WO2018162598A1

WO2018162598A1 - Gangtrainingsverfahren mit sensorbasierter reduzierung oder variierung der gewichtsbelastung

Info

Publication number: WO2018162598A1
Application number: PCT/EP2018/055674
Authority: WO
Inventors: Matthias TOMCZAK
Original assignee: BEKA Hospitec GmbH
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2018-09-13
Also published as: DE102017105065A1; US20200037926A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gangtrainingsverfahren mit einer sensorbasierten Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung (16) zur Verbesserung des Ganges (21) eines Individuums (2), wobei eine Vorrichtung (1) zur Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung (16) verwendet wird. Die Vorrichtung (1) weist eine Sensorik (3a-e) auf, die insbesondere in Echtzeit und automatsch über verschiedene Sensoren physikalische und biometrische Kenndaten (12) sowie die ZMG-Aktivität über Surrogatsignale als zusätzliche Kenndaten (13) des Individuums (2) erfasst. Die Kenndaten (12,13) werden dazu verwendet, eine Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung (16) zu regeln und/oder zu steuern. Die Regelung und/oder Steuerung (71) kann dabei dynamisch in Abhängigkeit der Kenndaten (12, 13) erfolgen. Über die Regelung und/oder Steuerung (71 ) der Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung (16) können mindestens drei Gangphasen, wie zum Beispiel die Gangphasen„Fersenaufsatz", „Mittlere Phase" und/oder „Zehenabrollen", innerhalb der Standbeinphase eines Gangzyklus gezielt aktiviert werden, wodurch spinale und/oder supraspinale neuronale Netzwerke des Individuums (2) initiiert werden. Die Regelung- und/oder Steuerung der Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung (16) erfolgt mittels einer Halterung (10), mit dem ein Gurtsystem (4) verbunden ist, welches das Individuum halten kann.

Description

Gangtrainingsverfahren mit sensorbasierter Reduzierung oder Variierung der

Gewichtsbelastung

Besch rei bu ng

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Gangtrainings oder einer Ganganalyse zur Verbesserung des Ganges eines Individuums gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 .

Im Stand der Technik werden verschiedene Verfahren zur Durchführung eines Gangtrainings beziehungsweise einer Ganganalyse zur Verbesserung des Ganges eines Individuums vorgeschlagen, bei denen eine Vorrichtung verwendet wird, die unterschiedliche biometrische und/oder physikalische Kenndaten des Individuums erfasst und gegebenenfalls die

Gewichtsbelastungen des Individuums entsprechend reduzieren oder variieren kann. So offenbart beispielsweise WO 2014/153201 A1 ein Verfahren, das zur Verbesserung des Ganges eines Individuums auf eine Vorrichtung zurückgreift, die mittels verschiedener Sensoren biometrische und physikalische Kenndaten des Individuums misst. Ein

luftdruckgesteuertes Halterungssystem, in welches das Individuum eingesetzt wird, unterstützt dabei das Gehen oder Laufen durch aktives Anheben des Körpers des Individuums.

Die Regelung des Halterungssystems kann automatisch und in Abhängigkeit der gemessenen Kenndaten erfolgen, wobei die Sensoren biometrische und/oder physikalische Daten wie zum Beispiel Gehgeschwindigkeit, Bein- und Fußstellung, Bodenreaktion, Schrittkraft,

Kreislaufsystem und/oder Muskelaktivität erfassen. Ein mit der Sensorik verbundener Rechner kann aus den gemessenen Daten die Gesamtbelastung des Individuums ableiten und kann errechnen, in welchem Maße das Halterungssystem den Körper des Individuums anheben und folglich für eine Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung sorgen soll. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die dort verwendete

Vorrichtung einzelne Gangphasen, insbesondere die sogenannte Standbeinphase, lediglich über Videosensoren messen kann. Zwar können die Gangphasen anhand dieser

Videoaufnahmen anschließend analysiert werden; die Videoaufnahmen nehmen jedoch keinerlei Einfluss auf die Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastungen. Eine

Regelung erfolgt allein aufgrund der gemessenen Gesamtbelastung des Individuums und nicht aufgrund spezieller Impulse oder Aspekte aus den einzelnen Gangphasen, d.h. die bekannte Lösung für ein gewichtsentlastendes Gangtraining entlastet folglich den Körper stets konstant gleich. Es ist keine Anpassung oder Reduzierung der Gewichtsbelastung an einzelne

Gangphasen des Individuums, wie z.B. etwa die Standbeinphase, möglich.

