WO2018019836A1

WO2018019836A1 - Orthese

Info

Publication number: WO2018019836A1
Application number: PCT/EP2017/068777
Authority: WO
Inventors: Alexander Hardt; Jürgen Kraus
Original assignee: Otto Bock Healthcare Gmbh
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2018-02-01
Also published as: US20180028806A1; DE102016114074A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Orthese mit einer ersten Schiene (10), die eine Befestigungseinrichtung (15) zur Festlegung der ersten Schiene (10) an einem ersten Körperteil aufweist und über ein Gelenk (12) mit einer zweiten Schiene (20) verbunden ist, die im angelegten Zustand der Orthese (1) an einem zweiten Körperteil anliegt, wobei zumindest eine Elektrostimulationseinrichtung (40) an der Orthese (1) befestigt ist.

Description

Orthese

Die Erfindung betrifft eine Orthese mit einer ersten Schiene, die eine Befestigungseinrichtung zur Festlegung der ersten Schiene an einem ersten Körperteil aufweist und über ein Gelenk mit einer zweiten Schiene verbunden ist, die im angelegten Zustand der Orthese an einem zweiten Körperteil anliegt.

Orthesen sind orthopädietechnische Einrichtungen, die an dem Körper getragen werden, beispielsweise an einer Gliedmaße, einem Körperteil oder an dem Rumpf, und über Befestigungselemente und Befestigungseinrichtungen wie Gurte, Manschetten oder Klammern an der jeweiligen Gliedmaße oder dem Körperteil festgelegt werden. Die Befestigungseinrichtungen können beispielsweise über Schnallen oder Klettverschlüsse verschlossen werden, um eine individuell an dem Orthesen- träger angepasste Festlegung an der jeweiligen Gliedmaße oder dem Körperteil zu erreichen. Orthesen dienen grundsätzlich zur Unterstützung, Stabilisierung, AbStützung oder auch Bewegungseinschränkungen der jeweiligen Gliedmaße oder Gelenke, können aber ebenso zur Korrektur von Fehlstellungen, zur Führung der Körperteile, zur korrekten Ausrichtung oder Beibehaltung einer bestimmten Orientierung sowie zum Schutz von Gelenken und Gliedmaßen oder Körperteilen eingesetzt und ausgebildet werden.

Im Bereich der unteren Extremitäten sind Orthesen beispielsweise als Knie-Knö- chel-Fuß-Orthese (KAFO) oder als Knöchel-Fuß-Orthese (AFO) ausgebildet und dienen beispielsweise zur Verringerung der Auswirkung einer Schwächung oder eines Ausfalls der Fußhebemuskulatur. Dazu kann ein federbelastendes Gelenk im Bereich des natürlichen Knöchelgelenkes vorgesehen sein, das eine Fußplatte gegenüber einer Unterschenkelschiene vorspannt, um in der Schwungphase eine Dorsalflexion durchzuführen, so dass weiterhin ein Durchschwingen des Fußes möglich ist, ohne dass die Zehen oder die Fußspitze auf dem Boden schleifen. Statt eines federbelasteten Gelenkes kann auch eine Feder die Fußplatte mit der Unterschenkelschiene verbinden. Aus der EP 2 563 300 B1 ist eine Orthese zur Korrektur einer Beinfehlstellung bekannt, mit einem Auflageschenkel, der einen Fuß einer Person untergreift und einen Kontakt mit einer Lauffläche, also entweder einer Sohle oder einem Fußboden herstellt. Die Orthese weist eine seitlich neben dem Bein angeordnete, nach oben ragende Schienenanordnung auf, die mit einer Befestigungseinrichtung mit dem Unterschenkel der Person verbindbar ist, wobei ein bei Belastung starres Winkelstück am Übergang von dem Auflageschenkel zu der Schienenanordnung ausgebildet ist. Die Schienenanordnung ist durch ein etwa in Höhe des natürlichen Knöchelgelenkes angeordnetes Drehgelenk in einen zur seitlichen Anlage an dem Fuß vorgesehenen Anlageschenkel und in eine zur seitlichen Anlage an dem Unterschenkel vorgesehene Schiene unterteilt. Die Schiene ist als federndes Element ausgebildet. Über ein aus einer eingestellten Vorspannung des federnden Elementes relativ zu dem Unterschenkel resultierendes Drehmoment wird eine seitlich wirkende Korrekturkraft auf den Unterschenkel ausgeübt. Sofern keine Vorspannung des federnden Elementes relativ zu dem Unterschenkel eingestellt wird, dient eine solche AFO als Führungsschiene, bei der eine Plantarflexion und Dorsalflexion des Fußes möglich ist, also eine Bewegung des Fußes in der Sagittal- ebene erfolgen kann. Eine Verschwenkung in Medial- oder Lateralrichtung wird jedoch verhindert oder zumindest behindert. Gegen eine Pronation oder Supination des Fußes wird ein Widerstand bereitgestellt, so dass eine Bewegung in der Frontalebene verhindert oder behindert wird.

Die WO 03/003953 A1 betrifft einen einstellbares Flexions- und Extensionsan- schlag einer Orthese, die als Bodenreaktionsorthese ausgebildet ist. Es sind Sensoren vorgesehen, die ein Auftreten eines Patienten detektieren. Über die Sensoren wird eine funktionale Elektrostimulation eingeschaltet oder ausgeschaltet.

Die US 5,121 ,747 A betrifft eine Hybridorthese, um die Bewegung eines Querschnittsgelähmten zu unterstützen. Die Orthese weist eine Gelenkverriegelung, Sensoren sowie Elektroden zur Stimulation einer Extensions- und Flexionsbewegung auf. Zur Auslösung eines Stimulationssignals wird die Position des Bodenre- aktionskraftvektors mechanisch über ein Band bestimmt, das an einem Kniescheibenpolster anliegt. Übersteigt die Spannung des Bandes einen vorbestimmten Wert, wird eine Elektrode zur Stimulierung des Quadrizeps aktiviert. Die Elektrode ist unmittelbar auf der Haut aufgeklebt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Orthese bereitzustellen, die leicht anlegbar ist, eine ausreichende Führung bereitstellt und gleichzeitig eine effektive Elektrostimulation ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Orthese mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren offenbart.

