Erfahrungswissen. Das manuelle Bewegen der Kniescheibe muss mehrmals am Tag während mehrerer Tage vom Physiotherapeuten durchgeführt werden. Hierbei wird die Kniescheibe manuell in mediallateraler Richtung und in kranial-kaudaler Richtung bewegt (Heckmann, T.P., Noyes, F.R., Barber-Westin, S.D., Rehabilitation of Primary and Revision Anterior Cruciate Ligament Reconstructions , in: Noyes Knee Disorders Surge- ry, Rehabilitation, Clinical Outcomes, Herausgeber: Noyes, F.R., 2010, Saunders Elsevier, Philadephia; Stalzer, S., Atkins, J. , Hagerman, G., Rehabilitation Principles, in: The Crucial Principles in Care of the Knee, Herausgeber: Feagin, J.A. Jr . und Steadman, J.R., 2008, Lippincott Williams and Wilkins, Philadephia) . Bei der Bewegung in medial-lateraler Richtung wird die Kniescheibe von ih- rer Mitte aus in Querrichtung zu jeder Seite hin bewegt. Bei der Bewegung in kranial-kaudaler Richtung wird die Kniescheibe in Längsrichtung nach oben und unten, d.h. zum Kopf und zum gegenüberliegenden, unteren Körperende hin, bewegt. Die Begriffe „Längsrichtung" und „Querrich- tung" beziehen sich auf das Bein des Patienten.
Da der Einsatz von Physiotherapeuten erforderlich ist, ist dieses manuelle Verfahren relativ kostenintensiv. Ferner wird es wegen seiner Monotonie von den Physiotherapeuten nicht sehr geschätzt. Das manuelle Bewegen der Kniescheibe wird daher wenig praktiziert und in manchen Kliniken und Rehabilitationszentren sogar gar nicht angeboten.
Die Patienten werden von den Physiotherapeuten instruiert, die Kniescheibe auch nach der Entlassung aus der Klinik bzw. dem Rehabilitationszentrum selbst manuell in medial-lateraler Richtung und in kranial- kaudaler Richtung während mehrerer Wochen, mehrmals am Tag, zu bewegen. Typischerweise soll die Kniescheibe auf diese Weise bis zur sechsten Woche nach der Operation zwei- bis dreimal am Tag für etwa 10 bis 15 Minuten zu
Hause von den Patienten bewegt werden. Jedoch führen fehlende Selbstdisziplin und Motivation, die Angst des Patienten, etwas beim Bewegen der Kniescheibe falsch zu machen, sowie körperliche Schwierigkeiten bei der Eigen- durchführung der manuellen Bewegung der Kniescheibe oftmals dazu, dass die Ergebnisse dieser Eigentherapie sehr unterschiedlich ausfallen und häufig eine optimale Gesundung verhindert wird. So muss z.B. der Patient bei dieser Form der manuellen Therapie die Kniescheibe bei gestreck- tem Bein selbst bewegen, wofür mehrere Beinmuskelgruppen entspannt sein müssen. Dies fällt jedoch vielen Patienten schwer, vor allem wenn sie gleichzeitig mit der Hand am eigenen Bein die Kniescheibe bewegen sollen.
Für die Mobilisierung des Kniegelenks in Längsrichtung können passive Bewegungsgeräte eingesetzt werden, die eine kontinuierliche Bewegung der Kniescheibe durchführen (so genannte continuous passive motion - CPM) . Diese passiven Bewegungsgeräte werden von einem ex¬ ternen Motor angetrieben und bewegen das Bein in einer kontrollierten Weise im Rahmen einer vordefinierten Beu- gung des Kniegelenks, wobei die Muskeln passiv verbleiben (US 5,333,604 A; Stalzer, S., Atkins, J., Hagerman, G., Rehabilitation Principles ,' in : The Crucial Principles in Care of the Knee, Herausgeber: Feagin, J.A. Jr. und
Steadman, J.R., 2008, Lippincott Williams and Wilkins, Philadephia; Lenssen, T.A.F., van Steyn, M.J.A., Crijns, Y.H.F., Waltj, E.M.H., Roox, G.M., Geesin, R.J.T., van den Brandt, P.A., De Bie, R.A., Effectiveness of Prolon- ged Use of Continuous Passive Motion (CPM) , as an Adjunct to Physiotherapy, After Total Knee Arthroplasty, BMC Mus- culoskeletal Disorders, 2008, 9:60; Salter, R.B., Hamilton, H.W., Wedge, J.H., Tile, M. , Torode, I.P.,
O'Driscoll, S.W., Murnaghan, J.J., Saringer, J.H., Clini- cal Application of Basic Research on Continuous Pasive Motion for Disorders and Injuries of Synovial Joints: A Preliminary Report of a Feasibility Study, J. Orthop.
Res., 1984, 1:325-342). Mit Hilfe dieser passiven Bewegungsgeräte wird das Kniegelenk automatisch gebogen und dabei die Beweglichkeit verbessert. Allerdings hilft dieses Gerät nur indirekt, das Festkleben der Kniescheibe zu verringern. Die Kniescheibe wird nämlich nur in Längsrichtung bewegt, was jedoch nicht den optimalen Bewegungsabläufen entspricht, die von der Kniescheibe in der Rehabilitationstherapie durchgeführt werden sollen. Auch enthalten die bekannten passiven Bewegungsgeräte keine Sensorik und keine Regelung, mit denen die Bewegungsabläufe des Knies und der Kniescheibe überwacht werden könnten. Hersteller derartiger passiver Bewegungsgeräte sind zum Beispiel die Unternehmen Sutter in USA, Chatta- nooga Group, Astromot, Danniger und Kinetec.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kniescheibengreifer bereitzustellen, mit Hilfe dessen eine Kniescheibe bewegt werden kann. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Gerät zum Bewegen einer Kniescheibe be- reit zustellen, welches die Kniescheibe selbsttätig bewegen kann. Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Einstellen des Geräts zum Bewegen einer Kniescheibe bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden durch einen Knieschei- bengreifer, ein Gerät zum Bewegen einer Kniescheibe und ein Verfahren zum Einstellen eines Geräts zum Bewegen einer Kniescheibe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Ein Kniescheibengreifer wird auch als Patellagreifer bezeichnet.
Der erfindungsgemässe Kniescheibengreifer für eine Kniescheibe umfasst ein Halteelement und eine Kontaktfingereinrichtung, wobei die Kontaktfingereinrichtung auf der Unterseite des Halteelements angeordnet ist. Die Unterseite des Halteelements ist diejenige Seite, die bei Anwendung des Kniescheibengreifers zum Knie weist. Die
Oberseite des Halteelements ist die der Unterseite gegenüberliegende Seite. Die Kontaktfingereinrichtung umfasst wenigstens zwei Kontakt fingereinheiten, die auf gegenüberliegenden Seiten auf der Unterseite des Halteelements angeordnet sind, wobei die Kontakt fingereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Kniescheibe mittels der Kontaktfingereinheiten in kranial-kaudaler und in mediallateraler Richtung bewegt werden kann. Die Bewegung in kranial-kaudaler Richtung und in medial-lateraler Rich- tung erfolgt dabei sukzessive, wobei die Reihenfolge variabel ist. Die Bewegung in kranial-kaudaler Richtung umfasst auch eine Bewegung in kaudal-kranialer Richtung. Gemäss bevorzugter Ausgestaltung des erfin- dungsgemässen Kniescheibengreifers umfasst die Kontaktfingereinrichtung in Längsrichtung zwei am Halteelement auf gegenüberliegenden Seiten der Querachse des Halteele- ments angeordnete Kontaktfingereinheiten . Diese Kontaktfingereinheiten sind in Längsrichtung verstellbar. Sie dienen der Bewegung einer Kniescheibe in kranial-kaudaler Richtung. Die Längsrichtung entspricht der Längsrichtung eines Beins eines Patienten. Die kranial-kaudale Richtung ist als die Richtung vom Kopf zum gegenüberliegenden Körperende, d.h. zu den Füssen, eines Patienten definiert. Ferner umfasst die Kontaktfingereinrichtung gemäss der bevorzugten Ausgestaltung zwei in Querrichtung des Halte¬ elements vorgesehene Kontaktfingereinheiten, wobei diese Kontaktfingereinheiten auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse des Halteelements angeordnet sind. Diese Kontaktfingereinheiten sind in Querrichtung verstellbar. Sie dienen der Bewegung der Kniescheibe in medial-lateraler Richtung. Die Querrichtung entspricht der Querrichtung eines Beins eines Patienten. Die medial-laterale Richtung umfasst die Richtungen von der Mitte der Kniescheibe zu ihren Seiten, d.h. seitlich zur kranial-kaudalen Richtung .
Gemäss weiterer bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemässen Kniescheibengreifers ist die Kontaktfingereinrichtung drehbar am Halteelement angeordnet, so¬ dass sie um eine Achse, die senkrecht zu der Längsachse des Halteelements und senkrecht zu der Querachse des Haltelements, d.h. um eine Höhenachse bzw. Z-Achse, dreh- bar ist und zwar insbesondere um 90 Grad. Die Kontaktfingereinrichtung umfasst zwei Kontaktfingereinheiten, die auf gegenüberliegenden Seiten auf der Unterseite des Haltelements angeordnet sind. Die Kontaktfingereinheiten sind in der Ausgangsstellung vorzugsweise in Längsrich- tung auf gegenüberliegenden Seiten der Querachse oder in Querrichtung auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse des Halteelements angeordnet. Es kann auf der Oberseite des Halteelements ein Griff zum Führen des Kniescheibengreifers und/oder zum Drehen der Kontakt fingereinrichtung vorgesehen sein. Sämtliche Kontakt fingereinheiten sind vorzugsweise höhen- verstellbar. Bevorzugt umfassen die Kontakt fingereinheiten einen oder mehrere Kontakt finger .
Das erfindungsgemässe Gerät zum Bewegen einer Kniescheibe umfasst einen erfindungsgemässen Kniescheibengreifer und eine Beinhaltevorrichtung. Ferner sind ei- ne oder mehrere Antriebseinheiten für die Bewegung der
Kontaktfingereinheiten des Kniescheibengreifers in krani- al-kaudaler Richtung (d.h. in Längsrichtung) bzw. in medial-lateraler Richtung (d.h. in Querrichtung) und eine Steuereinheit zur Steuerung der einen oder mehreren An- triebseinheiten vorgesehen. Unter der Bewegung einer
Kniescheibe wird auch die Mobilisierung einer Kniescheibe verstanden. Die einen oder mehreren Antriebseinheiten können die Kontaktfingereinheiten direkt bewegen oder indirekt durch die Bewegung des gesamten Kniescheibengrei- fers.