All dies entspricht jedoch meist nicht der realen Situation des„normalen" Gehens und kann dazu führen, dass es etwa bei Gangtherapien, die auf ein solches Verfahren zurückgreifen, zu unbefriedigenden Ergebnissen kommen kann. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein verbessertes Verfahren zur Durchführung eines Gangtrainings oder einer Ganganalyse zur Verbesserung des Ganges eines Individuums oder eines Patienten bereitzustellen. Darüber hinaus soll das Verfahren neben der gezielten Messung von

Kenndaten auch eine Beeinflussung der einzelnen Gangphasen ermöglichen, insbesondere in Abhängigkeit von den jeweils in den einzelnen Gangphasen ermittelten Kenndaten. Hauptmerkmale des Verfahrens sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 18. Bei einem Verfahren zur Durchführung eines Gangtrainings und/oder einer Ganganalyse zur Verbesserung oder Veränderung des Ganges eines Individuums, unter Verwendung einer Vorrichtung zur Reduzierung oder Variierung von Gewichtsbelastungen des Individuums, wobei das Verfahren eine Erfassung von physikalischen und/oder biometrischen Kenndaten des Individuums umfasst, wobei die Erfassung der Kenndaten über eine physikalische und/oder physiologische Sensorik erfolgt, und wobei eine Regelung und/oder Steuerung der Reduzierung oder Variierung von Gewichtsbelastungen in Abhängigkeit der erfassten Kenndaten erfolgt, sieht die Erfindung vor, dass eine Erfassung der ZMG-Aktivität im Rückenmark des Individuums über eine Messung von Surrogatsignalen erfolgt, welche als zusätzliche Kenndaten zur Regelung und/oder Steuerung der Vorrichtung zur Reduzierung oder Variierung der

Gewichtsbelastungen verwendet werden.

Die ZMG-Aktivität steuert zusammen mit höheren motorischen Zentren (motorische neuronale Netzwerke im Gehirn) die Rhythmisierung des Gangbildes. Durch die Erfassung der ZMG- Aktivität über Surrogatsignale wird auf überraschend einfache Art und Weise die Messung bzw. Erfassung einzelner Gangphasen des Individuums ermöglicht. In Abhängigkeit dieser Messung bzw. Erfassung erfolgt eine gezielte und dynamische Anpassung der Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung während der einzelnen Gangphasen, wodurch wiederum die ZMG-Aktivität gezielt beeinflusst werden kann, was zu einer Verbesserung des Ganges des Individuums führt. Damit verbunden, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren in

vorteilhafter Weise, dass die natürlichen Belastungsspitzen der Standbeinphase (Heel strike und Toe off) - die als Initialzündung der rhythmisierenden Netzwerke dienen (Rückenmark und motorische neuronale Netzwerke im Gehirn) - in der Variierung der Gewichtsbelastung während der Gangphase berücksichtigt werden. Dies schlägt sich in einer Aktivierung und besseren Rhythmisierung dieser neuralen Netzwerke nieder. Diese verbesserte Rhythmisierung kann über eine anschließende erneute Messung bzw. Erfassung der Surrogatsignale auch gleich beobachtet werden, woraus sich ein unmittelbares Feedback über den Therapie- oder Trainingserfolg ergibt.

Die automatische Regelung und/oder Steuerung der Vorrichtung zur Reduzierung oder

Variierung der Gewichtsbelastung über die zusätzlichen Kenndaten führt weiter dazu, dass ein sofortiger Rückschluss auf die Fähigkeit des Individuums erhalten wird, wie viel Gewicht er auf einem Standbein gerade noch übernehmen kann. Diese Information wird in die Regelung und/oder Steuerung der Gewichtsentlastung übertragen, was zu einer deutlichen Verbesserung des Gangtrainings oder der Ganganalyse führt.