Die erfindungsgemäße Orthese mit einer ersten Schiene, deren Befestigungseinrichtung zur Festlegung der Schiene an einem ersten Körperteil aufweist und über ein Gelenk mit einer zweiten Schiene verbunden ist, die im angelegten Zustand der Orthese an einem zweiten Körperteil anliegt, sieht vor, dass zumindest eine Elektrostimulationseinrichtung an der Orthese befestigt ist. Durch die Befestigung der Elektrostimulationseinrichtung an der Orthese wird der Stimulationspunkt, der durch die Elektroden gebildet wird, eindeutig und reproduzierbar festgelegt und definiert. Zusammen mit dem Anlegen der Orthese ist es möglich, die Elektrostimulationseinrichtung und die für die Elektrostimulation notwendigen Elektroden reproduzierbar an genau der gewünschten Position an des Körperteils anzuordnen und dort zusammen mit der Orthese zu fixieren. Durch eine Kombination einer Orthese mit einer funktionellen Elektrostimulation und der Befestigung der Elektrostimulationseinrichtung an der Orthese, insbesondere der Elektroden zur Stimulierung der noch vorhandenen Muskulatur, werden einerseits die Führung der Körperteile zueinander über den Schienenaufbau sichergestellt und andererseits die Bewegungsfunktionen wie Fußhebung, Kniestabilisierung oder Flexion und Extension über die funktionelle Elektrostimulation gewährleistet. Neben der Stabilisierung durch die Schienenanordnung erfolgt zusätzlich eine Stabilisierung der Bewegung und Gelenke über die Muskelstimulation und darüber hinaus eine verbesserte Funktionalität durch eine verbesserte Bewegungsausführung. Die erfindungsgemäßen Orthesen können bei Patienten mit neurologischen Schäden und bei orthopädischen Sekundärschäden wie zum Beispiel Arthrose vorteilhaft eingesetzt werden. Neurologische Patienten haben oftmals Dysbalancen, beispielsweise im oberen Sprunggelenk, was zu einer verstärkten Supination oder verringerten Pronation führt. Dies birgt die Gefahr eines Inversionstraumas beim Gehen, was mit der erfindungsgemäßen Orthese verhindert werden kann. Dazu wird über die Elektrostimulation das instabile Sprunggelenk in Supinations-/Prona- tionsrichtung stabilisiert, jedoch in Plantar-/Dorsalrichtung freigegeben, um ein sicheres und natürlichen Gehen zu ermöglichen.

Da eine präzise Steuerung der Stimulation schwierig sein kann und viele Störgrößen auftreten können, dient die Orthese als Stabilisierungsinstrument, als Führungsinstrument sowie als Bewegungsbegrenzungseinrichtung und hat die Aufgabe, den Unzulänglichkeiten bei der Stimulation entgegen zu wirken. Fällt das Stimulationssystem aus oder funktioniert nicht so wie gewünscht, wird durch die Orthese eine korrekte Zuordnung der Körperteile oder Gliedmaßen zueinander weiterhin sichergestellt.

Über die Stimulation ist es möglich, neuronale oder muskuläre Probleme zu beheben, beispielsweise bei einem sogenannten Drop-Foot nach einem Schlaganfall oder einem Bandscheibenvorfall. Die funktionale Elektrostimulation behebt somit die primäre Indikation, während die Orthese Sekundärschäden vorbeugt oder diese kompensiert, indem Instabilitäten ausgeglichen und Schäden im oder am Gelenk kompensiert oder verhindert werden. Als primäre Schäden werden dabei diejenigen Schäden definiert, die eine größere Auswirkung haben.

Weiterhin ist es möglich, durch die unterschiedliche Anregung von Muskeln die muskuläre Balance zu beeinflussen und alleine oder in Verbindung mit der Orthese die Zuordnung der Körperteile zueinander zu beeinflussen. Durch eine Stimulation der lateralen Muskulatur kann beispielsweise einer medialen Arthrose begegnet werden, durch eine Stimulation medialer Muskulatur kann eine laterale Arthrose behandelt, korrigiert oder ausgeglichen werden. Somit ist es möglich, alleine oder in Verbindung mit der entsprechenden Ausgestaltung der Orthese, Fehlstellungen von Körperteilen zueinander zu kompensieren oder Beschwerden bei Arthrosen zu therapieren.

Während die Orthese stabilisiert und führt, werden zudem die ortsständigen Elektroden oder Elektrodenanordnungen reversibel und wiederholbar an den vorbestimmten Orten der Körperteile anlegbar. Über die Führung der Orthese werden mögliche Folgeschäden einer alleinigen Stimulation vermieden, insbesondere eine Hyperextension oder ein Überdehnen von Bändern.

