WO2021098914A1 - Vorrichtung zur durchführung einer individuellen bewegungsanalyse und -therapie eines patienten - Google Patents

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Alexander KÖNIG
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    • A61H2230/605—Muscle strain, i.e. measured on the user, e.g. Electromyography [EMG] used as a control parameter for the apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a device for carrying out an individual movement analysis and therapy of a patient with the features of the preamble of claim 1.
  • Bedridden patients especially those with neurological impairments after, for example, a stroke, cranial cranial trauma and / or paraplegia, have been shown to benefit from early exercise therapy to improve their motor but also their neurological abilities.
  • the success of such exercise therapy depends to a large extent on the individual circumstances of each individual patient and is very difficult to assess or evaluate, especially in patients in the early stages of their recovery process.
  • two stroke patients with comparable physical limitations and comparable clinical findings e.g. in MRI imaging, can recover completely differently with a comparable intervention (e.g. 3 weeks of rehabilitation therapy for 1 hour each 5 days a week).
  • Patients who do not recover are classically called “non-responders”, whereas patients who “jump” to therapy are called “responders”.
  • the present invention is based on the object of providing a device for performing an individual movement analysis and therapy of a patient, which is improved compared to the prior art and which enables patients in particular in the early stages of their recovery process to see the chances of success of possible therapy interventions test, develop an individualized therapy strategy and follow the recovery process even during exercise therapy.
  • the device according to the invention is distinguished from devices of the prior art in that the control and analysis unit is set up to control the first intervention means in such a way that a first trajectory of the movement of the extremity of the patient is caused by a force exerted by the movement module on the extremity of the patient Patient is disturbed; a reaction to this disturbance is measured via changed measured values of the at least one force sensor and / or the at least one angle sensor and a new, second trajectory is calculated therefrom; and from a comparison of the second trajectory with the first trajectory and / or a target trajectory or the comparison of the disturbed with the undisturbed measured values of the at least one force sensor and / or the at least one angle sensor, new control parameters for (further) control of the first intervention means are calculated become.
  • Such a device advantageously makes it possible to carry out an individual gait analysis in a patient in the early phase of rehabilitation, in particular in a bedridden patient Patients, and to automatically take their results into account in a further (more advanced) exercise therapy carried out with the aid of the first intervention means, in particular with the aid of the rehabilitation mechanism.
  • the success of the therapy can advantageously also be determined automatically, with even slight reactions of the patient, which cannot be visually ascertained by a therapist, to the disturbances exerted on him by the first intervention means being detected.
  • the disruption occurs via the first intervention means, in particular the rehabilitation mechanism, preferably in the form of “clamp trials”, i.e. in the form of a restriction of the range of motion, an impediment to movement and / or a prevention of movement.
  • the analysis is carried out by measuring the force applied by the patient and / or determining the deviation of various trajectories.
  • the measured values of each individual patient can advantageously be stored and used for one's own individual therapy or the determination of one's own therapy success as well as for the generation of a database of “typical” therapy processes.
  • a database of “typical” therapy processes On the basis of a statistical evaluation of this data, it is advantageous to make more and more precise prognoses about different therapy courses and this already at a point in time at which a therapist / doctor cannot (yet) visually recognize any change in the condition of the respective patient.
  • the rehabilitation mechanism has at least one knee module that can be brought into operative connection with the knee joints of the patient as a movement module; wherein the knee module comprises at least one force sensor for measuring an amount of a force between the knee module and a knee joint of the patient and / or at least one angle sensor for measuring the direction of the force between the knee module and the knee joint of the patient; and / or a foot module for receiving the patient's feet; wherein the foot module comprises at least one force sensor for measuring an amount of a force between the foot module and each foot of the patient.
  • a rehabilitation mechanism with at least one knee module and / or foot module as a movement module is particularly suitable for carrying out an individual movement analysis and therapy of the leg movement of a patient, with the comparatively large muscle groups of the legs being involved.
  • the device comprises at least one second intervention means for interacting with the patient, the second intervention means being set up to exchange (control) data with the control and analysis unit. If at least one second intervention means is provided, the influence of different therapy components or therapy strategies and concepts - for example by adding one or more additional stimuli - can be tested and / or changed in a controlled manner on the patient, which advantageously automates the individual patient "Best", most effective therapy implementation can be determined.
  • the second intervention means is set up to interact with the patient's body, in particular with the patient's leg, knee joint and / or foot.
  • a second intervention means set up in this way enables before geous a direct mechanical interaction with or influence on the patient.
  • the second intervention means can be arranged either directly on the first intervention means, in particular on the rehabilitation mechanism, or on the device at a distance from the first intervention means.
  • the second intervention means can preferably be a means for generating a vibration and / or a means for performing electromyostimulation.
  • a second intervention means configured in this way advantageously enables mechanical or electrical or other type of external muscle stimulation.
  • the second intervention means can also be a means for visual stimulus generation and / or a means for acoustic stimulus generation.
  • this advantageously enables visual and / or acoustic stimulation of the patient, but on the other hand also offers the possibility of giving the patient a kind of visual / acoustic feedback on his performance.
  • the second intervention means is a means for the scheduled administration of a medication.