Der erfindungsgemässe Kniescheibengreifer und das erfindungsgemässe Gerät zur Bewegung einer Kniescheibe können sowohl bei klinisch überwachten Rehabilitationstherapien als auch bei unüberwachten, vom Patienten selbst durchgeführten Rehabilitationstherapien eingesetzt werden. Dadurch dass mittels der entsprechend ausgeführten Kontaktfingereinrichtung sowohl eine Bewegung der Kniescheibe in kranial-kaudaler Richtung als auch eine Bewegung in medial-lateraler Richtung erzielt werden kann, kann der Heilungsprozess nach einer Knieoperation im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren verbessert und gegebenenfalls auch beschleunigt werden. Oftmals ist eine Mobilisierung des Kniegelenks schon vor einer Operation sinnvoll, wobei auch hierfür der erfindungsgemässe Knie- scheibengreifer und das erfindungsgemässe Gerät eingesetzt werden können. Durch den Einsatz des erfindungsgemässen Geräts kann die Kniescheibe automatisch auf regel- massige und wiederholbare Weise in kranial-kaudaler Richtung und in medial-lateraler Richtung bewegt werden. Die Bewegung der Kniescheibe braucht somit nicht mehr von einem Physiotherapeuten durchgeführt werden. Der Physiothe- rapeut wird also von dieser durchaus monotonen und zeitraubenden Tätigkeit entlastet und es können somit Kosten bei der Rehabilitationstherapie eingespart werden.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren zum Einstellen des erfindungsgemässen Geräts zum Bewegen einer Kniescheibe wird das Gerät durch Betätigen einer am Gerät vorgesehenen Aktivierungstaste in eine Lernphase (auch Lernmodus genannt) versetzt. Vorab ist der Kniescheibengreifer von einem Physiotherapeuten oder dem Patienten selber auf die Kniescheibe des Patienten aufgebracht wor- den. Alternativ kann der erfindungsgemässe Kniescheibengreifer auch mittels der Steuereinheit auf eine Kniescheibe eines Patienten aufgebracht worden sein. Die Position, in der sich der Kniescheibengreifer nach dem Aufbringen befindet, stellt die Initialposition bzw. Nullpo- sition des Kniescheibengreifers dar, die bevorzugt im
Steuergerät beispielsweise durch Betätigen eines am Kniescheibengreifers vorgesehenen Bedienelements hinterlegt wird. Vorzugsweise erst wenn die Nullposition auf diese Weise für die Querachse und die Längsachse des Knieschei- bengreifers definiert ist, kann die Bewegung des Kniescheibengreifers in die zu erlernende Richtung erfolgen, d.h. die Bewegung in die als nächstes zu erlernende Richtung wird erst dann freigegeben bzw. entriegelt.
Anschliessend werden mittels der Steuerein- hext die Kontaktfingereinheiten über eine Antriebseinheit in kranial-kaudaler Richtung auf den Kopf des Patienten zu bewegt, bis der Patient die Aktivierungstaste erneut betätigt, wobei der Wert der im Zeitpunkt der Betätigung der Aktivierungstaste auf die Kniescheibe ausgeübten Kraft und/oder der Wert der maximalen Auslenkung des
Kniescheibengreifers bzw. der Kontaktfingereinheiten direkt oder indirekt im Gerät gespeichert werden (erster kranial-kaudaler Verfahrensschritt) . Weiter werden mittels der Steuereinheit die Kontaktfingereinheiten über die Antriebseinheit in kranial-kaudaler Richtung auf das dem Kopf gegenüberliegende Körperende des Patienten zu bewegt, bis der Patient die Aktivierungstaste betätigt, wobei wiederum der Wert der im Zeitpunkt der Betätigung der Aktivierungstaste auf die Kniescheibe ausgeübten Kraft und/oder der Wert der maximalen Auslenkung des Kniescheibengreifers bzw. der Kontaktfingereinheiten di- rekt oder indirekt im Gerät gespeichert werden (zweiter kranial-kaudaler Verfahrensschritt). Unter einem „Betätigen einer Aktivierungstaste" wird unter anderem sowohl ein Drücken der Aktivierungstaste als auch ein Loslassen der gedrückt gehaltenen Aktivierungstaste verstanden.
Nach Durchführung des ersten und des zweiten kranial-kaudalen Verfahrensschritts wird der Kniescheibengreifer mittels der Steuereinheit vorzugsweise wieder in die Nullposition geführt. Danach werden mittels der Steuereinheit die Kontaktfingereinheiten über dieselbe oder eine andere Antriebseinheit in medial-lateraler
Richtung aus einer Initialposition zur vom Patienten aus gesehen linken Körperseite des Patienten bewegt, bis der Patient die Aktivierungstaste betätigt, wobei wiederum der Wert der im Zeitpunkt der Betätigung der Aktivie- rungstaste auf die Kniescheibe ausgeübten Kraft und/oder der Wert der maximalen Auslenkung des Kniescheibengreifers bzw. der Kontaktfingereinheiten direkt oder indirekt im Gerät gespeichert werden (erster medial-lateraler Verfahrensschritt) . Schliesslich werden mittels der Steuer- einheit die Kontaktfingereinheiten über dieselbe Antriebseinheit wie im letzten Verfahrensschritt in mediallateraler Richtung aus der Initialposition zur vom Patienten aus gesehen rechten Körperseite des Patienten bewegt, bis der Patient die Aktivierungstaste betätigt, wo- bei wiederum der Wert der im Zeitpunkt der Betätigung der Aktivierungstaste auf die Kniescheibe ausgeübten Kraft und/oder der Wert der maximalen Auslenkung des Knieschei- bengreifers bzw. der Kontakt fingereinheiten direkt oder indirekt im Gerät gespeichert werden (erster mediallateraler Verfahrensschritt) .
Unter einer direkten Speicherung der ausgeüb- ten Kraft wird die Speicherung der tatsächlich mittels eines oder mehreren Kraftsensoren gemessenen ausgeübten Kraft verstanden. Unter einer indirekten Speicherung der ausgeübten Kraft wird die Speicherung einer gemessenen Grösse verstanden, aus der sich die ausgeübte Kraft her- leiten lässt. Hierbei kann es sich beispielsweise um den mittels einer oder mehrerer Drucksensoreinheiten gemesse¬ nen Druck handeln (bei einer Ausgestaltung der einen oder mehreren Antriebseinheiten als fluidische Pumpe (n) ) . Die Bewegung der Kontakt fingereinheiten kann direkt erfolgen (auch ohne Bewegung des Halteelements) oder durch Bewegung des Kniescheibengreifers. Unter einer direkten Speicherung der Auslenkung des Kniescheibengreifers bzw. der Kontaktfingereinheiten wird die Speicherung der tatsächlich mittels einer oder mehrerer linearer Sensoreinheiten (im Folgenden auch Linearsensoreinheiten genannt) gemessenen Auslenkung verstanden. Unter einer indirekten Speicherung dieser Auslenkung wird die Speicherung einer gemessenen Grösse verstanden, aus der sich die Auslenkung herleiten lässt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Kombination des gemessenen oder des vorgegebenen
Drehzahlwerts für die fluidische Pumpe und der gemessenen Zeit (d.h. der Zeit seit dem Start der Auslenkung in einer spezifischen Richtung) handeln (bei einer Ausgestaltung der einen, oder mehreren Ant iebseinheiten als flui- dische Pumpe (n) ) .
Die Reihenfolge des ersten kranial-kaudalen Verfahrensschritts, des zweiten kranial-kaudalen Verfahrensschritts, des ersten medial-lateralen Verfahrensschritts und des zweiten medial- lateralen Verfahrens- schritts ist bei dem erfindungsgemässen Verfahren beliebig, d.h. diese Verfahrensschritte können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden. Zwischen einem kranial- kaudalen Verfahrensschritt und einem medial-lateralen Verfahrensschritt (und vice versa) erfolgt eine Drehung der Kontaktfingereinrichtung um 90 Grad, wenn die Kontaktfingereinrichtung nur zwei gegenüberliegende Kontakt fingereinheiten enthält und drehbar ausgeführt ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Einstellen des erfindungsgemässen Geräts läuft vorteilhafterwei se automatisch bzw. automatisiert ab, sodass es auch vom Patienten selbst ohne Hilfe eines Physiotherapeuten durchgeführt werden kann. Durch erneutes Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens können das Gerät und somit die Rehabilitationstherapie an den Heilungsprozess eines Patienten angepasst werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und den anhand der Zeichnungen nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Kniescheibengreifers mit Blickrichtung von oben,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Kniescheibengreifers mit Blickrichtung von unten,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Geräts zur Bewegung einer Kniescheibe,
Fig. 4 eine weitere perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungs- gemässen Geräts zur Bewegung einer Kniescheibe mit einem schematisch dargestellten Beinabschnitt eines Patienten, Fig. 5 die Darstellung gemäss Figur 4, wobei ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Kniescheibengreifers auf den Beinabschnitt des Patienten aufgebracht ist,
Fig. 6 eine weitere perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungs- gemässen Geräts zur Bewegung einer Kniescheibe mit Beinabschnitt eines Patienten,
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Geräts zur Be¬ wegung einer Kniescheibe,
Fig. 8 eine schematische Darstellung der Beinhaltevorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Geräts zur Bewegung einer Kniescheibe mit eingebrachtem Bein,
Fig. 9 ein Flussdiagramm, welches die Einstellung und den Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Geräts zur Bewegung einer Kniescheibe darstellt,
Fig. 10 eine graphische Darstellung der gemessenen, von dem ersten Ausführungsbeispiel des erfin- dungsgemässen Geräts ausgeübten Kraft in kranial-kaudaler Richtung in Abhängigkeit von der Zeit,
Fig. 11 eine graphische Darstellung der gemessenen, von dem ersten Ausführungsbeispiel des erfin- dungsgemässen Geräts ausgeübten Kraft in kranial-kaudaler Richtung und der gemessenen Auslenkung der Kniescheibe in Abhängigkeit von der Zeit,
Fig. 12 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Kniescheibengreifers, welches an einen Beinabschnitt eines Patienten angebracht ist, und eine Beinhaltevorrichtung,
Fig. 13 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Kniescheibengreifers mit Blickrichtung von unten und Fig. 14 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Geräts zur Bewegung einer Kniescheibe. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszei¬ chen gleiche oder gleich wirkende Komponenten.