Man erkennt, dass der Kerngedankte des Verfahrens zur Durchführung eines Gangtrainings und/oder einer Ganganalyse zur Verbesserung oder Veränderung des Ganges eines

Individuums darin besteht, Kenndaten des Individuums über eine physikalische und/oder physiologische Sensorik zu erfassen sowie zusätzliche Kenndaten des Individuums aus der ZMG-Aktivität zu gewinnen und diese Kenndaten unmittelbar derart in eine Vorrichtung zur

Reduzierung oder Variierung von Gewichtsbelastungen des Individuums einzubringen, dass die gemessenen Kenndaten und/oder die zusätzlichen Kenndaten die Regelung und/oder

Steuerung der Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung über die Vorrichtung unmittelbar beeinflussen. Dadurch erfolgt nicht nur eine genaue Messung und Erfassung einer Gangphase, namentlich der Standbeinphase. Aus der Regelung und/oder Steuerung der Reduzierung oder Variierung von Gewichtsbelastungen in Abhängigkeit der erfassten

Kenndaten in Kombination mit der Erfassung der zusätzlichen Kenndaten erfolgt eine dynamische Anpassung der Reduzierung der Variierung der Gewichtsbelastung während der Gangphase, insbesondere der Standbeinphase, speziell während einzelner Belastungsspitzen innerhalb der Standbeinphase (Heel Strike und Toe Off). Das Ergebnis ist eine sofort spürbare und erkennbare Verbesserung des Ganges des Individuums.

In einer bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass die Erfassung der Kenndaten und der zusätzlichen Kenndaten in Echtzeit erfolgt. Durch diese Echtzeit-Erfassung kann auf Basis einzelner oder kombinierter Kenndaten ein nahezu reales Abbild der Gangsituation eines

Individuums erzeugt werden, welches dazu genutzt wird, die Vorrichtung zur Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung dynamisch und gezielt während einzelner Gangphasen zu steuern. Die Kenndaten des Individuums können dessen Körpergewicht, eine Gehgeschwindigkeit, eine Bodenreaktion, eine Schrittkraft, eine Bein- und/oder Fußstellung, einen Gelenkwinkel, Messwerte des Herz-Kreislaufsystems, eine Muskelaktivität oder dergleichen umfassen. Es können also biomechanische, kinetische, kinematische, neurale oder biometrische Kenndaten sein. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass Gangphasen mittels verschiedener Sensoren sicher detektiert und mit einer elektromyografischen (EMG) Aktivität verknüpft werden. Gangsituation und körperliche Belastung des Individuums sollen dadurch möglichst umfangreich abgebildet werden. Dadurch kann eine gezielte und dynamische Anpassung der Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung während der einzelnen Gangphasen stattfinden, indem die Vorrichtung zur Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung gezielt und in Echtzeit angesteuert wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann über die Kenndaten und/oder die zusätzlichen Kenndaten das Ermüdungsniveau des Individuums bestimmt werden. Speziell können willkürliche Gelenk-Aktionen des Individuums mit gemessenen Bewegungsdaten korreliert werden. Hierdurch wird eine dynamische Anpassung der Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung gewährleistet.

Es ist weiter vorgesehen, dass die Surrogatsignale elektromyografische Signale von am Gang beteiligten Antagonisten und/oder Agonisten umfassen. Das Verfahren ermöglicht somit eine Erfassung der Aktivität der zentralen Mustergeneratoren über elektromyografische

Surrogatsignale. Die Messung der Surrogatsignale stellt somit eine leicht anzuwendende Möglichkeit dar, die ZMG-Aktivität zu erfassen.

Eine weitere Variante des Verfahrens sieht vor, dass eine Regelung und/oderSteuerung der Reduzierung oder Variierung von Gewichtsbelastungen in Abhängigkeit der erfassten

Kenndaten und/oder zusätzlichen Kenndaten automatisch und/oder dynamisch erfolgt.