  • a means for the scheduled administration of a medication advantageously enables the controlled change pharmacological intervention in the patient.
  • the provision of a second intervention means designed in this way makes it possible to test which medication (or which omission of a medication) can advantageously influence the rehabilitation process, i.e. whether, for example, another sedation medication or a certain neurotransmitter such as serotonin, radrenaline or individual to increase the effectiveness of exercise therapy Dopamine should be chosen.
  • control and analysis unit comprises a means for performing electromyography. If the control and analysis unit comprises a means for performing an electromyography, even small changes in the electrical muscle activity of a patient can advantageously be measured, which in particular in unconscious patients allows a test of the state of health shortly after a stroke has occurred.
  • the device comprises a device for the reversible connection of the device, in particular the first intervention means, to a bed, in particular to a hospital bed that can be verticalized.
  • a device for the reversible connection of the device, in particular the first intervention means, with a bed, in particular with a vertically adjustable hospital bed advantageously enables the mobile Ausgestal device of the device according to the invention or the retrofitting of ordinary beds, in particular hospital beds, with a device according to the invention and reduced to this Way, the acquisition costs for hospitals and / or nursing homes are advantageous.
  • a possible device for reversible connection is disclosed, for example, in DE 102018 129 370.4 of the applicant.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a device according to the invention in a 39an view
  • 2 shows a further embodiment of a device according to the invention with a device for reversibly connecting the device to a bed
  • 3 shows a further embodiment of the device according to the invention while an individual movement analysis and therapy is being carried out with trajectories drawn in by way of example;
  • FIG. 4a shows a further embodiment of the device according to the invention while an individual movement analysis and therapy is being carried out with step heights and flexion angles of a hip joint drawn in by way of example;
  • FIG. 4b shows an exemplary plot of the step heights measured by the device from FIG. 4a before and after the disturbance has occurred for a first case in which the step height is greater before the disturbance than after the disturbance;
  • FIG. 4c shows an exemplary plot of the step heights measured by the device from FIG. 4a before and after the disturbance has occurred for a second case in which the step height before the disturbance is smaller than after the disturbance;
  • FIG. 5a shows a further embodiment of the device according to the invention while an individual movement analysis and therapy is being carried out, the disruption being the prevention of movement of the extremity by the device;
  • FIG. 5b shows an exemplary plot of the force exerted by the patient on the device from FIG. 5a and measured by it in the case of an undisturbed movement of the extremity and in the event of a disturbed, in particular completely prevented movement of the extremity;
  • FIGS. 5a and 5b shows an exemplary plot of a flexion angle as a function of time, which corresponds to the implementation of an individual movement analysis and therapy shown as an example in FIGS. 5a and 5b.
  • the same reference symbols designate the same or comparable components.
  • Fig. 1 shows an embodiment of an inventive device 1 in a 39an view.
  • the device 1 according to the invention comprises at least one first intervention means 3 in the form of a rehabilitation mechanism 30, suitably designed for a planned, automated rehabilitation movement of the extremities 94, at least the joints, muscles and tendons of the legs 92, of a patient 90, with at least one in operative connection Movement module 5 that can be brought with the extremities 94 of the patient 90.
  • the movement module 5 comprises at least one force sensor 41; 51 for measuring an amount of a force F (t) between the movement module 5 and an extremity 94 of the patient 90 (see also FIGS.
  • the device 1 also comprises at least one control and analysis unit 6 for controlling the first intervention means 3 and analyzing one of the actual values of the at least one force sensor 41; 51 and / or the at least one angle sensor 52 calculated trajectory Ti; T; ... the movement of limb 94 of patient 90.
  • the control and analysis unit 6 of the device 1 is designed to control the first intervention means 3 in such a way that a first trajectory Ti of the movement of the extremity 94 of the patient 90 is caused by a force exerted by the movement module 5 on the extremity 94 of the patient 90 is disturbed; a reaction to this disturbance P via changed measured values of the at least one force sensor 41; 51 and / or of the at least one angle sensor 52 is measured and a new, second trajectory T is calculated therefrom; and from a comparison of the second trajectory T with the first trajectory Ti and / or a target trajectory T so u or the comparison of the disturbed with the undisturbed measured values of the at least one force sensor 41; 51 and / or the at least one angle sensor 52, new control parameters for (further) control of the first intervention means 3 are calculated.
  • the force sensor or sensors 41; 51 can in particular be arranged on an arm of the movement module 5, as shown in FIG. 1, and / or in an area near the feet 91 of the patient 90, in particular on a foot module 40 of the rehabilitation mechanism 30 (see also FIGS . 3).
  • the device 1 can preferably also include at least one second intervention means 7 for interacting with the patient 90, the second intervention means 7 preferably being set up to exchange (control) data with the control and analysis unit 6 .
  • the second intervention means 7 can in particular be set up to interact with the body of the patient 90, in particular with his leg 92, knee joint 93 and / or foot 91, and thereby, for example, a further mechanical disturbance P of the movement of the extremity 94 through an application of force on the limb 94 of the patient 90.
  • the second intervention means 7 can in particular be a means 71 for generating a vibration (cf. FIG. 3) and / or a means 72 for performing an electromyostimulation.