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung In den Figuren 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel 1 eines Kniescheibengreifers gemäss der Er¬ findung dargestellt. Der Kniescheibengreifer 1 umfasst einen Griff 2, ein Halteelement 3 und eine Kontaktfinger- einrichtung 4 mit vier Kontaktfingereinheiten 4.1, 4.2. Der Griff 2 ist auf der Oberseite des Halteelements 3 und die Kontaktfingereinrichtung 4 ist auf der Unterseite des Halteelements 3 angeordnet. Der Griff 2 ist vorzugsweise mittig auf der Oberseite des Halteelements 3 angeordnet und bevorzugt mit dem Halteelement 3 verschraubt. Jeder Kontaktfingereinheit 4.1, 4.2 ist eine Einstelleinheit 5 zugeordnet, die Führungsschienen 6 und eine Höhenein- stelleinheit 7 umfasst. Der Griff 2 ist optional. Es ist auch eine Führung des Kniescheibengreifers 1 direkt über das Halteelement 3 möglich.
Jeweils zwei Kontaktfingereinheiten 4.1 sind auf der Längsachse 8 des Kniescheibengreifers 1 (und somit des Halteelements 3) angeordnet und zwar derart, dass jeweils eine Kontaktfingereinheit 4.1 auf jeder Seite der Querachse 9 des Kniescheibengreifers 1 bzw. des Halteele- ments 3 angeordnet ist. Wird der Kniescheibengreifer 1 auf eine Kniescheibe eines Patienten aufgebracht, so kann durch entsprechende Führung/Bewegung des Kniescheibengreifers 1 die Kniescheibe über die Kontaktfingereinheiten 4.1 in kranial-kaudaler Richtung hin- und herbewegt werden.
Jede Kontaktfingereinheit 4.1 umfasst vorzugsweise zwei Kontaktfinger 10, die im an eine Knie- scheibe angebrachten Zustand an diese angreifen. Die Kontaktfinger 10 sind derart angeordnet, dass sie sich auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse 8 des Kniescheibengreifers 1 bzw. Halteelements 3 befinden. Mit zwei derart angeordneten Kontaktfingern 10 je Kontaktfingereinheit 4.1 kann ein besonders guter Sitz des Kniescheibengreifers 1 an einer Kniescheibe und eine gut geführte Bewegung der Kniescheibe in kranial-kaudaler Richtung bewirkt werden. Ferner kann beim Aufbringen der Kontaktfin- gereinheit 1 auf ein Bein des Patienten auf eventuelle Narben, die oftmals in Längsrichtung verlaufen, und auf eventuelle Schwellungen Rücksicht genommen werden, indem je ein Kontaktfinger 10 jeder Kontaktfingereinheit 4.1 auf einer Seite der Narbe bzw. der Schwellung positio- niert wird, sodass schmerzhafter Kontakt mit der Narbe/der Schwellung vermieden wird. Selbstverständlich kann je nach Anwendungsfall jede Kontaktfingereinheit 4.1 auch mehr oder weniger als zwei Kontaktfinger 10 aufweisen.
Weiter sind jeweils zwei Kontaktfingereinhei- ten 4.2 auf der Querachse 9 des Kniescheibengreifers 1
(und somit des Halteelements 3) angeordnet und zwar derart, dass jeweils eine Kontaktfingereinheit 4.2 auf jeder Seite der Längsachse 8 des Kniescheibengreifers 1 bzw. des Halteelements 3 angeordnet ist. Wird der Knieschei- bengreifer 1 auf eine Kniescheibe eines Patienten aufgebracht, so kann durch entsprechende Führung/Bewegung des Kniescheibengreifers 1 die Kniescheibe über die Kontaktfingereinheiten 4.2 in medial-lateraler Richtung hin- und herbewegt werden.
Jede Kontaktfingereinheit 4.2 umfasst vorzugsweise einen Kontaktfinger 10, der im an eine Kniescheibe angebrachten Zustand an diese angreift. Die Kontaktfinger 10 sind derart angeordnet, dass sie sich auf der Querachse 8 des Kniescheibengreifers 1 bzw. Halteele- ments 3 befinden. Hierdurch kann eine gut geführte Bewegung der Kniescheibe in medial-lateraler Richtung bewirkt werden. Selbstverständlich kann jede Kontaktfingereinheit 4.2 auch mehr als einen Kontaktfinger 10 aufweisen.
Die Enden der Kontaktfinger 10, die weiter von dem Halteelement 3 entfernt sind, sind vorzugsweise kugelförmig geformt, um einen für den Patienten angenehmen Kontakt mit dem Bein und dem Knie des Patienten zu ermöglichen. An diesen Enden sind die Kontaktfinger 10 vorzugsweise mit Schutzhauben (nicht dargestellt) versehen. Die Schutzhauben bestehen bevorzugt aus Silikon oder einem silikonartigen Material oder umfassen ein solches. Die Schutzhauben sind vorzugsweise auf die Enden der Kontaktfinger 10 geklebt. Durch das Vorsehen derartiger Schutzhauben können Schmerzen und Irritationen, die aufgrund des Kontakts des Beins des Patienten mit dem Knie- scheibengreifer entstehen können, besser vermieden oder zumindest reduziert werden.
Die Kontaktfingereinheiten 4.1, 4.2 sind vorzugsweise über die Höheneinstelleinheiten 7 der ihnen zugeordneten Einstelleinheiten 5 in ihrer Höhe verstellbar an dem Halteelement 3 angebracht. Ferner sind die Kontaktfingereinheiten .1 vorzugsweise in der Längsrichtung und die Kontaktfingereinheiten 4.2 vorzugsweise in der Querrichtung über die Führungsschienen 6 der ihnen zugeordneten Einstelleinheiten 5 verstellbar an dem Halteele- ment 3 angebracht, wobei die Führungsschienen 6 der Kontaktfingereinheiten 4.1 in Längsrichtung und die Führungsschienen 6 der Kontaktfingereinheiten 4.2 in Querrichtung verlaufen. Die Führungsschienen 6 und die Höheneinstelleinheiten 7 können Einrastpunkte für verschiedene Positionen der Kontaktfingereinheiten 4.1, 4.2 in Längsrichtung bzw. in Querrichtung und in der Höhe aufweisen. Ferner ist den Führungsschienen 6 vorzugsweise jeweils eine Skalierung bzw. eine Masseinteilung 11 zugeordnet. Entsprechend kann auch den Höheneinstelleinheiten 7 je- weils eine Skalierung bzw. eine Masseinteilung zugeordnet sein . Mittels der Einstelleinheiten 5 kann die Po¬ sition der Kontaktfingereinheiten 4.1, 4.2 und somit der Kontaktfinger 10 relativ zum Knie des jeweiligen Patienten manuell eingestellt werden. Auch ist sowohl die ver- tikale als auch die horizontale Position des Knieschei¬ bengreifers 1 relativ zum Knie manuell einstellbar. Die manuelle Positionierung der Kontaktfingereinheiten 4.1, 4.2 erfolgt vorzugsweise durch einen Physiotherapeuten. Die initialen Abstände zwischen" den Kontaktfingereinhei- ten 4.1, 4.2 in Längs- und in Querrichtung sind vorzugsweise an die typischen Dimensionen von Knien von Männern, Frauen oder je nach Anwendungsfall von Kindern angepasst, sodass die Abstände leicht über den Erstreckungen von typischen Knien in Längs- und in Querrichtung liegen.
Das Halteelement 3 ist vorzugsweise rautenförmig ausgestaltet, wobei jede Spitze des rautenförmigen Halteelements 3 eine Kontaktfingereinheit 4.1, 4.2 und deren zugehörige Einstelleinheit 5 aufnimmt. Die Kanten des rautenförmigen Halteelements 3 sind zur angenehmeren Handhabung des Kniescheibengreifers 1 bevorzugt nach innen gewölbt und können als Grifflächen die Funktion eines Griffs zum Bewegen des Kniescheibengreifers 1 übernehmen.
Der erfindungsgemässe Kniescheibengreifer 1 kann manuell von einem Physiotherapeuten oder einem Pati- enten im Rahmen der Rehabilitationstherapie eingesetzt werden. Er kann jedoch auch als Teil eines Geräts 20 zur automatischen Bewegung einer Kniescheibe eingesetzt werden, wie es in den Figuren 3 bis 7 dargestellt ist, wobei Figur 7 das Blockschaltbild des Geräts 20 wiedergibt. Das Gerät 20 weist hierfür vorzugsweise einen Adapter 21 zum Anschluss des Kniescheibengreifers 1 auf. Der Kniescheibengreifer 21 ist zur Aufnahme des Adapters 21 ausgestaltet. Der Adapter 21 umfasst vorzugsweise zwei in Längsrichtung seitlich und parallel nebeneinander angeordnete, höhenverstellbare Greifarme 22 auf. Der Griff 2 ist vorzugsweise vom Halteelement 3 abnehmbar, sodass der Adapter 21 zwischen den Griff 2 und das Halteelement 3 einge- bracht werden kann, wobei der Griff 2 nach Anbringen des Adapters 21 auf das Halteelement 3, welches hierfür be¬ vorzugt entsprechende Einrastelemente aufweist, an dem Adapter 21 oder wieder an dem Halteelement 3 lösbar be- festigt werden kann.
In den Figuren 3 bis 7 ist ein erstes Ausführungsbeispiel 20 eines erfindungsgemässen Geräts zur Bewegung einer Kniescheibe dargestellt. Das Gerät 20 um- fasst einen erfindungsgemässen Kniescheibengreifer 1 ge- mäss erstem Ausführungsbeispiel und eine Beinhaltevorrichtung 23, die vorzugsweise Auflagen 35 für den Unterschenkel und den Oberschenkel eines Patienten aufweist. Das Gerät 20 weist eine Einsteilvorrichtung 24 auf, die unter anderem der Höhenverstellung des Kniescheibengrei- fers 1 dient und in welche die Greifarme 22 des Adapters 21 derart eingreifen, dass sie - vorzugweise einrastbar - höhenverstellbar sind. Durch die Höhenverstellung der Greifarme 22 kann über den Adapter 21 der Kniescheibengreifer 1 höhenverstellt werden und auf diese Weise auf ein Knie eines Patienten abgesenkt werden. Ferner ist die Einsteilvorrichtung 24 vorzugsweise um eine in Querrichtung verlaufende Querachse und vorzugsweise auch um eine in Längsrichtung verlaufende Längsachse schwenkbar, sodass die Lage des Kniescheibengreifers 1 auf der Knie- scheibe optimiert werden kann, je nach Lage des Beins in der Beinhaltevorrichtung 23. Das erfindungsgemässe Gerät 20 zur Bewegung einer Kniescheibe kann sowohl für rechte als auch für linke Beine eingesetzt werden. Für den
Transport weist das Gerät 20 vorzugsweise einen Verriege- lungsmechanismus auf, sodass die Einstellvorrichtung 24 und der Kniescheibengreifer 1 fixiert sind.