Das dadurch entstehende Mensch-Maschine-System bedarf für die Trainings- beziehungsweise Therapiesitzungen mithin keiner externen Steuerung durch weitere Personen mehr, wie z.B. einen Therapeuten. Darüber hinaus gewährleistet die von den erfassten Kenndaten abhängige, in Echtzeit und automatisch erfolgende Regelung und/oder Steuerung, dass eine dynamische Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung erfolgt. Über die dynamische Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung können mindestens drei Gangphasen, wie zum Beispiel die Gangphasen„Fersenaufsatz" (= Heel Strike),„Mittlere Phase" und/oder„Zehenabrollen" (= Toe Off), innerhalb der Standbeinphase eines Gangzyklus gezielt angesprochen werden, was mit den im Stand der Technik genannten Verfahren nicht möglich ist. Die im Vergleich zu herkömmlichen Gangtrainingsvorrichtungen bessere Übertragbarkeit auf das reale Gehen führt das Individuum in kürzerer Zeit an ein stabiles und ökonomisches Gangbild heran. Es ist weiter vorgesehen, dass die Regelung und/oder Steuerung der Reduzierung oder Variierung von Gewichtsbelastungen mittels einer Regelungs- und/oder Steuerungseinheit erfolgt. Durch die Regelungs- und/oder Steuerungseinheit kann die dynamische Anpassung der Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung vermittelt werden.

Darüber hinaus kann in Abhängigkeit der über die Surrogatsignale gewonnenen zusätzlichen Kenndaten bei Belastungsspitzen in einer Standbeinphase eine gezielte Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastungen des Individuums erfolgen. Das hat zum Vorteil, dass spinale und/oder supraspinale neuronale Netzwerke des Individuums initiiert werden. Spinale Netzwerke sind zum Beispiel die Zentralen Mustergeneratoren (ZMG) im Rückenmark, supraspinale neuronale Netzwerke sind zum Beispiel die motorischen Zentren im Gehirn. Diese Netzwerke steuern die Rhythmisierung des Gangbildes. Gezielte Anpassungsspitzen der Gewichtsbelastungen während der Standbeinphase bewirken somit eine Optimierung des Gangbildes und sorgen für bessere Trainings- oder Therapieerfolge.

Insbesondere kann aus den erfassten Kenndaten und/oder den zusätzlichen Kenndaten ein verbessertes Gangbild des Individuums erzeugt werden. Auf Grundlage des verbesserten Gangbildes kann eine dynamische Anpassung der Reduzierung oder Variierung der

Gewichtsbelastungen erfolgen. Eine Verbesserung des Ganges des Individuums ist die Folge.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Sensorik kinetische, kinematische, elektromyographische, thermische, optische und/oder taktile Sensoren umfassen. Hierdurch kann die verbesserte Abbildung des Gangbildes des Individuums gewährleistet werden. Im Speziellen kann das Verfahren dazu vorsehen, dass die Sensorik Inertialsensoren,

Drucksensoren, Lichtsensoren, Gewichtssensoren, Kraftsensoren, Array-Sensoren,

Nadelelektroden, Oberflächenelektroden, Videokameras oder dergleichen umfasst.

In einer Ausführungsform können die über die Sensorik erfassten Kenndaten und/oder zusätzlichen Kenndaten an einen Rechner übertragen werden. Das hat zur Folge, dass die Vorrichtung zur Reduzierung oder Variierung von Gewichtsbelastungen des Individuums ohne eine weitere Person, wie zum Beispiel einen Therapeuten, verwendet werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorsehen, dass die Kenndaten und/oder die

zusätzlichen Kenndaten in dem Rechner mittels eines Prozessors vorverarbeitet werden. Dabei können die Kenndaten je nach aktuellem Bedarf kontextbasiert gefiltert und/oder komprimiert werden. Dadurch wird eine bessere und schnellere dynamische Anpassung der Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastungen ermöglicht. Die Übertragung der Kenndaten und/oder der zusätzlichen Kenndaten von der Sensorik an den Rechner kann in einer vorteilhaften Variante drahtlos erfolgen. Die Vorrichtung zur Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastungen kann durch den Verzicht auf Übertragungskabel leichter angeschlossen und bedient werden. Eine nutzerfreundlichere Handhabung ist die Folge.

Das Verfahren kann vorsehen, dass der Rechner eine Regelungs- und/oder Steuerungseinheit kontrolliert. Dies kann automatisch und in Echtzeit erfolgen. Das hat ebenfalls den Vorteil, dass die Vorrichtung zur Reduzierung oder Variierung von Gewichtsbelastungen des Individuums ohne eine weitere Person verwendet werden kann.