Die Orthese kann Befestigungseinrichtungen sowohl an der ersten Schiene als auch der zweiten Schiene aufweisen. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass eine Befestigungseinrichtung nur an einer ersten Schiene, beispielsweise einer Unterschenkelschiene, angeordnet ist, während die zweite Schiene als Fußteil oder Fußbügel ausgebildet ist, so dass deren Festlegung über eine Anordnung in einem Schuh erfolgt. Ebenso ist es auch möglich, dass beide Schienen eine Befestigungseinrichtung aufweisen, so dass jeweils eine Schiene an jeweils einem Körperteil, die über ein natürliches Gelenk miteinander verbunden sind, festgelegt wird. Neben der Ausgestaltung als AFO kann eine Orthese mit einem Gelenk und zwei Schienen auch als reine Knieorthese ausgebildet sein, bei der sich das Or- thesengelenk auf der Höhe des natürlichen Kniegelenkes befindet und sich die Schienen von dem Gelenk in Proximal- und Distalrichtung entlang des Oberschenkels und des Unterschenkels erstrecken.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine dritte Schiene mit einer der anderen Schienen über ein Gelenk verbunden ist, die im angelegten Zustand der Orthese an einem weiteren, dritten Körperteil anliegt. Dadurch ergibt sich insbesondere eine Ausgestaltung der Orthese als KAFO, bei der die erste Schiene an einem Unterschenkel festlegbar ist, die zweite Schiene ein Fußteil o- der einen Fußbügel darstellt und die dritte Schiene als Oberschenkelschiene ausgebildet ist und über das zweite Gelenk, das Orthesenkniegelenk, mit der ersten Schiene verbunden ist. Sofern weitere Schienen gelenkig miteinander verbunden sind, bietet sich der Einsatz in einer Ganzbeinorthese mit Hüftfassung, eine sogenannten HKAFO (hip-knee-ankle-foot-orthosis) an. Die zweite Befestigungseinrichtung zur Festlegung einer weiteren Schiene, neben der ersten Schiene, an einem anderen Körperteil ist bevorzugt an der dritten Schiene vorgesehen, um eine Ganzbeinorthese oder KAFO sicher an einem Bein festlegen zu können. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass drei oder mehr Befestigungseinrichtungen an der Orthese vorgesehen sind. Beispielsweise können mehrere Befestigungseinrichtungen an einer Schiene angeordnet sein, ebenso kann über dem Fußteil oder der Fußbügel eine Befestigungseinrichtung vorhanden sein, um diesen an dem Fuß unterhalb des Knöchels festzulegen.

Die Elektrostimulationseinrichtung, insbesondere mit den Elektrostimulationselekt- roden, ist in einer Weiterbildung der Erfindung an einer Schiene und/oder einer Befestigungseinrichtung festgelegt. Es können mehrere Elektrostimulationseinrich- tungen vorhanden sein, beispielsweise um unterschiedliche Muskelgruppen zu stimulieren oder zu aktivieren. Durch die Anordnung und Festlegung der Elektrostimulationseinrichtung an einer Schiene ist es möglich, die Position der Elektrostimulationseinrichtung relativ zu dem zu stimulierenden Muskel festzulegen. Die Elektrostimulationseinrichtung kann innerhalb des Überdeckungsbereiches der Schiene angeordnet sein, so dass die Elektrostimulationseinrichtung direkt an der Schiene fixierbar ist. Dies limitiert jedoch die Möglichkeiten der Positionierung der Elektroden.

Es besteht weiterhin die Möglichkeit, dass die Elektrostimulationseinrichtung an Halteelementen oder dergleichen an der Schiene festgelegt ist, beispielsweise in Gestalt von Bügeln, Spangen, Manschetten oder Gurten. Die Befestigungseinrichtungen und/oder Halteelemente können verschieblich und/oder verdrehbar an der jeweiligen Schiene gelagert sein. Dadurch ist es möglich, auch weiter von der Schiene entfernt liegende Muskeln oder Aktivierungspunkte zu erreichen. Sofern die Befestigungseinrichtung und/oder das Halteelement verschieblich an der Schiene gelagert sind, besteht die Möglichkeit, diese daran in der gewünschten Stellung zu fixieren. Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass die Elektrostimulationseinrichtung, insbesondere die Elektroden, verschieblich, insbesondere längsverschieblich an der Schiene oder den Schienen gelagert bleiben, jedoch aufgrund der Befestigung an den Schienen eine feste Zuordnung zu der Oberfläche des Körperteils erhalten bleibt. Dazu können auf der Innenseite der Elektroden, der Befestigungseinrichtung und/oder der Halteelemente Haftmittel angeordnet sein, die ein Verrutschen auf der Hautoberfläche verhindern. Auch kann durch die Befestigungseinrichtung selbst eine feste Zuordnung der Elektrostimulationseinrichtung zu der Hautoberfläche sichergestellt werden, beispielsweise durch einen beim Anlegen aufgebrachten Anpressdruck oder eine Oberflächenausgestaltung. Durch eine Verlagerbar- keit der Elektrode relativ zu der Schiene im angelegten Zustand können Relativbe wegungen aufgrund von Fluchtungsfehlern zwischen den Gelenkachsen und den Achsen der natürlichen Gelenke ausgeglichen werden. Bei einem Anlegen der Or- these befinden die Elektroden sich jedoch auf dem zugeordneten Platz und ermöglichen eine korrekte Zuordnung der Elektroden zu den gewünschten Stimulationspunkten auf der Hautoberfläche.

Vorteilhafterweise wird eine Elektrostimulationseinrichtung in Kombination mit einer Befestigungseinrichtung zur Festlegung einer der Schienen an einem Körperteil eingesetzt, so dass innerhalb der Befestigungseinrichtung die Elektrostimulationseinrichtung, insbesondere die Stimulationselektrode oder die Stimulationselekt roden, angeordnet ist. Die Befestigungseinrichtung umgreift das Körperteil bevorzugt umfänglich, zumindest teilumfänglich und kann als Spange, Gurt, Klammer oder dergleichen ausgebildet sein. Sie kann federnd ausgebildet oder gelenkig ausgebildet sein, um eine Umfangsveränderung leicht bewirken zu können. Bevor zugt ist die Befestigungseinrichtung einhändig betätigbar, beispielsweise indem eine flexible Spange teilumfänglich um das Körperteil gelegt und anschließend über einen Klettverschluss, einen Knebelverschluss, einen elastischen Gurt oder einen Drehverschluss vollumfänglich geschlossen und an das Körperteil ange- passt daran festgelegt zu werden.