Das Gerät 20 weist ferner eine erste Antriebseinheit 25 für die Bewegung des Kniescheibengreifers 1 in kranial-kaudaler Richtung, d.h. in Längsrich- tung, eine zweite Antriebseinheit 26 für die Bewegung des Kniescheibengreifers 1 in medial-lateraler Richtung, d.h. in Querrichtung, und eine Steuereinheit 27 zur Steuerung und bevorzugt zur Regelung der ersten Antriebseinheit 25 und der zweiten Ant iebseinheit 26 auf (vergleiche Figur 7 ) . Die erste Antriebseinheit 25, die zweite Antriebseinheit 26 und die Steuereinheit 27 sind vorzugsweise zum Schutz in einem gemeinsamen Gehäuse 48 untergebracht. Zur Energieversorgung des Geräts 20 wird vorzugsweise eine Batterie (nicht dargestellt) eingesetzt, sodass das Gerät 20 einfach transportiert werden kann. Die Batterie befindet sich vorzugsweise ebenfalls in dem Gehäuse 48. Es kann jedoch auch zusätzlich oder alternativ zur Stromversorgung ein Anschluss für ein Gebäudestromnetz vorgesehen sein. Die erste und die zweite Antriebseinheit 25, 26 steuern die Bewegung und Position des Kniescheibengreifers 1 über die Bewegung/Position der Einsteilvorrichtung 2 .
Figur 4 zeigt das erfindungsgemässe Gerät 20 zur Bewegung einer Kniescheibe mit einer schematischen Darstellung eines Beinabschnitts 49 eines Patienten, wobei der Beinabschnitt 49 das Knie 30 des Patienten um- fasst und der Kniescheibengreifer 1 höhenmässig von dem Beinabschnitt 49 entfernt dargestellt ist. Das in Figur 5 dargestellte Gerät 20 entspricht dem Gerät 20 in Figur 4, wobei nun der Kniescheibengreifer 1 mittels der Einsteilvorrichtung 24 auf das Knie 30 abgesenkt ist und an die- ses angreift. Figur 6 entspricht der Darstellung in Figur 5, wobei nun zeichnerisch ein reales Bein 38 mit einem Knie 39 dargestellt ist, an welches der Kniescheibengreifer 1 angreift.
Figur 7 zeigt ein Blockschaltbild des erfin- dungsgemässen Geräts 20 zur Bewegung einer Kniescheibe, welches einen Kniescheibengreifer 1 gemäss erstem Ausführungsbeispiel umfasst. Die Steuereinheit 27 steuert über die erste Antriebseinheit 25 die kranial-kaudale Bewegung bzw. die Bewegung in Längsrichtung des Kniescheibengrei- fers 1 und somit der Kniescheibe eines Patienten, wenn der Kniescheibengreifer 1 an die Kniescheibe angreift. Ferner steuert die Steuereinheit 27 über die zweite An- triebseinheit 26 die medial-laterale Bewegung bzw. die Bewegung in Querrichtung des Kniescheibengreifers 1 und somit im aufgebrachten Zustand der Kniescheibe eines Pa¬ tienten. Die erste und die zweite Antriebseinheit 25, 26 weisen jeweils einen Motor 28, insbesondere einen Elekt¬ romotor (vorzugsweise einen Gleichstrommotor) und eine lineare Führungseinheit 29 auf, wobei die lineare Füh¬ rungseinheit 29 der ersten Antriebseinheit 25 den Knie¬ scheibengreifer 1 in Längsrichtung und die lineare Füh- rungseinheit 29 der zweiten Antriebseinheit 26 den Kniescheibengreifer 1 in Querrichtung bewegt. Zwischen dem jeweiligen Motor 28 und der ihm zugeordneten linearen Führungseinheit 29 ist bevorzugt jeweils eine Übertragungseinheit 30, insbesondere ein Getriebe, vorgesehen, wobei die Übertragungseinheit 30 eine Kupplung umfassen kann. Den Motoren 28 vorgeschaltet ist jeweils eine Leistungselektronikeinheit 31, über welche die Steuereinheit 27 die Motoren 28 ansteuert. Die Leistungselektronikeinheiten 31 können Leistungsverstärker umfassen. Ferner sind vorzugsweise diverse Sensoren vorgesehen, auf die weiter unten noch eingegangen wird.
Wie bereits ausgeführt werden die erste und die zweite Antriebseinheit 25, 26 derart betrieben, das sie den Kniescheibengreifer 1 gemäss einem kartesischen Koordinatensystem in X- und in Y-Richtung, d.h. in Längsund in Querrichtung bzw. in kranial-kaudaler und in medial-lateraler Richtung bewegen.
Zur Messung der linearen Bewegung bzw. zur Auslenkung des Kniescheibengreifers 1 in kranial-kaudaler und in medial-lateraler Richtung ist eine entsprechende lineare Sensoreinheit 32, insbesondere ein lineares Potentiometer, für jede Richtung vorgesehen, welche das Ausmass der Positionsänderung an der jeweiligen linearen Führungseinheit 29 und somit darüber die Positi- on/Auslenkung des Kniescheibengreifers in Längs- bzw. in Querrichtung misst und die gemessenen Werte der Steuereinheit 27 übermittelt. Die linearen Sensoreinheiten 32 werden auch als Positionssensoreinheiten bezeichnet.
Ferner ist jedem Motor 28 ein Kodierer bzw. Encoder 33 zugeordnet, welcher die Position der Motorwelle misst und der jeweiligen Leistungselektronikeinheit 31 und/oder der Steuereinheit 27 übermittelt. In Abhängigkeit von den gemessenen Werte der linearen Sensoreinheiten 32 und gegebenenfalls der Kodierer 33 regelt die Steuereinheit 27 über die erste und die zweite Antriebseinheit 25, 26 den Kniescheibengreifer 1. Insbesondere für den Fall, dass die Kodierer 33 und/oder die linearen Sensoreinheiten 32 ausfallen, sind vorzugsweise nicht dargestellte Positionsendschalter vorgesehen. Wird ein Positionsendschalter beim Bewegen des Kniescheibengreifers 1 von einer linearen Führungseinheit 29 bewegt, so wird dies von der Steu- ereinheit 27 als Erreichen der maximal zulässigen Auslenkung detektiert und der Kniescheibengreifer 1 wird von der Steuereinheit 27 aus Sicherheitsgründen zurück in die Nullposition bewegt.
Ferner sind Kraftsensoren 34 vorgesehen, die die auf den Kniescheibengreifer 1 ausgeübte Kraft messen und die gemessene Kraft an die Steuereinheit 27 übertragen. Auch in Abhängigkeit von der gemessenen Kraft regelt die Steuereinheit 27 den Kniescheibengreifer 1 über entsprechende Ansteuerung der ersten und der zweiten An- triebseinheit 25, 26. Die Kraftsensoren 34 sind vorzugsweise an dem Adapter 21 angebracht bzw. in diesen integriert und umfassen Dehnungsmessstreifen bzw. sind als solche ausgebildet. Die Kraftsensoren 34 können alternativ oder zusätzlich in den Kontaktfingereinheiten 4.1, 4.2 angeordnet sein. Ferner werden vorzugsweise durch entsprechende den Motoren 28 zugeordnete Stromsensoren (nicht dargestellt) die Motorströme mittels der Steuereinheit 27 überwacht, um unangenehme Stösse des Kniescheibengreifers 1 an die Kniescheibe eines Patienten zu verhindern. Die Messung der Motorströme stellt eine zu der Kraftmessung redundante Messung dar, die dem Schutz des Patienten dient. Ferner ist im Gerät 20 vorzugsweise ein Temperatursensor (nicht dargestellt) integriert, um die Temperatur im Gerät aus Sicherheitsgründen zu messen, sodass eine Überhitzung festgestellt werden kann. Durch das Vorsehen von Sensoren für verschiedene Messgrössen ergibt sich ein redundantes Messsystem, welches die Sicherheit des Patienten garantiert und mehrere Überwachungsmöglichkeiten für den gesamten Heilungsprozess des Patienten bietet.
Mittels der Kraftsensoren 34, der linearen Sensoreinheiten 32, der nicht dargestellten Positionsendschalter, der nicht dargestellten Stromsensoren, des nicht dargestellten Temperatursensors und der Überwachung und Auswertung der von diesen rückgekoppelten, gemessenen Werte durch die Steuereinheit 27 kann die Sicherheit der Verwendung des Geräts 20 für den Patienten sichergestellt werden. Die tolerierbaren Grenzwerte für die gemessenen Werte bzw. Grössen, insbesondere für die gemessene Kraft und die gemessene Positionsänderung/Auslenkung, hängen vom jeweiligen Patienten ab und werden daher vorzugsweise vor der eigentlichen Rehabilitationstherapie im Rahmen einer Lernphase bestimmt und im Gerät 20 hinterlegt. Für den Fall, dass die gemessene Kraft den für sie hinterlegten Grenzwert überschreitet, leitet die Steuereinheit 27 eine Bewegungsumkehr des Kniescheibengreifers 1 ein, so- dass der Kniescheibengreifer 1 wieder in die Initialposition bewegt wird. Überschreitet der für einen Motorstrom mittels der nicht dargestellten Stromsensoren gemessene Wert den für ihn hinterlegten Grenzwert, so geht die Steuereinheit 27 in einen Sicherheitsmodus über, in wel- ehern das Gerät 20 automatisch von der Steuereinheit 27 heruntergefahren wird und die linearen Führungseinheiten 29 durch eine von der Steuereinheit 27 veranlasste Entkopplung der Motoren 28 von den mechanischen Teilen der Übertragungseinheiten 30 frei beweglich werden, sodass auch der Kniescheibengreifer 1 frei beweglich wird, wobei die jeweilige Kupplung der Übertragungseinheiten 30 vorzugsweise magnetisch ausgestaltet ist. Auch bei den wei- teren gemessenen Werten wie der Positionsänderung/Auslenkung und der Temperatur führt ein Überschreiten der entsprechenden, vorab hinterlegten Grenzwerte aus Sicherheitsgründen vorzugsweise zu einem Setzen des Ge- räts 20 in den Sicherheitsmodus durch die Steuereinheit 27. Bei einem Überschreiten des Grenzwerts für die Posi¬ tionsänderung/Auslenkung durch deren Messwert kann analog zu dem Überschreiten des Grenzwerts für die Kraft alter¬ nativ vorgesehen sein, dass die Steuereinheit 27 den Kniescheibengreifer 1 in die Initialposition bewegt. In dem Sicherheitsmodus werden durch die Steuereinheit 27 vorgegebene Drehzahlsollwerte für die Motoren 28 auf Null gesetzt, die Leistungselektronikeinheiten 31 deaktiviert und die - vorzugsweise magnetischen - Kupplungen zwischen den Motoren 28 und den mechanischen Teilen der Übertragungseinheiten 30 gelöst. Die Überwachung der Grenzwertüberschreitung kann sowohl durch die Steuereinheit 27 als auch durch eine - bevorzugt externe - Bedienüberfläche wie z.B. einen an das Gerät 20 angeschlossenen Laptop durchgeführt werden.