Das Verfahren kann insbesondere vorsehen, dass die Kontrolle der Regelungs- und/oder Steuerungseinheit durch den Rechner drahtlos erfolgt. Hierdurch kann die Vorrichtung zur Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastungen leichter angeschlossen und bedient werden. Eine nutzerfreundlichere Handhabung ist die Folge.

Das Verfahren kann insbesondere vorsehen, dass das Individuum mittels eines Gurtsystems in einer Halterung der Vorrichtung gehalten wird, wobei das Gurtsystem das Individuum zum Beispiel im Bereich der Hüfte und/oder im Bereich des Rumpfes tragen kann. Das Gurtsystem und die Halterung können dabei in mindestens einer Richtung bewegbar sein. Das Gurtsystem und die Halterung sollen gewährleisten, dass sich das Individuum weitgehend frei bewegen kann und gleichzeitig eine Unterstützung beim Gang erfahren kann. Diese Unterstützung kann eine Stabilisierung und/oder eine Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung des Individuums umfassen und ist für die Verbesserung des Ganges von Vorteil. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen: ein Verfahrensdiagramm mit einer schematischen Darstellung eines Verfahrens zur Durchführung eines Gangtrainings oder einer Ganganalyse zur Verbesserung des Ganges eines Individuums, und Fig. 2 Eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Durchführung eines Gangtrainings oder einer Ganganalyse zur Verbesserung des Ganges eines Individuums.

Figur 1 zeigt beispielhaft ein Verfahrensdiagramm zur Durchführung eines Gangtrainings oder einer Ganganalyse zur Verbesserung des Ganges 21 eines Individuums 2.

Zunächst fängt das Individuum 2 mit der Ausführung eines Ganges 21 an. Dabei werden die Kenndaten 12 und/oder die zusätzlichen Kenndaten 13 des Individuums 2 durch die Sensorik 3a-e erfasst, wobei die Sensorik 3a-e kinematische, kinetische und elektrophysiologische Sensoren umfasst, welche zusammen ein Sensornetzwerk bilden können.

Die Kenndaten 12 und/oder zusätzlichen Kenndaten 13, die durch das Sensornetzwerk erfasst werden, werden zur Regelung und/oder Steuerung 71 der Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung 16 zunächst an einen Rechner 6 übertragen. Diese Übertragung 31 kann automatisch, in Echtzeit und drahtlos erfolgen. Der Rechner 6 weist vorteilhafterweise einen Prozessor 61 auf, der die übertragenen Kenndaten 12,13 vorverarbeiten kann. Die

Vorverarbeitung 61 1 kann zum Beispiel eine Filterung der Kenndaten 12,13 oder eine

Herausfilterung von Hintergrundsignalen oder ähnlichem beinhalten. Darüber hinaus kann eine Komprimierung der Kenndaten 12,13 erfolgen.

Die vorverarbeiteten Kenndaten 12,13 werden in dem Beispiel in Fig. 1 dazu genutzt, eine Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung 16 zu steuern oder zu regeln, wobei der Rechner 6 in Abhängigkeit der vorverarbeiteten Kenndaten 12,13 die Regelungs- und/oder Steuerungseinheit 7 kontrolliert. Die Kontrolle 62 der Regelungs- und/oder Steuerungseinheit 7 kann automatisch, in Echtzeit und/oder drahtlos erfolgen. In einer bevorzugten Variante beträgt die Latenzzeit, die zwischen Erfassung der Kenndaten 12,13 und Regelung und/oder Steuerung 71 der Variierung oder Reduzierung der Gewichtsbelastung 16 liegt, maximal 50 Millisekunden.

Weiterhin ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Regelung und/oder Steuerung 71 dynamisch in Abhängigkeit der Kenndaten 12, 13 erfolgen kann. Über die dynamische Regelung und/oder Steuerung 71 können mindestens drei Gangphasen - wie zum Beispiel die Gangphasen„Fersenaufsatz",„Mittlere Phase" und/oder„Zehenabrollen" - innerhalb der Standbeinphase eines Gangzyklus gezielt unterstützt und aktiviert werden, wodurch spinale und/oder supraspinale neuronale Netzwerke des Individuums initiiert werden.