Die Elektrostimulationseinrichtung weist zumindest eine Elektrode, insbesondere Oberflächenelektrode, auf, die auf der Innenseite der Schiene, dem Haltelement oder einer Befestigungseinrichtung angeordnet ist, so dass diese direkt auf der Hautoberfläche des jeweiligen Körperteils im Bereich der zu stimulierenden Muskulatur aufliegt. Die Elektrostimulationseinrichtung kann auch zumindest eine Elektrodenanordnung aufweisen, wobei Elektrodenanordnungen paarweise Elektroden aufweisen. Wird nachfolgend von Elektroden gesprochen, gelten die Ausführungen entsprechend für Elektrodenanordnungen. Die Elektrostimulationseinrichtung ist mit einer Steuereinheit gekoppelt, die in Abhängigkeit von der Raumlage, Bewegungsdaten der jeweiligen Schiene oder Gliedmaße oder des Körperteils, beispielsweise Beschleunigung, Belastung, Winkelstellung oder Kontaktsensoren die Elektroden aktiviert, um die jeweilige Muskulatur über ein Stimulationssignal anzuregen. Die Sensoren können auch an dem unversorgten, kontralateralen Bein angeordnet sein, um dort auf der Grundlage der Bewegungsdaten des gesunden Beines eine Steuerung zu initiieren.

Die Schienen sind bevorzugt frei um eine durch das Gelenk gebildete Schwenkachse verschwenkbar. Die Schwenkachse ist bevorzugt in Richtung der natürlichen Gelenkachse des jeweils zugeordneten natürlichen Gelenks orientiert, um eine nach Möglichkeit störungsfreie Bewegung des Gelenkes in bevorzugt nur einer Ebene zu gewährleisten. Die anderen Bewegungsebenen können eingeschränkt oder blockiert werden, so dass eine präzise Führung der Gliedmaßen o- der Körperteile zueinander durch die Orthese bereitgestellt wird. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die jeweilige Orthese als Korrekturorthese ausgebildet ist und über eine Vorspannung auf die Orientierung der Gliedmaßen oder Körperteile zueinander einwirkt. Das Gelenk selbst weist bevorzugt keinen Bewegungswiderstand auf, so dass eine freie Verschwenkung um die bevorzugt feststehende Schwenkachse ermöglicht wird. Insbesondere sind keine Federelemente innerhalb des Gelenkes vorgesehen, um eine Schiene gegenüber der anderen Schiene in einer bestimmten Richtung vorzuspannen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Schiene als ein einen Fuß untergreifendes Fußteil und die erste Schiene als Unterschenkelschiene ausgebildet. Die Unterschenkelschiene ist bevorzugt lateral an der Gliedmaße oder dem Körperteil, vorliegend am Unterschenkel, angeordnet. Alternativ dazu ist es möglich, dass die Unterschenkelschiene medial angeordnet ist und an der Innenseite des Unterschenkels anliegt. Grundsätzlich ist es auch möglich, zwei einander gegenüberliegende Unterschenkelschienen vorzusehen, die jeweils auf der Höhe des natürlichen Knöchelgelenkes in einem Gelenk geführt sind, um eine verbesserte Führung bereitzustellen und eine Verkippung des Fußes relativ zu dem Unterschenkel in der Frontalebene zu unterbinden. Das Gelenk oder die Gelenke können auf der Höhe des natürlichen Knöchelgelenkes angeordnet sein, um eine leichte Verschwenkbarkeit ohne Beeinträchtigung der Schwenkbewegung der Gliedmaße oder Körperteile zueinander zu ermöglichen.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die dritte Schiene als Oberschenkelschiene ausgebildet ist und sich das zweite Kniegelenk auf der Höhe des natürlichen Kniegelenkes befindet, um auch hier eine ungehinderte Schwenkbewegung des Unterschenkels relativ zu dem Oberschenkel zu ermöglichen. Auch bei einer solchen Ausgestaltung ist eine beidseitige, medial-laterale Anordnung der Oberschenkelschiene an dem Oberschenkel möglich, so dass Unterschenkel und Oberschenkel jeweils durch zwei Schienen medial und lateral eingefasst sind.

Die Schienen stellen eine Führung der Gliedmaße und Körperteile in medial-late- ral-Richtung bereit, verhindern eine Fehlorientierung der Gliedmaße und Körperteile zueinander und ermöglichen eine geführte Bewegung innerhalb derjenigen Schwenkebenen, die durch die Schienen um die jeweilige Gelenkachse herum definiert werden.

Die Schienen können reversibel in ihrer Neigung zueinander einstellbar sein. Dies kann entweder durch eine plastische Verformung der Schienen oder durch eine mehrteilige Ausgestaltung der Schienen als Schienenelemente geschehen, wobei die Schienenelemente gebogen ausgeführt sind und mit einer Neigung in jeweils dafür vorgesehene Aufnahmen in den Endbereichen der Schienenelemente angeordnet sind. Durch Lösen der Schienenelemente in den Aufnahmen, jeweiliges Verdrehen und Fixieren ist es möglich, die jeweilige Schienenneigung an den Patienten anzupassen. Somit kann eine vorgefertigte Orthesenkomponente leicht an den jeweiligen Nutzer angepasst werden. Ebenso ist es möglich, durch ein gezieltes Verstellen der Schienenneigung relativ zu der Gelenkeinrichtung oder zu den Schienen untereinander eine Vorspannung der Orthese auf die Gliedmaße oder Körperteilen im angelegten Zustand einzustellen, um eine Ausgestaltung der Orthese als Korrekturorthese zu bewirken.