  • the control and analysis unit 6 can then also preferably comprise a means 61 for performing electromyography, which advantageously serves to control and evaluate electrical or other type of external muscle stimulations.
  • the second intervention means 7 can also alternatively or cumulatively, as shown, be a means 73 for visual stimulus generation and / or a means 74 for acoustic stimulus generation.
  • the second intervention means 7 can act on other senses - sight and / or hearing - of the patient 90 as a disorder P before geous.
  • the action via various sensory organs can lead to better (brain) stimulation, which in turn can advantageously support the rehabilitation process.
  • the device 1 can then advantageously measure and evaluate the influence of such, in particular acoustic and / or visual, disturbances P on the patient 90, as described above.
  • the second intervention means 7 can alternatively or cumulatively also be a means 75 for the scheduled administration of a medication.
  • the disorder P consists in a targeted administration and / or in the targeted omission of a medication, that is to say a pharmacological intervention.
  • Such a second intervention means 7 advantageously allows for example to test which drugs are beneficial or disadvantageous for the recovery process, which doses of active ingredient are effective and whether, for. B. a change in sedatives or the administration of a certain neurotransmitter such as serotonin, norepinephrine or dopamine can influence the recovery process (preferably positively).
  • the device 1 according to the invention can advantageously deviate in the behavior of the patient, in particular deviations Measure deviations in its movement sequence that are so small that a therapist would not (yet) notice them during conventional movement therapy, which advantageously increases the accuracy of the results obtained.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a device 1 according to the invention, which comprises a device 11 for reversibly connecting the device 1, in particular the first intervention means 3, to a bed 80.
  • the bed 80 can preferably be a verticalisable hospital bed.
  • the device 1 can be designed mobile with the help of such a device 11 for reversible connection and connected to a bed 80 to carry out an individual movement analysis and therapy and removed again after the analysis or therapy has ended .
  • a possible device 11 is disclosed, for example, in DE 102018 129 370.4 of the applicant, to which reference is made in full here with regard to the functioning of the device 11.
  • the device 1 can also have a rehabilitation mechanism 30 as a movement module 5, which comprises at least one knee module 50 which can be brought into active connection with the knee joints 93 of the patient 90; where the knee module 50 preferably has at least one force sensor 51 for measuring an amount of a force F (t) between the knee module 50 and a knee joint 93 of the patient 90 and / or at least one angle sensor 52 for measuring the direction of the force F (t) between the knee module 50 and the knee joint 93 of the patient 90.
  • a rehabilitation mechanism 30 as a movement module 5, which comprises at least one knee module 50 which can be brought into active connection with the knee joints 93 of the patient 90; where the knee module 50 preferably has at least one force sensor 51 for measuring an amount of a force F (t) between the knee module 50 and a knee joint 93 of the patient 90 and / or at least one angle sensor 52 for measuring the direction of the force F (t) between the knee module 50 and the knee joint 93 of the patient 90.
  • the rehabilitation mechanism 30 can also comprise a foot module 40 for receiving the feet 91 of the patient 90; wherein the foot module 40 preferably comprises at least one force sensor 41 for measuring an amount of a force between the foot module 40 and each foot 91 of the patient 90.
  • FIG. 3 now shows a further embodiment of the device 1 according to the invention while an individual movement analysis and therapy is being carried out with trajectories T so u, Ti, T2 drawn in by way of example.
  • extremities 94 of the patient 90 shown here using the example of a leg 92, can be brought into operative connection with the movement module 5.
  • FIG. 3 shows, for example, an operative connection on the thigh in the area of the knee joint 93, but the leg 92 can also and / or on the lower leg, as shown in FIGS. 1, 4a and 5a be brought into operative connection with the first intervention means 3 elsewhere.
  • a force sensor 51 is shown on a boom of the movement module 5 and a force sensor 41 in the area of a réellemo module 40 - and / or the at least one angle sensor 52 can then measure an amount of a force F (t) between Movement module 5 and the extremity 94 or, by measuring the direction of the force F (t) during a movement of the extremity 94, a trajectory Ti; T2; ... are determined by means of the control and analysis unit 6 and stored for further use.
  • the device 1 advantageously enables, for example, the creation of a database of undisturbed, “normal” trajectories Ti; T2; ... of healthy people, whereby the first intervention means 3, in particular the rehabilitation mechanism 30, does not exert any disturbance P on the movement of the test subject during such a recording, but only accompanies the movement.
  • an actual trajectory Ti; T2; ... the movement of the extremities 94 is measured and compared with the database entries described above, that is to say with the target trajectories T so u of healthy people, in order to assess the current state of health.
  • a disturbance P acting on the patient 90 and any resulting thereof induced deviation from a comparison trajectory can be measured.
  • the comparison trajectory can be either a target trajectory T so u stored in the database for a healthy person or a trajectory Ti measured earlier ; T2 ; ... act the patient 90 himself and thus log the recovery progress of the respective patient 90 advantageously individually.
  • the device 1 according to the invention also enables un-disturbed and disturbed measured values from the at least one force sensor 41 to be quantified; 51 and / or of the at least one angle sensor 52 to make statements about the adaptability of the patient 90 to a disorder P and thereby to be able to assess his state of health and / or the success of the rehabilitation.