Die Regelungs- und/oder Steuerungseinheit 7 regelt beziehungsweise steuert in diesem

Beispiel die dynamische Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung 16 Individuums 2. Dabei sorgt die Regelungs- und/oder Steuerungseinheit 7 über eine vertikale

Bewegungsrichtung 14 und/oder eine horizontale Bewegungsrichtung 15 mittels einer Halterung 10 und eines Gurtsystems 1 1 für die dynamische Reduzierung oder Variierung der

Gewichtsbelastung 16 des Individuums 2 (siehe dazu auch Fig. 2). Diese dynamische

Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung 16 kann gezielt während einzelner Belastungsspitzen in der Standbeinphase erfolgen, wodurch spinale und/oder supraspinale neuronale Netzwerke des Individuums 2 initiiert werden können. Dies führt zu einer

Verbesserung des Ganges 17 des Individuums 2.

Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch die Durchführung eines Gangtrainings und/oder einer Ganganalyse zur Verbesserung des Ganges 21 eines Individuums 2 unter Verwendung einer Vorrichtung 1 zur Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung 16 des Individuums 2. Die Vorrichtung 1 weist in diesem Beispiel ein Deckenelement 4, ein Bodenelement auf 5. Die Sensorik 3a-e der Vorrichtung 1 erfasst in der gezeigten Ausführungsform über verschiedene Sensoren physikalische und biometrische Kenndaten 12 sowie die ZMG-Aktivität über

Surrogatsignale als zusätzliche Kenndaten 13 des Individuums 2. Die Kenndaten 12 und die zusätzlichen Kenndaten 13 werden in der dargestellten Ausführung in Echtzeit, automatisch und/oder drahtlos an den Rechner 6 übertragen. Im Rechner 6 kann sich ein Prozessor 61 befinden, der die übermittelten Kenndaten 12,13 vorverarbeitet. Hierbei umfasst die Vorverarbeitung 61 1 zum Beispiel eine Filterung der Kenndaten 12,13 oder eine Herausfilterung von Hintergrundsignalen oder ähnlichem. Die Vorverarbeitung 61 1 kann außerdem eine Komprimierung der Kenndaten 12,13 umfassen.

Die vorverarbeiteten Kenndaten 12,13 werden dazu genutzt, eine Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung 16 zu regeln, wobei der Rechner 6 in Abhängigkeit der vorverarbeiteten Kenndaten 12,13 die Regelungs- und/oder Steuerungseinheit 7 kontrolliert. Im gezeigten Beispiel ist der Rechner 6 direkt mit der Regelungs- und/oder Steuerungseinheit 7 verbunden. Die Kontrolle 62 der Regelungs- und/oder Steuerungseinheit 7 kann aber auch, wie in Fig. 2 dargestellt, drahtlos erfolgen. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Kontrolle 62 in Echtzeit und/oder automatsch erfolgt. Weiterhin kann die Regelung und/oder Steuerung 71 in einer bevorzugten Ausführungsform dynamisch in Abhängigkeit der Kenndaten 12, 13 erfolgen.

Die Regelungs- und/oder Steuerungseinheit 7 regelt beziehungsweise steuert die Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung 16. Die Regelung- und/oder Steuerung 71 erfolgt in diesem Beispiel mittels einer Aufhängung 9, welche an einem Schienensystem 8 angebracht ist. In der gezeigten Ausführungsform ist die Aufhängung 9 mit einer Halterung 10 verbunden. Mit der Halterung 10 ist wiederum ein Gurtsystem 1 1 verbunden, welches das Individuum 2 halten kann.