An der Schiene und/oder der Befestigungseinrichtung bzw. den Befestigungseinrichtungen können Markierungen oder vorab festgelegten Befestigungselemente für die Elektrostimulationseinrichtungen, insbesondere für die Elektroden, angeordnet sein, um nach dem Festlegen der jeweils geeignetsten Position der Elektro- stimulationseinrichtung oder der Elektrode für den jeweiligen Muskel die einmal aufgefundene Stellung der Elektrode bzw. der Elektrostimulationseinrichtung an der Orthese einfach wiederzufinden, sollte eine Verstellung erfolgen. Diese Markierungen können in regelmäßigen Abständen entlang der Schiene angeordnet sein, beispielsweise um eine Höhenverstellung zu ermöglichen. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Befestigungseinrichtung längsverschieblich oder verdrehbar an der jeweiligen Schiene anzubringen. Es kann nach dem Anlegen der Orthese in dem vorab eingestellten Zustand eine Verriegelung gelöst werden, so dass eine Relativbewegung zwischen der Befestigungseinrichtung und der Schiene möglich ist, beispielsweise um ein Verlagern aufgrund von Exzentrizitäten bei den Achsen und den Befestigungseinrichtungen entlang der Schiene oder einer Befestigungseinrichtung zu ermöglichen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Gelenke oder Schienen Anschläge aufweisen, über die eine Begrenzung der Bewegung gewährleistet wird. Die Anschläge und damit die maximal möglichen Bewegungswinkel sind bevorzugt einstellbar, so dass eine individuelle Anpassung an den Patienten oder an einen Therapieverlauf möglich ist. Die Anschläge verhindern, dass bei einer Stimulation der Muskulatur eine ungewollte Kontraktionsintensität zu Schädigungen führt oder eine Hyperflexion oder Hyperextension auftritt. Darüber hinaus werden durch die Orthese die Körperteile in einer Ebene zueinander geführt, so dass wäh- rend der Bewegung die Zuordnung der Körperteile in dieser Ebene zueinander bestehen bleibt, unabhängig davon ob und wie intensiv eine Elektrostimulation erfolgt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten. Es zeigen:

Figur 1 - eine AFO in Frontalansicht;

Figur 2 - eine Variante der Figur 1 in Seitenansicht;

Figur 3 - eine weitere Ausgestaltung einer AFO;

Figur 4 - eine Ausgestaltung der Orthese als KAFO;

Figur 5 - eine Ausgestaltung der Orthese als Hüft-Oberschenkelorthese;

Figur 6 - eine Variante der Figur 5 mit einem Flexionsanschlag; sowie

Figur 7 - eine Bewegungsstudie einer knieübergreifenden Orthese.

Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Orthese 1 mit einer ersten Schiene 10 in Gestalt einer Unterschenkelschiene, die über eine Befestigungseinrichtung 15 in Gestalt einer teilumlaufenden Manschette an einem Unterschenkel 2 festgelegt ist. Die Manschette 15 wird teilumfänglich an dem Unterschenkel 4 festgelegt, indem die Manschette 15 aufgeweitet und um den Unterschenkel 2 herumgelegt wird und diesen dann frontal sowie medial und lateral umschließt. Rückwärtig ist ein Freiraum ausgebildet, so dass die Manschette 15 oder der Bügel leicht aufgeweitet werden kann. Über einen Verschluss 16, beispielsweise ein Klettverschluss, wird die Befestigungseinrichtung 15 vollständig um den Unterschenkel 4 herum angelegt. Die Befestigungseinrichtung 15 ist höhenverstellbar an der Schiene 10 angeordnet. Zur Einstellung der Höhe und gegebenenfalls auch der Drehorientierung um die Längsachse des Unterschenkels 2 oder zur Quererstreckung der Schiene 10 sind Fixiereinrichtungen 41 , 42 an der Schiene 10 und der Befestigungseinrichtung 15 angeordnet, über die es möglich ist, eine reversible Fixierung der Befestigungseinrichtung 15 an der Schiene 10 zu ermöglichen. An der Schiene 10 können Markierungen 44 angeordnet oder ausgebildet sein, über die die eingestellte Position, die beispielsweise von einem Orthopädiemechaniker ermittelt wird, dokumentiert wird. Dadurch ist es möglich, bei einer irrtümlichen Verstellung oder Reinigung oder bei einem Austausch von Komponenten die einmal gefundene Position der Befestigungseinrichtung 15 relativ zu der Schiene 10 wieder aufzufinden.

Die Schiene 10 ist über ein Gelenk 12 schwenkbar um eine Schwenkachse 120 mit einer zweiten Schiene 20 gekoppelt. Die zweite Schiene 20 ist als Fußteil oder Fußbügel ausgebildet, dessen eine Komponente sich senkrecht neben dem Knöchel nach unten in Richtung Fußsohle erstreckt und dessen zweite Komponente sich unterhalb des Fußes erstreckt und an dem Boden aufliegt oder zumindest mit einer Bodenplatte in Verbindung steht. Die Schwenkachse 120 verläuft im Wesentlichen in Höhe der natürlichen Knöchelgelenksachse oder im Wesentlichen in der Höhe des sogenannten Kompromissdrehpunktes für das Knöchelgelenk. Eine Verschwenkung des Unterschenkelteils oder der Unterschenkelschiene 10 relativ zu dem Fußteil oder der Fußschiene 20 ist nur um eine Achse möglich, jede andere Bewegung wird durch die Stabilität der Orthese 1 verhindert oder zumindest behindert. Der Fußabschnitt der zweiten Schiene 20 untergreift einen schematisch dargestellten Fuß 2.

An der Orthese 1 ist darüber hinaus eine Elektrostimulationseinrichtung 40 in Gestalt von Elektroden angeordnet, die an einer Elektrodenmanschette 43 auf der Innenseite der Befestigungseinrichtung 15 angeordnet sind. Die Elektrostimulationseinrichtung 40 oder die Elektroden 40 sind mit einer nicht dargestellten Steuerungseinrichtung gekoppelt, die auf Grundlage beispielsweise von Sensorwerten den jeweils zu stimulierenden Muskel anregt. Dies erfolgt über die Ausübung eines Stromimpulses, so dass der in der Nähe der Elektrode 40 liegende Muskel angeregt wird, sich zu kontrahieren. Die Elektroden 40 können verschieblich und/oder verdrehbar an der Orthese 1 festgelegt sein. Dazu können innerhalb der Befestigungseinrichtung 15 vorbe- stimmte Befestigungsbereiche, beispielsweise Druckknöpfe, Klettverschlussberei- che oder Markierungen angeordnet oder ausgebildet sein, um eine Zuordnung der Elektroden 40 zu den jeweils zu erregenden Muskelarealen zu erleichtern. Im dargestellten, angelegten Zustand der Orthese 1 findet eine Führung des Fußes 2 relativ zu dem Unterschenkel statt, so dass eine Verschwenkung nur um die Achse 120 möglich ist, also eine Verschwenkung innerhalb einer Sagittalebene. Eine seitliche Bewegung des Unterschenkels innerhalb der Blattebene, also in der Frontalebene, wird durch die Führung der Orthese 1 verhindert. Es findet somit eine medial-lateral-Führung des Unterschenkels 4 relativ zu dem Fuß 2 statt.