  • Two of these quantification methods are shown below as examples: FIG. 4a shows an embodiment of the device 1 according to the invention during the implementation of an individual movement analysis and therapy with an exemplary step height H up ; H p and diffraction angles cp uP; f ,, of a hip joint 95 can be seen.
  • a disturbance P acting on the patient 90 can be generated during several successive movement cycles ("steps") controlled and / or accompanied by the device 1, be it through a force exerted by the first intervention means 3 or some other disturbance P by a second intervention means 7.
  • a step height H up ; H p and / or a diffraction angle cp uP ; ep p of a hip joint 95 can be selected, the disturbance P, in particular a force acting on the extremities 94 of the patient 90, effects on the measured step height H up ; H p or the diffraction angles cp uP; ep p of a hip joint 95 may have.
  • the patient 90 recovers from the respective Disturbance P, which in turn can be reflected in a change in the above-mentioned measured values.
  • FIG. 4b shows an exemplary plot of the step heights H up measured by the device 1 from FIG. 4a; H p before and after the disturbance P for a first case in which the step height H up before the disturbance P is greater than the step height H p after the disturbance P.
  • FIG. 4c shows an exemplary plot of the step heights H up measured by the device 1 from FIG. 4a; H p before and after the disruption P for a second case in which the step height H up before the disruption P is smaller than the step height H p after the disruption.
  • H (n) denotes the step height of the respective step with the number n.
  • step height H p after the onset of the disturbance P differs significantly from the undisturbed step height H up .
  • FIGS. 5 a to c A second possible quantification method which enables the device 1 according to the invention is outlined in FIGS. 5 a to c.
  • FIG. 5 a shows an embodiment of the device 1 according to the invention while an individual movement analysis and therapy is being carried out, the disorder P being the prevention of movement of the extremity 94 by the device 1.
  • a patient 90 can be effectively connected to the device 1 according to the invention, in particular to the first intervention means 3, preferably via the movement module 5.
  • the force F (t) between the movement module 5 and an extremity 94 of the patient 90 can be measured during the passage of a movement cycle, that is to say a “step”, in an undisturbed state.
  • the extremity 94 in particular the leg 92, as shown here, is held firmly by the first intervention means 3, preferably the movement module 5, that is to say is almost completely prevented from moving.
  • the force F (t) can now be measured which the patient 90 generates in order to fight against the hindrance caused by the first intervention means 3 and still move.
  • FIG. 5b shows an exemplary plot of the force F (t) exerted by the patient 90 on the device 1 from FIG. 5a and measured by it with an undisturbed movement of the extremity 94 and with a disturbed, in particular completely prevented movement of the extremity 94;
  • a wegungsanalysis 5c is an exemplary application and Fig. to that shown in Fig. perform an individual Be exemplified 5a and 5b and therapy corresponding, diffraction angle cp ® as a function of time t.
  • F up (t) and cp up (t) each describe the undisturbed state and F p (t) and cp p (t) the disturbed state in which the first intervention means 3 almost completely prevents the movement.
  • the force F p (t) with which the patient 90 works against the disorder P in turn depends on the current, individual state of health and can be based on the measured values of the undisturbed step F up (t) and / or with database values from healthy people or other patients be compared.
  • the present invention relates to a device 1 for performing an individual movement analysis and therapy of a patient, which is characterized in that a control and analysis unit 6 is set up to control the first intervention means 3 in such a way that a first trajectory Ti of the movement of a Limb 94 of the patient 90 is disturbed by the action of a force of a movement module 5 on the limb 94 of the patient 90; a reaction to this disturbance P via changed measured values of at least one force sensor 41; 51 and / or at least one angle sensor 52 is measured and a new, second trajectory T is calculated therefrom; and from a comparison of the second trajectory T with the first trajectory Ti and / or a target trajectory T so u or the comparison of the disturbed with the undisturbed measured values, new control parameters for (further) control of the first intervention means 3 are calculated.
  • the device 1 according to the invention advantageously makes it possible in particular for patients in the early stages of their recovery process to test the chances of success of possible therapy interventions, to develop an individualized therapy strategy and to follow the recovery process even during exercise therapy.
  • the type of therapy intervention or therapy component to which the respective patient 90 is most likely to act as a “responder” can be inferred, in particular by specifically adding or leaving out various therapy components. , i.e. with a positive rehabilitation process, will react.
  • first intervention means rehabilitation mechanism for the reversible connection of the device (1), in particular the first intervention means (3), with a bed (80), in particular with a vertically adjustable hospital bed, first intervention means rehabilitation mechanism

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie eines Patienten, welche sich dadurch auszeichnet, dass eine Steuerungs- und Analyseeinheit (6) eingerichtet ist, das erste Interventionsmittel (3) derart zu steuern, dass eine erste Trajektorie (T1) der Bewegung einer Extremität (94) des Patienten (90) durch eine Krafteinwirkung eines Bewegungsmoduls (5) auf die Extremität (94) des Patienten (90) gestört wird; eine Reaktion auf diese Störung (P) über veränderte Messwerte wenigstens eines Kraftsensors (41; 51) und/oder wenigstens eines Winkelsensors (52) gemessen und daraus eine neue, zweite Trajektorie (T2) berechnet wird; und aus einem Vergleich der zweiten Trajektorie (T2) mit der ersten Trajektorie (T1) und/oder einer Soll-Trajektorie (Tsoll) oder dem Vergleich der gestörten mit den ungestörten Messwerten neue Steuerparameter zur (weiteren) Steuerung des ersten Interventionsmittels (3) berechnet werden.