Im dargestellten Beispiel ist das Schienensystem 8 an einem Deckenelement 4 befestigt. Über das Schienensystem 8 erhält die Regelungs- und/oder Steuerungseinheit 7 eine Beweglichkeit in horizontaler Bewegungsrichtung 15. Die Variierung oder Reduzierung der Gewichtsbelastung erfolgt in dieser Ausführungsvariante über eine Höhenverstellung der Aufhängung 9 durch die Regelungs- und/oder Steuerungseinheit 7. Die Aufhängung 9 wird somit in vertikaler

Bewegungsrichtung 14 verstellt, wodurch das Individuum 2, welches über das Gurtsystem 1 1 und die Halterung 10 mit der Aufhängung 9 verbunden ist, angehoben oder abgelassen werden kann. Über diese dynamische Regelung und/oder Steuerung 71 können in Abhängigkeit der erfassten Kenndaten 12 und der zusätzlichen Kenndaten 13 mindestens drei Gangphasen, wie zum Beispiel die Gangphasen„Fersenaufsatz",„Mittlere Phase" und/oder„Zehenabrollen", innerhalb der Standbeinphase eines Gangzyklus gezielt aktiviert werden, wodurch spinale und/oder supraspinale neuronale Netzwerke des Individuums 2 initiiert werden.

Zur Durchführung des Verfahrens kann das Schienensystem 8 eine Länge aufweisen, die zur Umsetzung einiger Schritte des Ganges 17 eines Individuums 2 entlang der Längsachse des Schienensystems 8 ausreichend ist. In einer alternativen Ausführung kann das Individuum seinen Gang 17 auf einem Laufband o.ä. ausführen. Weiterhin kann sich ein Laufband im Bodenelement 5 befinden.

Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger weise abwandelbar. So muss die Vorrichtung 1 weder ein Deckenelement 4, noch ein Bodenelement 5 aufweisen. Sie kann vielmehr unmittelbar in einem Raum installiert werden. Weiterhin ist nicht notwendigerweise vorgesehen, dass die Halterung 10 über eine Aufhängung 9 mit einem Schienensystem 8 verbunden ist. In einer alternativen Ausführungsform kann die Halterung 10 mit dem Gurtsystem 1 1 durch ein Stütz- oder Haltesystem ersetzt werden, welches das Individuum 2 von der Seite oder von unten greift bzw. hält, wodurch das

Schienensystem 8 und die Aufhängung 9 entfallen können.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Schienensystem 8 deutlich länger ausgebildet sein, um längere Gangbewegungen oder Gangbilder erzeugen zu können. Ergänzend oder alternativ kann die gesamte Vorrichtung auch über einem nicht näher gezeigten Laufband angeordnet sein, so dass das Individuum 2 mehrere oder längere Gangbewegungen ausüben kann.

Ferner kann die Bedienung der Vorrichtung 1 automatisch oder durch das Individuum 2 selbst oder durch eine weitere Person, wie zum Beispiel einen Therapeuten, erfolgen.

Man erkennt, dass die Erfindung ein Gangtrainingsverfahren betrifft, mit einer sensorbasierten Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung 16 zur Verbesserung des Ganges 21 eines Individuums 2, wobei eine Vorrichtung 1 zur Reduzierung oder Variierung der

Gewichtsbelastung 16 verwendet wird. Die Vorrichtung 1 weist eine Sensorik 3a-e auf, die insbesondere in Echtzeit und automatsch über verschiedene Sensoren physikalische und biometrische Kenndaten 12 sowie die ZMG-Aktivität über Surrogatsignale als zusätzliche Kenndaten 13 des Individuums 2 erfasst. Die Kenndaten 12,13 werden dazu verwendet, eine Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung 16 zu regeln und/oder zu steuern. Die Regelung und/oder Steuerung 71 kann dabei dynamisch in Abhängigkeit der Kenndaten 12, 13 erfolgen. Über die Regelung und/oder Steuerung 71 der Reduzierung oder Variierung der

Gewichtsbelastung 16 können mindestens drei Gangphasen, wie zum Beispiel die Gangphasen „Fersenaufsatz",„Mittlere Phase" und/oder„Zehenabrollen", innerhalb der Standbeinphase eines Gangzyklus gezielt aktiviert werden, wodurch spinale und/oder supraspinale neuronale Netzwerke des Individuums 2 initiiert werden. Die Regelung- und/oder Steuerung der

Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung 16 erfolgt mittels einer Halterung 10, mit dem ein Gurtsystem 4 verbunden ist, welches das Individuum halten kann