Alternativ zu einer Befestigung der Elektroden 40 an der Befestigungseinrichtung 15 ist es möglich, die Elektroden 40 auch unmittelbar an der Unterschenkelschiene 10 festzulegen. Dies limitiert die Positioniermöglichkeiten in Umfangsrich- tung. Alternativ oder ergänzend zu einer Anordnung an der Schiene 10 der Orthese 1 oder der Befestigungseinrichtung 15 ist es möglich, eine weitere Halterung vorzusehen, an der die Elektrostimulationseinrichtung 40 bzw. die Elektroden 40 befestigt sind. Dadurch ist es möglich, unabhängig von einer optimierten Anordnung einer Befestigungseinrichtung 15 die Elektroden 40 optimal an dem Unterschenkel 4 anzuordnen.

Figur 2 zeigt eine Variante der Erfindung gemäß Figur 1 in einer lateralen Seitenansicht. Die zweite Schiene 20 weist eine Fußplatte 21 und einen Seitenschenkel auf, der sich von der Fußplatte 21 lateral in Richtung auf den Knöchel erstreckt. Die Unterschenkelschiene 10 weist zwei Schienenelemente 14 auf, die gebogen ausgebildet sind und verdrehbar und fixierbar in einem Gelenkkörper, der um die Schwenkachse 120 verschwenkbar ist, gelagert sind. Durch die Verdrehung und anschließende Fixierung innerhalb des Gelenkkörpers ist es möglich, eine Neigungseinstellung des Anlagepunktes des oberen Endes der Unterschenkelschiene 10 an dem Unterschenkel zu bewirken. Dadurch kann entweder eine Vorspannung auf den Unterschenkel 4 aufgebracht oder aber eine spannungsfreie Anlage der Unterschenkelschiene 10 an dem Unterschenkel 4 bewirkt werden. Die Befestigungseinrichtung 15 ist als im Wesentlichen formstabile, elastische Spange oder Klammer ausgebildet, die lateral und frontal sowie medial um den Unterschenkel 4 im Bereich des Kniegelenkes angeordnet ist. Die Verschlusseinrichtung 16 in Gestalt eines Klettbandes ermöglicht ein einhändiges Anlegen und Verschließen, so dass die Befestigungseinrichtung 15 immer in der gleichen Position nach dem Anlegen der Orthese 1 verbleibt. Auf der Innenseite der Befestigungseinrichtung 15 sind die Elektroden 40 angeordnet, die aufgrund der Zuordnung und der festen Anordnung innerhalb der Befestigungseinrichtung 15 eine hohe Ortsständigkeit aufweisen, so dass diese Elektroden 40 stets die gleiche Position nach dem Anziehen und beim Tragen der Orthese 1 aufweisen.

An der Befestigungseinrichtung 15 sind Fixiereinrichtungen 41 , 42 zur Fixierbarkeit der Befestigungseinrichtung 15 an der Schiene 10, genauer an den Schienenelementen 14, angeordnet. Die Befestigungseinrichtung 15 kann, wie durch den Doppelpfeil angedeutet, entlang der Längserstreckung der Schiene 10 verschoben werden, wenn die Fixiereinrichtungen 41 , 42 gelöst sind. Nach Erreichen der gewünschten Position an den Schienenelementen 14 werden die Fixiereinrichtungen 41 , 42 aktiviert und die Befestigungseinrichtung 15 an der Schiene 10 festgelegt.

In der Figur 2 ist die freie Verschwenkbarkeit der Unterschenkelschiene 10 um die Schwenkachse 120, die mit der Knöchelgelenksachse idealerweise zusammenfällt, dargestellt. Zum Anlegen wird der Fuß 2 auf die Fußplatte 21 gestellt, der Knöchel neben dem Gelenk 12 positioniert und die nach vorne geklappte Unterschenkelschiene 10 in Pfeilrichtung in Richtung auf den Unterschenkel 4 verschwenkt. Die Befestigungseinrichtung 15 zusammen mit den Elektroden 40 wird dann an dem richtigen Punkt auf der Hautoberfläche positioniert. Durch das Anlegen der Orthese 1 wird der Stimulationspunkt für die Elektroden 40 festgelegt. Alternativ zu der Anordnung der Elektroden 40 innerhalb der Spange können diese auch an dem hinteren Verschlusselement 16, an einem separaten Klettelement, an einer separaten Spange, Manschette oder dergleichen, angeordnet sein. Die Halteelemente für die Elektroden 40 sind in der Höhe und in der Position einstell- bar und fixierbar. Auslöseimpulse für die Elektroden 40 können über einen Fersen Schalter, einen Inertialsensor oder andere Sensoren oder Sensorkombinationen geliefert werden. Die elektrische Energie für die Impulse kann von einem Energiespeicher abgerufen werden, der in der Befestigungseinrichtung 15 angeordnet o- der in einem separaten Träger an dem Orthesennutzer fixiert werden kann. Die Verbindung von dem Energiespeicher zu der Elektrostimulationseinnchtung 40 erfolgt dann über ein Kabel.

Eine solche Hybridorthese mit einer medial-lateral-Führung und einer funktionalen Elektrostimulation kann auch bei Patienten mit stark ausgeprägten Lähmungen der fußhebenden und fußsenkenden Muskulatur, bei Quadrizepslähmungen, beispielsweise nach einem Schlaganfall, bei multipler Sklerose, bei Traumapatienten oder dergleichen eingesetzt werden. Für die Anwendung an einem Patienten mit Quadrizepslähmungen ist es notwendig, eine Elektrostimulationseinnchtung 40 zu mindest an dem Oberschenkel 6 anzuordnen.