Figur 8 zeigt die Beinhaltevorrichtung 23 des Geräts 20, welche zwei Auflagen 35 aufweist, wobei eine Auflage 35 einen Oberschenkel und die andere Auflage 35 einen Unterschenkel eines Patienten aufnehmen kann. Die Beinhaltevorrichtung 23 ist sowohl für die Aufnahme eines linken als auch eines rechten Beins geeignet. Zum Halten eines Beins 38 werden Haltebänder 36 eingesetzt, die an den Auflagen 35 befestigt sind. Für die therapeutische Bewegung der Kniescheibe eines Patienten soll sich das Bein 38 entweder in ausgestrecktem oder leicht gebogenem Zustand befinden. Schon eine Biegung des Beins 38 von mehr als 20 Grad kann die Beweglichkeit der Kniescheibe behindern, da sich die Kniescheibe bei einem solchen Winkel üblicherweise schon in der Oberschenkelrinne befin- det . Die Beinhaltevorrichtung 23 ist derart ausgestaltet bzw. derart mit dem Gehäuse 48 des Geräts 20 verbunden, dass sie geneigt werden kann, sodass der Patient eine be- queme Position einnehmen kann. Die Beinhaltevorrichtung 23 ist ferner derart an dem Gehäuse 48 angebracht, dass sie höhenverstellbar ist, um den Komfort für den Patien¬ ten zu erhöhen. Ferner ist die Beinhaltevorrichtung 23 derart ausgestaltet, dass die Winkelstellung der Auflagen 35 zueinander verändert werden kann, was zu einer Ände¬ rung der Kniebeugung führt. Hierzu sind die Auflagen 35 über ein entsprechendes Gelenk 37 miteinander verbunden. Die Beugung des Knies kann durch den in Figur 8 angegebe- nen Winkel α definiert werden. Zusammen mit der oben beschriebenen Verstellbarkeit des Kniescheibengreifers 1 durch die vorzugsweise schwenkbare Einstellvorrichtung 24 ermöglicht die Verstellbarkeit der Beinhaltevorrichtung 23, dass das Gerät 20 in Bezug auf verschiedene Beinmor- phologien und Kniepathologien einstellbar ist.
Das Gerät 20 wird vorzugsweise über eine externe Bedienoberfläche (nicht dargestellt) wie z.B. einen Laptop bedient. Über die externe Bedienoberfläche kann das Gerät 20 gesteuert und die von dem Gerät durchgeführ- te Rehabilitationstherapie am Knie eines Patienten kann angezeigt und überwacht werden. Hierzu kann beispielsweise das auf der externen Bedienoberfläche installierte Anwendungsprogramm Labview eingesetzt werden. In der externen Bedienoberfläche können verschiedene Therapiephasen zur Aktivierung hinterlegt sein. Zum Anschluss der externen Bedienoberfläche weist das Gerät 20 vorzugsweise eine entsprechende Schnittstelle (nicht dargestellt) wie eine serielle Schnittstelle, z.B. eine USB-Schnittstelle (USB: Universal Serial Bus), auf, sodass nur ein Kabel für die Verbindung der externen Bedienoberfläche mit dem Gerät 20 benötigt wird. Alternativ kann das Gerät auch mittels Funkübertragung z.B. nach dem Bluetooth-Protokoll mit einer externen Bedienoberfläche kommunizieren. Selbstverständlich kann die Bedienoberfläche auch im Gerät 20 in- tegriert und auf der Aussenseite des Gehäuses 48 vorgesehen sein. Die Anwendung des erfindungsgemässen Geräts 20 zur Bewegung einer Kniescheibe erfolgt vorzugsweise in zwei aufeinanderfolgenden Phasen. In der ersten Phase werden dem Gerät 20 die Auslenkungen/Verschiebungen bzw. Bewegungen der Kniescheibe beigebracht. Diese erste Phase stellt eine Lernphase dar, in der das Gerät für einen bestimmten Patienten eingestellt bzw. auf diesen kalibriert wird. In der zweiten Phase führt das Gerät 20 die gelernte bzw. eingestellte Bewegung der Kniescheibe dann aus.
Die erste Phase bzw. die Lernphase dient am
Beginn einer Rehabilitationstherapie dazu, dass Gerät 20 an die spezifische Pathologie und Morphologie eines Patienten anzupassen. Für den jeweiligen Patienten muss diese Lernphase nach ihrer anfänglichen Durchführung nur wie- derholt werden, wenn sich Parameter der Rehabilitationstherapie zwischen zwei Therapiesitzungen geändert haben. Die Lernphase kann manuell oder automatisch bzw. automatisiert von dem Gerät 20 durchgeführt werden.
Wird die Lernphase manuell von beispielsweise einem Physiotherapeuten durchgeführt, so bewegt der Phy¬ siotherapeut den Kniescheibengreifer 1, um die Knieschei¬ be in kranial-kaudaler Richtung nach oben und nach unten und in medial-lateraler Richtung von innen nach aussen und zurück zu bewegen. Über Rückmeldungen des jeweiligen Patienten entscheidet der Physiotherapeut, welche maximalen Bewegungen/Auslenkungen bzw. Verschiebungen der Kniescheibe beim Patienten noch keine Schmerzen hervorrufen. Die diesen maximalen Bewegungen/Auslenkungen bzw. Verschiebungen entsprechenden Kraft-/Auslenkungswerte hin- terlegt bzw. speichert der Physiotherapeut in dem Gerät 20, insbesondere durch Drücken entsprechender Tasten an dem Kniescheibengreifer 1. Die Kraft-/Auslenkungswerte können auch über eine interne oder externe Bedienoberfläche in dem Gerät 20 hinterlegt werden. Die hinterlegten Kraft-/Auslenkungswerte werden dann in der sich anschliessenden zweiten Phase, der eigentlichen Therapiephase mit aufeinanderfolgenden Therapiesitzungen, vom Ge- rät 20 für die Bewegung der Kniescheibe des jeweiligen Patienten mittels des Kniescheibengreifers 1 verwendet.
Wird die Lernphase automatisch bzw. automatisiert durchgeführt, so bewegt das Gerät 20 den Knieschei- bengreifer 1 - z.B. nach Betätigen einer am Gerät 20 vorgesehenen Aktivierungstaste für die Aktivierung der Lernphase - selbsttätig sachte und langsam, vorzugsweise in 2-Millimeter-Schritten, erst in kranial-kaudaler Richtung auf und dann ab und danach in medial-lateraler Richtung erst zu der einen und dann zu der anderen Seite, bis der Patient anfängt, Schmerzen zu empfinden, und dies dem Gerät 20 beispielsweise durch Loslassen oder erneutes Drücken der Aktivierungstaste oder durch Betätigen einer entsprechenden weiteren Aktivierungstaste signalisiert, sodass die Lernbewegung in der Lernphase unterbrochen und der Kniescheibengreifer 1 von der Steuereinheit 27 in seine Initialposition zurückbewegt wird. Selbstverständlich kann die Kniescheibe auch erst in medial-lateraler Richtung und danach in kranial-kaudaler Richtung bewegt werden. Bei einem Wechsel von der kranial-kaudalen Richtung in die medial-laterale Richtung oder vice versa wird der Kniescheibengreifer 1 vorzugsweise zuerst in seine Initialposition zurückbewegt. Alternativ oder zusätzlich zu der Aktivierungstaste kann das Gerät 20 auch derart ausgestaltet sein, dass es akustische Signale des Patienten verarbeitet und z.B. bei dem laut geäusserten Wort „Stopp" die Lernphase unterbricht.
Die beim Unterbruch der Lernphase aktuellen Kraft-/Verschiebungswerte bzw. Auslenkwerte werden im Gerät 20 über die Kraftsensoren 34 und/oder die linearen Sensoreinheiten 32 gespeichert. Sie können jederzeit und mehrmals wieder hochgeladen werden und werden in der späteren zweiten Phase während der Therapiesitzungen als Werte für die Bewegung der Kniescheibe vom Gerät 20 ver- wendet, sodass die Lernphase nicht bei jeder Therapiesitzung durchgeführt werden muss, was zu einer Zeitersparnis führt. Das automatische Durchführen der Lernphase bietet sich insbesondere für Eigentherapien des Patienten an, die er in seinem Zuhause durchführt. Während des Ablaufs der ersten Phase kann er ohne Weiteres eine entspannte und komfortable Position einnehmen.
Während der zweiten Phase, der eigentlichen
Therapiephase, steuert die Steuereinheit 27 das Gerät 20 derart, dass der Kniescheibengreifer 1 eine gleichmässi- ge, rhythmische Bewegung ausführt, um die Kniescheibe zu verschieben. Die Amplitude der Auslenkung/Verschiebung der Kniescheibe wird allmählich erhöht, bis zu den für die Auslenkungen und/oder die Kräfte in der jeweiligen Richtung ( kranial-kaudal bzw. medial-lateral) gespeicherten Werten, sodass eine schmerzfreie Behandlung sichergestellt werden kann.