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden

Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezu gszei chen l iste

1 Vorrichtung

2 Individuum

3a-e Sensorik

4 Deckenelement

5 Bodenelement

6 Rechner

7 Regelungs- und/oder Steuerungseinheit

8 Schienensystem

9 Aufhängung

10 Halterung

1 1 Gurtsystem

12 Kenndaten

13 zusätzlich Kenndaten

14 Vertikale Bewegungsrichtung

15 Horizontale Bewegungsrichtung

16 Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastung

21 Gang

31 Übertragung

61 Prozessor

62 Kontrolle

71 Regelung und/oder Steuerung

61 1 Vorverarbeitung

Claims

Patentans prüche

Verfahren zur Durchführung eines Gangtrainings und/oder einer Ganganalyse zur Verbesserung oder Veränderung des Ganges (21 ) eines Individuums (2),

^■ unter Verwendung einer Vorrichtung (1 ) zur Reduzierung oder Variierung von

Gewichtsbelastungen des Individuums (2),

^■ wobei das Verfahren eine Erfassung von physikalischen und/oder biometrischen Kenndaten (12,13) des Individuums (2) umfasst,

^■ wobei die Erfassung der Kenndaten (12,13) über eine physikalische und/oder

physiologische Sensorik (3a-e) erfolgt, und

^■ wobei eine Regelung und/oder Steuerung (71 ) der Reduzierung oder Variierung von Gewichtsbelastungen in Abhängigkeit der erfassten Kenndaten (12,13) erfolgt, dadurch gekennzeichnet,

dass eine Erfassung der ZMG-Aktivität im Rückenmark des Individuums (2) über eine Messung von Surrogatsignalen erfolgt, welche als zusätzliche Kenndaten (13) zur Regelung und/oder Steuerung (71 ) der Vorrichtung (1 ) zur Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastungen (16) verwendet werden.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Kenndaten (12) und/oder der zusätzlichen Kenndaten (13) in Echtzeit erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenndaten (12) des Individuums dessen Körpergewicht, eine Gehgeschwindigkeit, eine Bodenreaktion, eine Schrittkraft, eine Bein- und/oder Fußstellung, einen Gelenkwinkel, Messwerte des Herz-Kreislaufsystems, eine Muskelaktivität o.dgl. umfassen.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Kenndaten (12) und/oder die zusätzlichen Kenndaten (13) das

Ermüdungsniveau des Individuums bestimmt wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Surrogatsignale elektromyographische Signale von am Gang (21 ) beteiligten Antagonisten und/oder Agonisten umfassen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung und/oder Steuerung (71 ) der Reduzierung oder Variierung von

Gewichtsbelastungen in Abhängigkeit der erfassten Kenndaten (12) und/oder der zusätzlichen Kenndaten (13) automatisch und/oder dynamisch erfolgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung und/oder Steuerung (71 ) der Reduzierung oder Variierung von

Gewichtsbelastungen mittels einer Regelungs- und/oder Steuerungseinheit (7) erfolgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der über die Surrogatsignale gewonnenen zusätzlichen Kenndaten (12,13) bei Belastungsspitzen in einer Standbeinphase eine gezielte Reduzierung oder Variierung der Gewichtsbelastungen (16) des Individuums (2) erfolgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den erfassten Kenndaten (12) und/oder den zusätzlichen Kenndaten (13) ein verbessertes Gangbild erzeugt wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (3a-e) kinetische, kinematische, elektromyographische, thermische, optische und/oder taktile Sensoren umfasst.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (3a-e) Inertialsensoren, Drucksensoren, Lichtsensoren, Gewichtssensoren, Kraftsensoren, Array-Sensoren, Nadelelektroden, Oberflächenelektroden, Videokameras u.dgl. umfasst.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Sensorik (3a-e) erfassten Kenndaten (12) und/oder zusätzlichen Kenndaten (13) an einen Rechner (6) übertragen werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenndaten (12) und/oder die zusätzlichen Kenndaten (13) in dem Rechner (6) mittels eines Prozessors (61 ) vorverarbeitet werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragung (31 ) der Kenndaten von der Sensorik (3a-e) zum Rechner (6) drahtlos erfolgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolle (62) der Regelungs- und/oder Steuerungseinheit (7) drahtlos erfolgt.