Figur 3 zeigt eine Variante der Erfindung, bei der die Orthese 1 nicht mit einer Spange, die im Schienbeinbereich den Unterschenkel umschließt, sondern mit einem Klettverschluss als Befestigungseinrichtung 15 an dem Unterschenkel 4 festgelegt wird. Die nicht dargestellten Elektroden 40 befinden sich an der Innenseite der Befestigungseinrichtung 15 sowie an der Innenseite der Polsterung, die sich zwischen den Schienenelementen 14 und der Oberfläche des Unterschenkels erstreckt.

Eine Variante der Orthese als KAFO ist in der Figur 4 darstellt. Neben einer Ausgestaltung mit einer ersten Schiene 10 als Unterschenkelschiene, einem ersten Gelenk 12 in Höhe des Knöchels und einer Fußschiene 20 als zweite Schiene ist über ein zweites Gelenk 13 auf Höhe des natürlichen Kniegelenkes eine dritte Schiene 30 an dem Oberschenkel über Befestigungseinrichtungen 25 festlegbar. Auch an der Oberschenkelschiene 30, die ebenfalls mit zwei verdrehbaren, gekrümmten Schienenelementen ausgebildet ist, um die Anpassung an die Oberschenkelkontur zu ermöglichen oder eine Vorspannung zu bewirken, um eine Kniefehlstellung oder eine Knöchelfehlstellung zu kompensieren, können Elektroden der Elektrostimulationseinrichtung angeordnet sein, um den jeweiligen Muskel, beispielsweise den Quadrizeps, zu aktivieren, um eine Extension des Unterschenkels zu bewirken. Die Schwenkachse 130 des zweiten Gelenkes 13 entspricht der natürlichen Kniegelenksachse. Über die Ganzbeinschiene oder KAFO sind eine Steuerung der Bewegung in der Sagittalebene und eine Stabilisierung gegen eine Bewegung in medial-lateral-Richtung gegeben. Die Kontrolle über die Muskulatur in der Sagittalebene, die zur Bewirkung einer Dorsalflexion oder Plantarflexion des Fußes 2 oder einer Extension oder Flexion des Unterschenkels 4 aktiviert wird, erfolgt über die Elektrostimulationseinrichtung 40, die über ein Gyroskop, einen Winkelsensor und/oder einen Kontaktschalter im Fersenbereich gesteuert wird.

Durch die Integration der Elektroden 40 in die Orthese 1 wird eine verbesserte Ortsbeständigkeit der Elektroden 40 erreicht. Das Anlegen der Hybridorthese wird wesentlich erleichtert und kann ohne Fachpersonal nach einem einmaligen Einrichten leicht durch den Orthesennutzer selbst erfolgen. Die Orthese 1 ist modular aufgebaut, so dass aus einer KAFO durch Entfernen der Oberschenkelschiene 30 eine AFO oder durch Entfernen des Fußteils 20 eine reine Knieorthese herstellbar ist, ohne einen konstruktiven Aufwand betreiben zu müssen. Durch eine gleitende Aufhängung der Elektroden an der jeweiligen Schiene kann die Position der Elektroden optimal eingestellt werden. Darüber hinaus bildet bei einem Ausfall der funktionalen Elektrostimulation die Orthese eine zusätzliche Sicherheit, da kein plötzliches Supinieren der Füße und ein gefährliches Auftreten auf der Fußkante erfolgen kann.

Figur 5 zeigt eine Variante einer Orthese mit zwei Elektrodenanordnungen 45 mit Elektrodenpaaren, die an einer ersten Befestigungseinrichtung 15 im Bereich der Hüfte positioniert sind. Die Elektroden der Elektrodenanordnung 45 sind im Bereich des Hüftbeugers und des Hüftstreckers angeordnet und können somit eine Hüftflexion und Hüftextension durch eine entsprechende Stimulierung bewirken. Die Elektrodenanordnungen 45 sind mit einer Steuerungseinrichtung 50 gekoppelt, wahlweise drahtlos oder drahtgebunden. In der Steuerungseinrichtung 50 können Sensoren, Verarbeitungseinrichtungen für Sensorsignale sowie ein Energiespeicher angeordnet sein, um die Elektroden der Elektrodenanordnungen 45 mit den entsprechenden elektrischen Impulsen zu versorgen. Eine erste Schiene 10 ist an der Befestigungseinrichtung 15 festgelegt und erstreckt sich bis auf die Höhe des natürlichen Hüftgelenkes. Eine zweite Schiene 20 ist gelenkig über ein Gelenk 12 mit der ersten Schiene 10 verbunden und dient zur Führung des Oberschenkels relativ zu der Hüfte. Die zweite Schiene 20 kann über eine zweite Befestigungseinrichtung, die nicht dargestellt ist, an dem Oberschenkel befestigt sein. Darüber hinaus ist es möglich, auch den Unterschenkel über eine distal zu der zweiten Schiene 20 angeordnete dritte Schiene zu führen. Über zusätzliche Elektroden 40 oder Elektrodenanordnungen 45 im Bereich der Oberschenkelmuskulatur ist es möglich, eine Flexion oder Extension des Unterschenkels relativ zu dem Oberschenkel zu veranlassen oder zu intensivieren, wobei die Schienen zueinander eine Führung der Körperteile zueinander bewirken. Die Bewegungsumfänge, also die Flexionswinkel oder Extensionswinkel, können über nicht dargestellte Anschläge eingestellt werden, insbesondere ein Extensionsanschlag für den Unterschenkel relativ zu dem Oberschenkel beziehungsweise der Unterschenkelschiene relativ zu der Oberschenkelschiene ist sinnvoll, um eine Hyperextension zu vermeiden, wenn der Unterschenkelstrecker stimuliert wird.