Über die vorzugsweise externe Bedienoberfläche kann der Physiotherapeut beispielsweise mittels des Anwendungsprogramms Labview Parameter der Rehabilitationstherapie setzen wie z.B. die Dauer jeder Therapiesit- zung/-behandlung in Minuten und die Zyklusrate, d.h. die Anzahl von Auf- und Abbewegungen in kranial-kaudaler
Richtung pro Minute und die Anzahl der Hin- und Herbewegungen in medial-lateraler Richtung pro Minute.
Für einen Wechsel von der kranial-kaudalen zur medial-lateralen Richtung wird der Kniescheibengrei- fer 1 von der Steuereinheit 27 vorzugsweise in die Mittelposition (Initialposition) zurückgeführt, die auch die Initialposition oder Nullposition des Kniescheibengreifers 1 darstellt. Da die zweite Phase voll automatisch abläuft, ist sie komplett wiederholbar und nachvollzieh- bar, auch vom Patienten selbst. Die aufgebrachten Kräfte/Verschiebungen bzw. Auslenkungen werden vorzugsweise von dem Gerät 20 und/oder der externen Bedienoberfläche durch die Kraftsensoren 34 und/oder die linearen Sensoreinheiten 32 aufgezeichnet, sodass nicht nur das Ergebnis jeder Therapiesitzung insbesondere graphisch auf der Bedienoberfläche und/oder dem Gerät 20 dargestellt und ausgewertet werden kann, sondern auch Therapieergebnisse von mehreren Therapiesitzungen über einen längeren Zeitraum miteinander verglichen werden können. Auf diese Weise können Heilungsfortschritte aufgezeichnet und überwacht werden. Ein solcher Vergleich von Therapieergebnissen ist besonders wichtig für den Kniechirurgen oder den Physio¬ therapeuten, wenn der Patient Eigentherapien durchführt und in regelmässigen Abständen zu Kontrolluntersuchungen in die Klinik kommt. Ferner stellt die graphische Dar¬ stellung der Therapieergebnisse und der Heilungsfort- schritte eine zusätzliche Motivation für den Patienten dar, die Rehabilitationstherapie in Eigenregie auch bei sich zuhause durchzuführen, was wiederum zu einer Beschleunigung des Heilungsprozesses führt. Die dem Patienten bewusste Aufzeichnung der Therapieergebnisse dient ferner dazu, die Selbstdisziplin des Patienten für die
Durchführung der Rehabilitationstherapie in Eigenregie zu steigern .
In Figur 9 sind die Lernphase und die zweite Phase (die eigentliche Therapiephase) getrennt für die kranial-kaudale Richtung und für die medial-laterale
Richtung dargestellt. In einem ersten Schritt 40 wird vom Gerät 20 oder von einem Benutzer, z.B. einem Physiotherapeuten, des Geräts 20 geprüft, ob die Werte für die Bewegung der Kniescheibe in medial-lateraler Richtung gesetzt sind. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 41 die erste Phase, d.h. die Lernphase, für die medial-laterale Richtung entweder manuell oder automatisch durchgeführt. Nach Abschluss der Lernphase beginnt in Schritt 42 die zweite Phase für die medial-laterale Richtung, in der die in der Lernphase gespeicherten Kraft-/Auslenkungswerte zur Steuerung des Kniescheibengreifers 1 und somit zur Bewegung der Kniescheibe in medial-lateraler Richtung von der Steuereinheit 27 herangezogen werden. Die Verschiebung/Auslenkung der Kniescheibe in medial-lateraler Rich- tung erfolgt gemäss einer vorbestimmten Zyklenrate. In Schritt 43 wird überprüft, ob die Zyklenrate erreicht ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 44 entweder automatisch oder von dem Benutzer überprüft, ob die Werte für die Bewegung der Kniescheibe in kranial-kaudaler Richtung gesetzt sind. Ist dies nicht der Fall, so läuft in Schritt 45 entweder manuell oder automatisch die Lern- phase für die kranial-kaudale Richtung ab. Nach Abschluss der Lernphase wird in Schritt 46 die zweite Phase ent¬ sprechend Schritt 42 für die kranial-kaudale Richtung durchgeführt. In Schritt 47 wird die Anzahl der Verschiebungen/Auslenkungen der Kniescheibe in kranial-kaudaler Richtung überwacht (entsprechend Schritt 43) und bei Er¬ reichen der vorbestimmten Zyklenrate wird die Therapiesitzung beendet.
Selbstverständlich können auch zuerst die Schritte 44, 45, 46, 47 für die kranial-kaudale Richtung und dann die Schritte 40, 41, 42, 43 für die mediallaterale Richtung durchgeführt werden. Ferner kann auch erst geprüft werden, ob die Werte für die Bewegungen in medial-lateraler Richtung und in kranial-kaudaler Richtung gesetzt sind (Schritte 40 und 44), und je nach Er- gebnis der Prüfung können die Lernphasen für beide Richtungen durchgeführt werden (Schritte 41 und 45) und erst nach Abschluss beider Lernphasen können die zweiten, eigentlichen Therapiephasen für beide Richtungen durchgeführt werden (Schritte 42, 43 und 46, 47). Bei einem Wechsel von der kranial-kaudalen zur medial-lateralen
Richtung oder vice versa wird der Kniescheibengreifer 1 von der Steuereinheit 27 vorzugsweise zuerst in die Mittelposition (Initialposition) zurückgeführt.
Figur 10 zeigt einen beispielhaften Verlauf der von dem Gerät 20 zur Bewegung/Auslenkung der Kniescheibe aufgewandten Kraft in kranial-kaudaler Richtung während einer Therapiesitzung über der Zeit. Während einer Einschwingphase von 12 Sekunden steigen die Kraftwerte allmählich an. Bei Überschreiten eines im Gerät 20 hinterlegten Grenzwerts für die Kraft bei etwa 1.8 Minuten, reduziert die Steuereinheit 27 die Amplitude der Kraft und somit der Auslenkung automatisch. Die Kraft va- riiert entsprechend der Auslenkung und der Richtung der Auslenkung (d.h. in kranial-kaudaler Richtung nach oben zum Kopf des Patienten zu bzw. nach unten auf die Füsse des Patienten zu) . Je grösser die Auslenkung der Knie- scheibe ist, umso grösser ist auch die aufgewandte Kraft.
Figur 10 zeigt beispielhafte Verläufe der gemessenen Kraftwerte (gestrichelte Kurve) und Auslenkungswerte (durchgezogene Kurve) während einer Lernphase in der kranial-kaudalen Richtung, innerhalb derer vorab die maximal zulässige Kraft (der Grenzwert für die Kraft) als 20 Newton bestimmt und im Gerät 20 hinterlegt worden war. Zuerst wird die Auslenkung der Kniescheibe mittels des Kniescheibengreifers 1 des Geräts 20 gleichmässig und stetig in Richtung zum Kopf des Patienten auf 8 Millime- ter (-8 Millimeter ausgehend von der Initialposition bzw. Nullposition des Kniescheibengreifers 1) und anschliessend in Richtung zum dem Kopf entgegengesetzten Körperende auf 8 Millimeter erhöht. Die hierbei gemessenen Kraftwerte oszillieren zwischen etwa -15 Newton (in Richtung zum dem Kopf entgegengesetzten Körperende) und etwa 10 Newton (in Richtung zum Kopf). Nach etwa 1.8 Minuten der Lernphase wird über die Bedienoberfläche und die Steuereinheit 27 eine externe Kraft mittels des Kniescheibengreifers 1 auf die Kniescheibe aufgebracht, die den vorab bestimmten Grenzwert von 20 Newton überschreitet, um zu überprüfen, ob die Überwachung der Kraftwerte auf Grenzwertüberschreitung funktioniert. Wie aus Figur 10 ersichtlich werden die Auslenkung und die Kraft automatisch und unmittelbar von dem Gerät 20 mit Hilfe der Steuerein- heit 27 reduziert, wenn die applizierte Kraft den hinterlegten Grenzwert überschreitet. Beim Überschreiten des Kraftgrenzwerts durch die gemessenen Kraftwerte wird der Kniescheibengreifer 1 automatisch und unmittelbar von der Steuereinheit 27 zurück in seine Initialposition bewegt. Nach der hierdurch erfolgenden automatischen Reduzierung der Auslenkung und der Kraft wird vom Gerät 20 eine neue Lernphase gestartet, in der die aufgewandte Kraft wieder allmählich erhöht wird. Die Messung der aufgewandten Kraft mittels der Kraftsensoren 34 und die Rückkopplung der gemessenen Kraftwerte an die Steuereinheit 27 stellen eine schmerzfreie Behandlung des Patienten sicher. Bei einem Überschreiten des Stromgrenzwerts für einen der Mo¬ torströme werden die Antriebseinheiten 25, 26 automatisch und unmittelbar von der Steuereinheit 27 deaktiviert, die Drehzahlsollwerte für die Motoren 28 auf Null gesetzt und die linearen Führungseinheiten 29 in den Freilauf ver- setzt.
In den Figuren 12 und 13 ist ein zweites Ausführungsbeispiel 51 eines erfindungsgemässen Kniescheibengreifers dargestellt, mit welchem eine Kniescheibe bewegt werden kann. Der Kniescheibengreifer 51 umfasst ein Haltelement 53, auf dessen Unterseite eine Kontaktfingereinrichtung 54 angeordnet ist. Die Kontaktfingereinrichtung 54 umfasst zwei auf gegenüberliegenden Seiten auf der Unterseite des Halteelements 53 angeordnete Kontaktfingereinheiten 54.1, die wenigstens jeweils einen, vor- zugsweise jeweils zwei, Kontaktfinger 55 umfassen. Zu den Kontaktfingern 55 bzw. eventuell vorgesehenen Schutzhauben für diese gilt das zum ersten Ausführungsbeispiel 1 des erfindungsgemässen Kniescheibengreifers oben Vorgetragene .