Description

Vorrichtung zur Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie eines Patienten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie eines Patienten mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Bettpflichtige Patienten, insbesondere solche mit neurologischen Beeinträchtigungen nach beispielsweise einem Schlaganfall, nach Schädelhimtraumata und/oder einer Querschnitts- lähmung, profitieren nachweislich von einer zeitnah einsetzenden Bewegungstherapie zur Verbesserung ihrer motorischen aber auch ihrer neurologischen Fähigkeiten. Der Erfolg einer solchen Bewegungstherapie hängt dabei stark von den individuellen Umständen jedes einzelnen Patienten ab und kann insbesondere bei Patienten im Frühstadium ihres Gene sungsprozesses sehr schwer abgeschätzt bzw. evaluiert werden. So können beispielsweise zwei Schlaganfallpatienten, welche eine vergleichbare körperliche Einschränkung und ver gleichbare klinische Befände z.B. in der MRT Bildgebung aufweisen, sich bei vergleich barer Intervention (z.B. 3 Wochen Rehabilitations-Therapie für jeweils 1 Stunde an 5 Ta gen die Woche) vollkommen unterschiedlich erholen. Patienten, welche sich nicht erholen, werden klassischerweise „non-Responders“ genannt, wohingegen Patienten, welche auf eine Therapie „anspringen“ als sog. „Responder“ bezeichnet werden.
Insbesondere für neurologische Patienten ist daher die Individualisierung einer Therapie- Intervention so gut wie nicht gegeben, da eine Vorhersage der Wirksamkeit/Nicht-Wirk- samkeit zu Beginn der Rekonvaleszenz schwierig ist und die meisten Patienten nur die Therapieform erhalten, die gerade möglich bzw. im jeweiligen Krankenhaus standardisiert ist. Im Gegensatz zu anderen Krankheitsbildem, bei denen statistische oder methodische Verfahren bekannt sind, die eine individuelle Genesungsvorhersage ermöglichen, sind sol che Verfahren bei neurologischen Patienten annähernd unbekannt, was dazu führt, dass Therapie-Interventionen, insbesondere eine frühzeitige Bewegungstherapie, nicht patien- ten-individualisiert angepasst werden kann. Die DE 102017 114290 Al offenbart beispielsweise lediglich ein Messverfahren zur Be stimmung der Längenverhältnisse, der Position und/oder des Bewegungsradius der unteren Extremitäten eines bettpflichtigen Patienten, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung ei nes derartigen Messverfahrens. Die darin offenbarte Vorrichtung sieht unter anderem einen Kraftsensor vor, welcher die über einen Ausleger und ein Verbindungselement in eine Knie-Orthese eingeleitete Kraft überwacht, ermöglicht jedoch keine individuelle Gene sungsvorhersage.
Hiervon ausgehend hegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine im Ver gleich zum Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Durchführung einer individuel len Bewegungsanalyse und -therapie eines Patienten bereitzustellen, welche es ermöglicht insbesondere Patienten im Frühstadium ihres Genesungsprozesses auf die Erfolgschancen möglicher Therapie-interventionen zu testen, eine individualisierte Therapie Strategie zu entwickeln und den Genesungsprozess auch während der Bewegungstherapie zu verfolgen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Pa tentanspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich gegenüber Vorrichtungen des Stands der Technik dadurch aus, dass die Steuerungs- und Analyseeinheit eingerichtet ist, das erste Interventionsmittel derart zu steuern, dass eine erste Trajektorie der Bewegung der Extre mität des Patienten durch eine Krafteinwirkung des Bewegungsmoduls auf die Extremität des Patienten gestört wird; eine Reaktion auf diese Störung über veränderte Messwerte des wenigstens einen Kraftsensors und/oder des wenigstens einen Winkelsensors gemessen und daraus eine neue, zweite Trajektorie berechnet wird; und aus einem Vergleich der zweiten Trajektorie mit der ersten Trajektorie und/oder einer Soll-Trajektorie oder dem Vergleich der gestörten mit den ungestörten Messwerten des wenigstens einen Kraftsensors und/oder des wenigstens einen Winkelsensors neue Steuerparameter zur (weiteren) Steue rung des ersten Interventionsmittels berechnet werden.
Eine derartige Vorrichtung ermöglicht es vorteilhaft, eine individuelle Ganganalyse bei ei nem Patienten in der Frühphase der Rehabilitation, insbesondere bei einem bettpflichtigen Patienten, durchzuführen, und deren Ergebnisse automatisch bei einer weiteren (weiterge henden), mit Hilfe des ersten Interventionsmittels, insbesondere mit Hilfe des Rehabilita- tionsmechanismus durchgeführten, Bewegungstherapie zu berücksichtigen. Zudem kann auch vorteilhaft der Therapieerfolg automatisiert bestimmt werden, wobei bereits geringe, für einen Therapeuten optisch nicht feststellbare, Reaktionen des Patienten auf die, durch das erste Interventionsmittel auf ihn ausgeübten, Störungen detektiert werden.