Figur 6 zeigt eine Variante der Orthese gemäß Figur 5, bei der ein Flexionsanschlag 60 zur Begrenzung des Verschwenkwinkels zwischen der ersten Schiene 10 und der zweiten Schiene 20 angeordnet ist. Der Flexionsanschlag 60 kann einstellbar ausgebildet sein, um die maximale Flexion des Oberschenkels relativ zu dem Becken zu begrenzen. Schematisch ist auch im Bereich des Kniegelenkes ein Extensionsanschlag 60 zwischen der Oberschenkelschiene 20 und der Unterschenkelschiene 30, die über ein weiteres Gelenk 13 miteinander gekoppelt sind, dargestellt. Die Unterschenkelschiene 30 ist über eine zweite Befestigungseinrichtung 25 an dem Unterschenkel fixiert.

Eine weitere Variante der Erfindung ist in der Figur 7 dargestellt, bei der die Orthese als eine knieübergreifende Orthese mit einer ersten Oberschenkelschiene 10 und einer zweiten Unterschenkelschiene 20 ausgebildet ist. Die beiden Schienen 10, 20 sind über ein Gelenk 12, das im Bereich der natürlichen Kniegelenksachse angeordnet ist, miteinander verbunden. Beide Schienen 10, 20 sind über Befestigungseinrichtungen 15, 25 an dem jeweiligen Körperteil, also Oberschenkel oder Unterschenkel, festgelegt. Die rechte Darstellung der Figur 7 zeigt verschiedene Phasen des Aufstehens eines Patienten mit einer erfindungsgemäßen Or- these. Durch Aktivierung des Quadrizeps-Muskels wird das Aufstehen des Patienten eingeleitet oder zumindest unterstützt.

Die linke Darstellung der Figur 7 zeigt einen Teil der Orthese in Detailansicht. Die Oberschenkelschiene 10 wird über einen wiederverwendbaren Verschluss über die Befestigungseinrichtung 15 an dem Oberschenkel festgelegt. Die Befestigungseinrichtung 15 weist einen Orthesenbügel oder einen Orthesengurt auf, der umfänglich geschlossen werden kann, so dass er um den Oberschenkel herum anlegbar und daran festlegbar ist, beispielsweise über Gurte, Schnallen oder einen Klettverschluss. Auf der Innenseite des Orthesenbügels oder des Orthesen- gurtes ist ein Elektrodenhalter 48 angeordnet, der entlang der Doppelpfeile verschiebbar und in der jeweils eingestellten Position fixierbar an der Befestigungseinrichtung 15 oder dem Oberschenkelgurt festlegbar ist. Die Verschieberichtung des Elektrodenhalters 48 verläuft im dargestellten Ausführungsbeispiel quer zur Längserstreckung des Oberschenkelbügels oder Oberschenkelgurtes, also parallel zur Längserstreckung des Oberschenkels. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine weitere Verschiebemöglichkeit in Längserstreckung des Oberschenkelgurtes oder des Oberschenkelbügels zu ermöglichen.

Über den nur angedeuteten Anschlag 60 ist es möglich, den Extensionswinkel des Unterschenkels beziehungsweise der Unterschenkelschiene 20 relativ zu dem Oberschenkel oder der Oberschenkelschiene 10 einzustellen. Es können medial und lateral Schienen an dem Oberschenkel fixiert werden, um eine verbesserte Führung des Unterschenkels relativ zu dem Oberschenkel zu erreichen. Ebenfalls ist es möglich, durch unterschiedliche Aktivierungen der medialen und/oder lateralen Muskulatur eine Dysbalance der Muskulatur auszugleichen oder einer Arthrose entgegenzuwirken .

Claims

Patentansprüche

1 . Orthese mit einer ersten Schiene (10), die eine Befestigungseinrichtung (15) zur Festlegung der ersten Schiene (10) an einem ersten Körperteil aufweist und über ein Gelenk (12) mit einer zweiten Schiene (20) verbunden ist, die im angelegten Zustand der Orthese (1 ) an einem zweiten Körperteil anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Elektrostimulationseinrich- tung (40) an der Orthese (1 ) befestigt ist.

2. Orthese nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Schiene (30) mit einer der anderen Schienen (10, 20) über ein Gelenk (13) verbunden ist, die im angelegten Zustand der Orthese (1 ) an einem dritten Körperteil anliegt.

3. Orthese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zweite Befestigungseinrichtung (25) zur Festlegung einer Schiene (10, 20, 30) an einem weiteren Körperteil an einer Schiene (10, 20, 30) angeordnet ist.

4. Orthese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrostimulationseinrichtung (40) an einer Schiene (10, 20, 30) und/oder einer Befestigungseinrichtung (15, 25) festgelegt ist.

5. Orthese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrostimulationseinrichtung (40) verlagerbar an der Orthese (1 ), insbesondere Schiene (10, 20, 30) und/oder Befestigungseinrichtung (15, 25) befestigt ist.

6. Orthese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrostimulationseinrichtung (40) zumindest eine Elektrodenanordnung (45) aufweist.

7. Orthese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (10, 20, 30) frei um eine durch das Gelenk (12, 13) gebildete Schwenkachse (120, 130) verschwenkbar sind.

8. Orthese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schiene (20) als ein einen Fuß untergreifendes Fußteil und die erste Schiene (10) als Unterschenkelschiene ausgebildet ist.

9. Orthese nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (12) auf der Höhe des natürlichen Knöchelgelenkes angeordnet ist.

10. Orthese nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schiene (30) als Oberschenkelschiene ausgebildet ist und sich das zweite Gelenk (13) auf der Höhe des natürlichen Kniegelenkes angeordnet ist.

1 1 . Orthese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (10, 20, 30) eine Führung der Gliedmaße in medial- lateral-Richtung bereitstellen.

12. Orthese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (10, 20, 30) reversibel in ihrer Neigung zueinander einstellbar sind.

13. Orthese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schiene (10, 20, 30) und/oder Befestigungseinrichtung (15, 25) Markierungen (44) oder Befestigungselemente für die Elektrostimulati- onseinrichtung (40) angeordnet sind.

14. Orthese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene (10, 20, 30) Anschläge (60), insbesondere einstellbare Anschläge aufweist.