Die Kontaktfingereinrichtung 54 und somit die
Kontaktfingereinheiten 54.1 sind drehbar an dem Haltelement 53 angeordnet, sodass die Kontaktfingereinheiten 54.1 von einer Lage in Längsrichtung auf gegenüberliegenden Seiten der Querachse des Halteelements 53 (zur Bewe- gung der Kniescheibe in kranial-kaudaler Richtung bzw. in Längsrichtung) in eine Lage in Querrichtung auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse des Halteelements 53 (zur Bewegung der Kniescheibe in medial-lateraler Richtung bzw. in Querrichtung) bewegt werden können und vice versa. Hierzu ist die Kontaktfingereinrichtung 54 bevorzugt um wenigstens 90 Grad drehbar. Zur Drehung der Kontaktfingereinrichtung 54 weist das Halteelement 53 vor- zugsweise wenigstens eine, vorzugsweise zwei kreisbogen¬ förmige Öffnungen 56 auf. Auf der Oberseite des Halteele¬ ments 53 ist eine entsprechende Anzahl Griffe 52 zum Dre¬ hen der Kontaktfingereinrichtung 54 vorgesehen ist, wobei die einen oder mehreren Griffe 52 mit der Kontaktfinger- einrichtung 54 verbunden sind und vorzugsweise ein Griff 52 über eine Öffnung 56 mit der Kontaktfingereinrichtung 54 verbunden ist.
Jeder Kontaktfingereinheit 54.1 ist ein flui- discher Aktuator 59 zugeordnet, wobei der Begriff fluidisch sowohl „pneumatisch" als auch „hydraulisch" umfassen soll. Vorzugsweise handelt es sich um pneumatische Aktuatoren. Bei jedem fluidischen Aktuator 59 kann es sich beispielsweise um ein mit einem Fluid befüllbaren Kissen handeln, wobei jedes Kissen mehrere (vorzugsweise drei) nacheinander, d.h. sequentiell, angeordnete befüll- bare Kammern 59.1 umfassen kann. Die fluidischen Aktuatoren 59 sind vorzugsweise zwischen der jeweiligen Kontaktfingereinheit 54.1 und dem Rand des Halteelements 53 an- geordnet und wirken auf die jeweilige Kontaktfingerein- heit 54.1. Jede Kontaktfingereinheit 54.1 ist also auf einem fluidischen Aktuator 59 aufgebracht.
Die fluidische Aktuatoren 59 werden vorzugsweise über eine fluidische Pumpe 58 angetrieben bzw. mit Fluid befüllt, wobei die fluidische Pumpe 58 Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels 60 eines erfindungsgemässen Geräts zum Bewegen einer Kniescheibe ist. Das erfindungs- gemässe Gerät 60 ist als Blockschaltbild in Figur 14 dargestellt .
Figur 12 zeigt zusätzlich zu dem Kniescheibengreifer 51 die Beinhaltevorrichtung 63 des erfindungs- gemässen Geräts 60, wobei der Kniescheibengreifer 51 auf einer Beinschiene 64 der Beinhaltevorrichtung 63 montiert ist, welche Beinschiene 64 auf die Oberseite eines Beins aufbringbar ist. Die Beinschiene 64 weist vorzugsweise eine Öffnung für das Knie auf, oberhalb derer der Kniescheibengreifer 51 angeordnet ist, und Aufnahmen 65 und 66 für den Oberschenkel und für den Unterschenkel, an de¬ nen Oberschenkel und Unterschenkel anliegen können. Be¬ vorzugterweise kann der Winkel zwischen den Aufnahmen 65 und 66 verändert/eingestellt werden, was zu einer Ände- rung der Kniebeugung führt. Über die Einstellung des Win¬ kels zwischen den Aufnahmen 65 und 66 kann das Bein des Patienten für die therapeutische Bewegung der Kniescheibe angewinkelt oder auch wieder gestreckt werden. Zur Befes¬ tigung der Aufnahmen 65 und 66 und des Kniescheibengrei- fers 51 am Bein 49 eines Patienten sind Haltebänder 67 vorgesehen, die Teil der Beinhaltevorrichtung 63 bilden. Figur 12 zeigt den Kniescheibengreifer 51 zur besseren Darstellung beabstandet vom Bein 49 des Patienten.
Der Kniescheibengreifer 51 weist vorzugsweise eine Einstellvorrichtung 57 auf, mittels welcher die Höhe des Kniescheibengreifers 51 in Relation zum Knie eingestellt werden kann. Die Einstellvorrichtung 57 - und somit der mit ihr fest verbundene Kniescheibengreifer 51 - ist vorzugsweise um die Querachse schwenkbar, sodass die Stellung/Lage des Kniescheibengreifers 51 auf der Kniescheibe des Patienten optimiert werden kann. Der Kniescheibengreifer 51 und das Gerät 60 sind für sowohl für rechte als auch für linke Kniescheiben bzw. Beine einsetzbar. Für den Transport des Geräts 60 werden die Auf- nahmen 65, 66 der Beinhaltevorrichtung 63 vorzugsweise unterhalb des Kniescheibengreifers 51 zusammengeklappt bzw. heruntergeklappt.
Durch die Drehung der Kontaktfingereinrichtung 54 kann die Kniescheibe mittels der Kontaktfinger- einheiten 54.1 sowohl in kranial-kaudaler Richtung als auch in medial-lateraler Richtung mobilisiert werden. Für die Mobilisierung der Kniescheibe in einer der genannten Richtungen werden die Kontaktfingereinheiten 54.1 mittels der fluidischen Aktuatoren 59 entsprechend bewegt, wofür die fluidischen Aktuatoren 59 von einer fluidischen Pumpe 58 angesteuert werden, wobei je nach Bewegungsrichtung (hin oder her) einer der fluidischen Aktuatoren 59 mit Fluid gefüllt wird. Durch Einleitung von Fluid in einen der fluidischen Aktuatoren 59 wird dieser gefüllt und da¬ bei ausgedehnt und bewegt hierdurch die ihm zugeordnete Kontaktfingereinheit 54.1 in die Richtung seiner Ausdeh- nung, wodurch wiederum die Kniescheibe durch die Kraft¬ einwirkung von der Kontaktfingereinheit 54.1 in die entsprechende Richtung bewegt wird.
Wie bereits beschrieben kann die Kontaktfingereinrichtung 54 des Kniescheibengreifers 51 so gedreht werden, dass die Kontaktfingereinheiten 54.1 über die fluidischen Aktuatoren 59 erstens in kranial-kaudaler bzw. kaudal-kranialer Richtung (also in Längsrichtung hin und her) und zweitens in medial-lateraler Richtung (also in Querrichtung) hin- und her bewegbar sind, sodass die Kniescheibe in entsprechender Richtung mobilisiert werden kann. Die einen oder mehreren Kontaktfinger 55 der Kontaktfingereinheiten 5 .1 leiten die über die fluidischen Aktuatoren 59 eingeleitete Kraft gezielt auf die Kniescheibe weiter.
Figur 14 zeigt ein Blockschaltbild des erfin- dungsgemässen Geräts 60 zur Bewegung einer Kniescheibe. Das Gerät 60 umfasst eine Steuereinheit 67 zur Steuerung bzw. Regelung der von der fluidischen Pumpe 58 und den fluidischen Aktuatoren 59 gebildeten Antriebseinheit 68 für die Kontaktfingereinheiten 54.1, wobei die Steuereinheit 67 und die fluidische Pumpe 58 zum Schutz vorzugsweise in einem separaten, nicht dargestellten Gehäuse untergebracht sind. Die fluidische Pumpe 58 ist über Ventile 69 mit den fluidischen Aktuatoren 59 verbunden, die ebenfalls Teil der Antriebseinheit 68 bilden. Die Ventile 69 und die fluidische Pumpe 58 werden über Leistungselektronikeinheit (en) 70 von der Steuereinheit 67 angesteuert bzw. geregelt.
Die Steuereinheit 67 steuert/regelt die Bewe- gung der Kniescheibe über die Steuerung der fluidischen Pumpe 58, welche dann abhängig von der gewünschten Bewegungsrichtung Fluid in einen der fluidischen Aktuatoren 59 fördert, wobei mittels vorheriger Drehung der Kontakt¬ fingereinrichtung 54 um 90 Grad die Bewegung der Knie¬ scheibe in Längsrichtung oder in Querrichtung erfolgen kann. Durch das Versorgen eines fluidischen Aktuators 59 mit Fluid übt dieser Druck auf die ihm zugeordnete Kon¬ taktfingereinheit 54.1 aus und bewegt diese (und damit die Kniescheibe) in die gewünschte Richtung.
Es sind vorzugsweise Drucksensoreinheiten 71 vorgesehen, welche insbesondere den von den fluidischen Aktuatoren 59 ausgeübten Druck messen und den gemessenen Druckwert an einen Druckregler 72 übertragen, der den gemessenen Druckwert mit einem hinterlegten Soll-Druckwert vergleicht und insbesondere über ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 67 auf den Soll-Druckwert einre- gelt.' Ferner können die in Zusammenhang mit dem Kniescheibengreifer 1 und dem Gerät 20 beschriebenen Sensoren bzw. Sensoreinheiten oder zumindest einige davon vorgesehen sein. Die Energieversorgung des Geräts 60 kann wie für das Gerät 20 weiter oben beschrieben erfolgen. Ent- sprechendes gilt für die Bedienung bzw. eine externe Bedienoberfläche des Geräts 20. Ferner sind vorzugsweise lineare Sensoreinheiten/Linearsensoreinheiten 73 vorgesehen, die die Auslenkung der Kontaktfingereinheiten 54.1 messen und die gemessenen Werte an die Steuereinheit 67 übermitteln. Mittels der Drucksensoreinheiten 71 und der vorzugsweise zusätzlich vorgesehenen Linearsensoreinheiten 73 und der Überwachung und Auswertung der von diesen rückgekoppelten, gemessenen Werte durch die Steuereinheit 67 kann die Sicherheit der Verwendung des Geräts 60 für den Patienten sichergestellt werden.
Selbstverständlich kann auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel 1 eines erfindungsgemässen Kniescheibengreifers und bei dem ersten Ausführungsbeispiel 20 eines erfindungsgemässen Geräts zum Bewegen einer Knie- scheibe, wie sie in den Figuren 1 bis 8 dargestellt sind, eine Bewegung des Kniescheibengreifers 1 mittels fluidischer Pumpe und fluidischer Aktuatoren vorgesehen sein, wie in Bezug auf das zweite Ausführungsbeispiel 51 eines erfindungsgemässen .Kniescheibengreifers und das zweite Ausführungsbeispiel 60 eines Geräts zum Bewegen einer Kniescheibe gemäss Figuren 12 bis 14 vorgesehen. Entspre- chend können auch bei dem Kniescheibengreifer 51 und dem Gerät 60 eine oder mehrere Antriebseinheiten für die Kon¬ taktfingereinheiten 54.1 vorgesehen sein, die jeweils ei¬ nen Motor, insbesondere einen Elektromotor, und eine lineare Führungseinheit umfassen. Auch kann das Gerät 20 eine Beinhaltevorrichtung, wie sie in Figur 12 dargestellt ist, aufweisen. Entsprechend kann das Gerät 60 eine Beinhaltevorrichtung, wie sie in Figur 8 dargestellt ist, aufweisen.