Die Störung erfolgt hierbei über das erste Interventionsmittel, insb. den Rehabilitationsme chanismus vorzugsweise in Form von „clamp trials“, also in Form einer Einschränkung des Bewegungsradius, einer Erschwerung der Bewegung und/oder einer Verhinderung der Be wegung. Die Analyse erfolgt durch Messung der dagegen aufgewendeten Kraft durch den Patienten und/oder Bestimmung der Abweichung verschiedener Trajektorien.
Die Messwerte jedes einzelnen Patienten können dabei vorteilhaft gespeichert und für die eigene individuelle Therapie bzw. die Bestimmung des eigenen Therapieerfolgs als auch für die Generierung eines Datenbestandes an „typischen“ Therapieverläufen herangezogen werden. Aufgrund einer statistischen Auswertung dieser Daten können sich vorteilhaft im mer genauere Prognosen über verschiedenen Therapieverläufe erstellen lassen und dies be reits zu einem Zeitpunkt, an dem ein Therapeut/Arzt optisch (noch) keine Veränderung des Zustands des jeweiligen Patienten erkennen kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hat sich bewährt, dass der Rehabilitati- onsmechanismus wenigstens ein in Wirkverbindung mit den Kniegelenken des Patienten bringbares Kniemodul als Bewegungsmodul aufweist; wobei das Kniemodul wenigstens einen Kraftsensor zur Messung eines Betrags einer Kraft zwischen Kniemodul und einem Kniegelenk des Patienten und/oder wenigstens einen Winkelsensor zur Messung der Rich tung der Kraft zwischen Kniemodul und dem Kniegelenk des Patienten umfasst; und/oder ein Fußmodul zur Aufnahme der Füße des Patienten; wobei das Fußmodul wenigstens ei nen Kraftsensor zur Messung eines Betrags einer Kraft zwischen Fußmodul und einem jeden Fuß des Patienten umfasst. Ein Rehabilitationsmechanismus mit wenigstens einem Kniemodul und/oder Fußmodul als Bewegungsmodul eignet sich insbesondere für die Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie der Beinbewegung ei nes Patienten, wobei vorteilhaft die vergleichsweise großen Muskelgruppen der Beine in volviert sind. Erfmdungsgemäß bevorzugt ist zudem eine Ausgestaltung, bei der die Vorrichtung wenigs tens ein zweites Interventionsmittel zur Wechselwirkung mit dem Patienten umfasst, wobei das zweite Interventionsmittel eingerichtet ist, mit der Steuerungs- und Analyseeinheit (Steuer-)Daten auszutauschen. Ist wenigstens ein zweites Interventionsmittel vorgesehen, so kann der Einfluss verschiedener Therapiekomponenten beziehungsweise Therapiestra tegien und -konzepte - z.B. durch Hinzufügung eines oder mehrerer weiterer Reize - auf den Patienten getestet und/oder kontrolliert verändert werden, wodurch sich vorteilhaft au tomatisiert die für einen Patienten individuell „beste“, effektivste Therapiedurchführung bestimmen lässt.
Dabei hat es sich bewährt, wenn das zweite Interventionsmittel eingerichtet ist, mit dem Körper des Patienten, insbesondere mit dessen Bein, Kniegelenk und/oder Fuß des Patien ten wechselzuwirken. Ein derart eingerichtetes zweites Interventionsmittel ermöglicht vor teilhaft eine direkte mechanische Wechselwirkung mit dem bzw. Einflussnahme auf den Patienten. Das zweite Interventionsmittel kann dazu vorzugsweise entweder direkt am ers ten Interventionsmittel, insbesondere am Rehabilitationsmechanismus, oder aber vom ers ten Interventionsmittel beabstandet an der Vorrichtung angeordnet sein.
Dazu kann das zweite Interventionsmittel vorzugsweise ein Mittel zur Erzeugung einer Vibration und/oder ein Mittel zur Durchführung einer Elektromyostimulation sein. Ein der art ausgestaltetes zweites Interventionsmittel ermöglicht vorteilhaft eine mechanische bzw. elektrische oder andersgeartet-externe Muskelstimulation.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann das zweite Interventionsmittel auch ein Mittel zur visuellen Reizerzeugung und/oder ein Mittel zur akustischen Reizerzeugung sein. Dies ermöglicht vorteilhaft einerseits eine visuelle und/oder akustische Stimulation des Patienten, bietet aber andererseits auch die Möglichkeit, dem Patienten eine Art visu elles/akustisches Feedback seiner Leistung zu geben.