Bei dem in Bezug auf das in Figur 7 darge- stellte Flussdiagramm beschriebene Verfahren, erfolgt bei dem Kniescheibengreifer 51 und dem Gerät 60 zwischen einem Wechsel der Bewegungsrichtung für die Kniescheibe von Längsrichtung zu Querrichtung oder vice versa eine Drehung der Kontaktfingereinrichtung 54 um 90 Grad. Ferner sind nur eine Antriebseinheit 68 und nur eine Kontaktfingereinheit 54.1 vorhanden, die vorteilhafterweise sowohl für die Mobilisierung der Kniescheibe in Längsrichtung als auch (durch die Drehung) für die Mobilisierung der Kniescheibe in Querrichtung eingesetzt werden können.
Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausgestaltungen bzw. Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Kniescheibengreifer für eine Kniescheibe gekennzeichnet durch ein Halteelement (3; 53) und eine Kontaktfingereinrichtung (4; 54), wobei die Kontaktfin¬ gereinrichtung (4; 54) auf der Unterseite des Halteele¬ ments (3; 53) angeordnet ist, wobei die Kontaktfingerein¬ richtung (4; 54) wenigstens zwei Kontaktfingereinheiten (4.1, 4.2; 54.1) umfasst, die auf gegenüberliegenden Seiten des Halteelements (3; 53) angeordnet sind und wobei die Kontaktfingereinrichtung (4; 54) derart ausgestaltet ist, dass die Kniescheibe mittels der Kontaktfingereinheiten (4.1, 4.2; 54.1) in kranial-kaudaler und in medial-lateraler Richtung bewegbar ist.
2. Kniescheibengreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfingereinheiten (4.1, 4.2; 54.1) einen oder mehrere Kontaktfinger (10; 55) aufweisen'.
3. Kniescheibengreifer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Kontaktfinger (10; 55), die weiter von dem Halteelement (3; 53) entfernt sind, kugelförmig ausgestaltet sind.
4. Kniescheibengreifer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfinger (10; 55) der Kontaktfingereinheiten (4.1, 4.2; 54.1) an den vom Halteelement (3; 53) entfernten Enden mit Schutzhauben versehen sind.
5. Kniescheibengreifer nach Anspruch 4, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Schutzhauben Silikon als Material umfassen.
6. Kniescheibengreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kontaktfingereinrichtung (4) zwei in Längsrichtung auf gegenüberliegenden Seiten der Querachse (9) des Halteelements (3) angeordnete Kontaktfingerein- heiten (4.1) umfasst, welche in Längsrichtung verstellbar sind und der Bewegung der Kniescheibe in kranial-kaudaler Richtung dienen, und dass
- die Kontaktfingereinrichtung (4) zwei in Querrichtung auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse (8) des Halteelements (3) angeordnete Kontaktfingereinheiten (4.2) umfasst, welche in Querrichtung verstellbar sind und der Bewegung der Kniescheibe in medial-lateraler Richtung dienen.
7. Kniescheibengreifer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längsrichtung angeordneten Kontaktfingereinheiten (4.1) jeweils zwei Kontaktfinger (10) aufweisen, die auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse (8) des Halteelements (3) angeordnet sind.
8. Kniescheibengreifer nach Anspruch 6 oder
7, dadurch gekennzeichnet, dass die in Querrichtung angeordneten Kontaktfingereinheiten (4.2) jeweils einen Kontaktfinger (10) aufweisen, der insbesondere auf der Querachse (9) des Halteelements angeordnet ist.
9. Kniescheibengreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfingereinrichtung (54) drehbar an dem Halteelement (53) angeordnet ist, sodass die Kontaktfingereinrichtung (54) um eine Achse, die senkrecht zu der Längsachse des Halteele- ments (53) und senkrecht zu der Querachse des Haltelements (53) ist, drehbar ist, wobei die Kontaktfingerein- richtung (54) zwei Kontaktfingereinheiten (54.1) umfasst, die auf gegenüberliegenden Seiten des Haltelements (53) angeordnet sind.
10. Kniescheibengreifer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktfingereinheit (54.1) zwei Kontaktfinger (55) aufweist.
11. Kniescheibengreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontaktfingereinheit (54.1) ein fluidischer Aktuator (59) zugeordnet ist.
12. Kniescheibengreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfingereinheiten (4.1, 4.2) in der Höhe verstellbar an dem Halteelement (3) angeordnet sind.
13. Kniescheibengreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Griff (2; 52) zum Führen des Kniescheibengreifers (1) und/oder zum Drehen der Kontaktfingereinrichtung (54) vorgesehen ist, welcher Griff (2; 52) auf der Oberseite des Halteelements (3; 53) angeordnet ist.
14. Kniescheibengreifer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Griff (2) mittig auf der Oberseite des Halteelements (3) angeordnet ist.
15. Kniescheibengreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er derart ausgestaltet ist, dass er an einen Adapter (21) angeschlossen werden kann.
16. Gerät zum Bewegen einer Kniescheibe mit einem Kniescheibengreifer (1; 51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Beinhaltevorrichtung (23; 63) , dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Antriebseinheiten (25, 26; 68) für die Bewegung der Kontaktfingereinheiten (4.1, 4.2; 54.1) und eine Steuereinheit (27; 67) zur Steuerung der einen oder mehreren Antriebseinheiten (25, 26; 68) vorgesehen sind.
17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die einen oder mehreren Antriebseinheiten (25, 26) jeweils einen Motor (28) und eine lineare Führungseinheit (29) aufweisen.
18. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die einen oder mehreren Antriebseinheiten
(68) eine fluidische Pumpe (58) und einen fluidischen Ak- tuator (59) und insbesondere ein oder mehrere Ventile
(69) umfassen.
19. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Antriebseinheit (25) für die Bewegung in kranial-kaudaler Richtung und eine zweite An- triebseinheit (26) für die Bewegung in medial-lateraler Richtung vorgesehen ist.
20. Gerät nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass lineare Sensoreinheiten (32; 73) zur Messung der Auslenkung des Kniescheibengreifers (1) bzw. der Kontaktfingereinheiten (54.1) und/oder dass Kraftsensoren (34) und/oder Drucksensoreinheiten (71) zur Messung der durch den Kniescheibengreifer (1) bzw. den Kontaktfingereinheiten (4.1, 4.2; 54.1) ausgeübten Kraft vorgesehen sind.
21. Gerät nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Beinhaltevorrichtung (23; 63) höhenverstellbar und/oder in ihrer Neigung verstellbar und/oder für verschiedene Kniebeugungen ein- stellbar ist.
22. Gerät nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstellvorrichtung (24; 57) für den Kniescheibengreifer (1; 51) vorgesehen ist, mittels der die Höhe des Kniescheibengreifers (1; 51) verstellt werden kann.
23. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (24; 57) schwenkbar ist.
24. Gerät nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktivierungstaste vorgesehen ist, mittels welcher das Gerät (20; 60) in eine Lernphase versetzt werden kann.
25. Verfahren zum Einstellen eines Geräts zum Bewegen einer Kniescheibe nach Anspruch 24, dadurch ge- kennzeichnet, dass
- das Gerät (20; 60) durch Betätigen der Aktivierungstaste in eine Lernphase versetzt wird,
- mittels der Steuereinheit (27; 67) die Kontaktfingereinheiten (4.1; 54.1) über eine Antriebseinheit (25; 68) in kranial-kaudaler Richtung auf den Kopf des Patienten zu bewegt werden, bis der Patient die Aktivierungstaste betätigt, wobei der Wert der im Zeitpunkt der Betätigung der Aktivierungstaste auf die Kniescheibe aus¬ geübten Kraft und/oder der Wert der maximalen Auslenkung des Kniescheibengreifers (1; 51) bzw. der Kontaktfinger- einheiten (4.1, 4.2; 54.1) direkt oder indirekt im Gerät (20, 60) gespeichert werden,
- mittels der Steuereinheit (27; 67) die Kon¬ taktfingereinheiten (4.1; 54.1) über eine Antriebseinheit (25; 68) in kranial-kaudaler Richtung auf das dem Kopf gegenüberliegende Körperende des Patienten zu bewegt wer- den, bis der Patient die Aktivierungstaste betätigt, wobei der Wert der im Zeitpunkt der Betätigung der Aktivierungstaste auf die Kniescheibe ausgeübten Kraft und/oder der Wert der maximalen Auslenkung des Kniescheibengreifers (1; 51) bzw. der Kontaktfingereinheiten (4.1, 4.2; 54.1) direkt oder indirekt im Gerät (20, 60) gespeichert werden,
- mittels der Steuereinheit (27; 67) die Kontaktfingereinheiten (4.2; 54.1) über eine Antriebseinheit (26; 68) in medial-lateraler Richtung aus einer Initial- position zur vom Patienten aus gesehen linken Körperseite des Patienten bewegt werden, bis der Patient die Aktivierungstaste betätigt, wobei der Wert der im Zeitpunkt der Betätigung der Aktivierungstaste auf die Kniescheibe ausgeübten Kraft und/oder der Wert der maximalen Auslenkung des Kniescheibengreifers (1; 51) bzw. der Kontaktfingereinheiten (4.1, 4.2; 54.1) direkt oder indirekt im Gerät (20, 60) gespeichert werden, und
- mittels der Steuereinheit (27; 67) die Kontaktfingereinheiten (4.2; 54.1) über eine Antriebseinheit (26; 68) in medial-lateraler Richtung aus der Initialposition zur vom Patienten aus gesehen rechten Körperseite des Patienten bewegt werden, bis der Patient die Aktivierungstaste betätigt, wobei der Wert der im Zeitpunkt der Betätigung der Aktivierungstaste auf die Kniescheibe aus- geübten Kraft und/oder der Wert der maximalen Auslenkung des Kniescheibengreifers (1; 51) bzw. der Kontaktfinger- einheiten (4.1, 4.2; 54.1) direkt oder indirekt im Gerät (20; 60) gespeichert werden.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfingereinrichtung (54) zwi- sehen der Bewegung der Kontaktfingereinheiten (54.1) in kranial-kaudaler Richtung und der Bewegung der Kontaktfingereinheiten (54.1) in medial-lateraler Richtung um 90 Grad gedreht wird und vice versa.
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