Darüber hinaus hat sich eine Ausgestaltung der Erfindung bewährt, bei der das zweite In terventionsmittel ein Mittel für die planmäßige Gabe einer Medikation ist. Ein Mittel zur planmäßigen Gabe einer Medikation ermöglicht vorteilhaft die kontrollierte Veränderung einer pharmakologischen Intervention beim Patienten. Das Vorsehen eines derart ausge stalteten zweiten Interventionsmittel ermöglicht es zu testen, welche Medikamente (oder welches Weglassen eines Medikaments) den Rehabilitationsverlauf vorteilhaft beeinflus sen können, d.h. ob zur Effektivitätssteigerung der Bewegungstherapie z.B. individuell ein anderes Sedierungsmedikament oder ein bestimmter Neurotransmitter wie Serotonin, No radrenalin oder Dopamin gewählt werden sollte.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung hat sich bewährt, dass die Steuerungs- und Analyseeinheit ein Mittel zur Durchführung einer Elektromyografie umfasst. Umfasst die Steuerungs- und Analyseeinheit ein Mittel zur Durchführung einer Elektromyografie las sen sich vorteilhaft bereits geringe Veränderungen in der elektrischen Muskelaktivität eines Patienten messen, was insbesondere bei bewusstlosen Patienten kurz nach erfolgtem Schlaganfall einen Test des Gesundheitszustands erlaubt.
Schließlich hat sich eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewährt, bei der die Vorrichtung eine Vorrichtung zur reversiblen Verbindung der Vorrichtung, insbe sondere des ersten Interventionsmittels, mit einem Bett, insbesondere mit einem vertikali- sierbaren Krankenhausbett, umfasst. Eine Vorrichtung zur reversiblen Verbindung der Vorrichtung, insbesondere des ersten Interventionsmittels, mit einem Bett, insbesondere mit einem vertikalisierbaren Krankenhausbett ermöglicht vorteilhaft die mobile Ausgestal tung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. die Nachrüstung gewöhnlicher Betten, ins besondere Krankenhausbetten, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und verringert auf diese Weise vorteilhaft die Anschaffüngskosten für Krankenhäuser und/oder Pflege heime. Eine mögliche Vorrichtung zur reversiblen Verbindung wird beispielsweise in der DE 102018 129 370.4 der Anmelderin offenbart.
Diese sowie zusätzliche Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfol gend an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele, auf welche die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, und in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Darin zeigen schematisch:
Fig. 1 eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenan sicht; Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Vorrichtung zur reversiblen Verbindung der Vorrichtung mit einem Bett; Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie mit exemplarisch eingezeichneten Trajektorien;
Fig. 4a eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie mit exemplarisch eingezeichneten Schritthöhen und Beugungswinkeln eines Hüftgelenks;
Fig. 4b eine exemplarische Auftragung der durch die Vorrichtung aus Fig. 4a gemes senen Schritthöhen vor und nach erfolgter Störung für einen ersten Fall, bei dem die Schritthöhe vor der Störung größer ist als nach der Störung;
Fig. 4c eine exemplarische Auftragung der durch die Vorrichtung aus Fig. 4a gemes senen Schritthöhen vor und nach erfolgter Störung für einen zweiten Fall, bei dem die Schritthöhe vor der Störung kleiner ist als nach der Störung;
Fig. 5a eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie, wobei die Störung in einer Verhinderung einer Bewegung der Extremität durch die Vor richtung besteht;
Fig. 5b eine exemplarische Auftragung der vom Patienten auf die Vorrichtung aus Fig. 5a ausgeübte und durch sie gemessene Kraft bei einer ungestörten Bewe gung der Extremität sowie bei einer gestörten, insbesondere vollständig ver hinderten Bewegung der Extremität; und
Fig. 5c eine exemplarische Auftragung eines zu der in den Fig. 5a und 5b beispielhaft dargestellten Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -the rapie korrespondierenden, Beugungswinkels in Abhängigkeit der Zeit. Bei der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
Fig. 1 zeigt eine Ausgestaltung einer erfmdungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer Seitenan sicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfasst wenigstens ein erstes Interventions mittel 3 in Form eines Rehabilitationsmechanismus 30, geeignet ausgebildet für eine plan mäßig automatisierte Rehabilitationsbewegung der Extremitäten 94, zumindest der Ge lenke, Muskeln und Sehnen der Beine 92, eines Patienten 90, mit wenigstens einem in Wirkverbindung mit den Extremitäten 94 des Patienten 90 bringbaren Bewegungsmodul 5. Das Bewegungsmodul 5 umfasst dabei wenigstens einen Kraftsensor 41 ; 51 zur Messung eines Betrags einer Kraft F(t) zwischen Bewegungsmodul 5 und einer Extremität 94 des Patienten 90 (vgl. auch Fig. 3 und 5a) und/oder wenigstens einen Winkelsensor 52 zur Messung der Richtung der Kraft F(t) zwischen Bewegungsmodul 5 und der Extremität 94 des Patienten 90. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfasst darüber hinaus wenigstens eine Steuerungs- und Analyseeinheit 6 zur Steuerung des ersten Interventionsmittels 3 und Analyse einer aus den Ist-Werten des wenigstens einen Kraftsensors 41; 51 und/oder des wenigstens einen Winkelsensors 52 berechneten Trajektorie Ti; T ; ... der Bewegung der Extremität 94 des Patienten 90.
Die Steuerungs- und Analyseeinheit 6 der erfmdungsgemäßen Vorrichtung 1 ist dazu ein gerichtet, das erste Interventionsmittel 3 derart zu steuern, dass eine erste Trajektorie Ti der Bewegung der Extremität 94 des Patienten 90 durch eine Krafteinwirkung des Bewe gungsmoduls 5 auf die Extremität 94 des Patienten 90 gestört wird; eine Reaktion auf diese Störung P über veränderte Messwerte des wenigstens einen Kraftsensors 41; 51 und/oder des wenigstens einen Winkelsensors 52 gemessen und daraus eine neue, zweite Trajektorie T berechnet wird; und aus einem Vergleich der zweiten Trajektorie T mit der ersten Trajektorie Ti und/oder einer Soll-Trajektorie Tsou oder dem Vergleich der gestörten mit den ungestörten Messwerten des wenigstens einen Kraftsensors 41; 51 und/oder des we nigstens einen Winkelsensors 52 neue Steuerparameter zur (weiteren) Steuerung des ersten Interventionsmittels 3 berechnet werden. Der oder die Kraftsensoren 41; 51 können insbe sondere an einem Ausleger des Bewegungsmoduls 5, wie in Fig. 1 dargestellt, und/oder in einem Bereich nahe der Füße 91 des Patienten 90, insbesondere an einem Fußmodul 40 des Rehabilitationsmechanismus 30 angeordnet sein (vgl. auch Fig 2 und Fig. 3). Fig. 1 zeigt zudem, dass die Vorrichtung 1 bevorzugt auch wenigstens ein zweites Inter ventionsmittel 7 zur Wechselwirkung mit dem Patienten 90 umfassen kann, wobei das zweite Interventionsmittel 7 vorzugsweise eingerichtet ist, mit der Steuerungs- und Analy seeinheit 6 (Steuer-)Daten auszutauschen. Das zweite Interventionsmittel 7 kann insbeson dere dazu eingerichtet sein, mit dem Körper des Patienten 90, insbesondere mit dessen Bein 92, Kniegelenk 93 und/oder Fuß 91, wechselzuwirken und dadurch beispielsweise eine weitere mechanische Störung P der Bewegung der Extremität 94 durch eine Krafteinwir kung auf die Extremität 94 des Patienten 90 zu erzeugen. Dazu kann das zweite Interven tionsmittel 7 insbesondere ein Mittel 71 zur Erzeugung einer Vibration (vgl. Fig. 3) und/o der ein Mittel 72 zur Durchführung einer Elektromyostimulation sein. Vorzugsweise in letzterem Fall kann die Steuerungs- und Analyseeinheit 6 dann auch ein Mittel 61 zur Durchführung einer Elektromyografie umfassen, welches vorteilhaft zur Steuerung und Auswertung elektrischer oder anders gearteter externer Muskelstimulationen dient. Das zweite Interventionsmittel 7 kann auch alternativ oder kumulativ, wie gezeigt, ein Mittel 73 zur visuellen Reizerzeugung und/oder ein Mittel 74 zur akustischen Reizerzeugung sein. In einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung kann das zweite Interventionsmittel 7 vor teilhaft auf andere Sinne - Sehsinn und/oder Hörsinn - des Patienten 90 als Störung P einwirken. Insbesondere bei neurologisch geschädigten Patienten 90 kann das Einwirken über verschiedene Sinnesorgane zu einer besseren (Gehirn-) Stimulation führen, was wie derum den Rehabilitationsverlauf vorteilhaft unterstützen kann. Die Vorrichtung 1 kann dann vorteilhaft den Einfluss derartiger, insbesondere akustischer und/oder visueller, Stö rungen P auf den Patienten 90, wie oben beschrieben, messen und auswerten. Das zweite Interventionsmittel 7 kann schließlich auch alternativ oder kumulativ ein Mittel 75 für die planmäßige Gabe einer Medikation sein. Die Störung P besteht in diesem Fall in einer ge zielten Gabe und/oder im gezielten Weglassen einer Medikation, also einer pharmakologi schen Intervention. Ein derartiges zweites Interventionsmittel 7 ermöglicht vorteilhaft bei spielsweise zu testen, welche Medikamente vor- oder nachteilig für den Genesungsprozess sind, welche Wirkstoffdosen effektiv sind und ob z. B. ein Sedativwechsel oder die Gabe eines bestimmten Neurotransmitters wie Serotonin, Noradrenalin oder Dopamin, den Ge nesungsprozess (vorzugsweise positiv) beeinflussen kann. Die erfindungsgemäße Vorrich tung 1 kann dabei vorteilhaft Abweichungen im Verhalten des Patienten, insbesondere Ab- weichungen in dessen Bewegungsablauf, messen, die so gering sind, dass sie einem Thera peuten während einer konventionellen Bewegungstherapie (noch) gar nicht auffallen wür den, wodurch die Genauigkeit der gewonnen Ergebnisse vorteilhaft zunimmt.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt, welche eine Vorrichtung 11 zur reversiblen Verbindung der Vorrichtung 1, insbesondere des ersten Interventionsmittels 3, mit einem Bett 80 umfasst. Das Bett 80 kann dabei vor zugsweise ein vertikalisierbares Krankenhausbett sein. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann die Vor richtung 1 mit Hilfe einer solchen Vorrichtung 11 zur reversiblen Verbindung mobil aus gestaltet sein und zur Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie mit einem Bett 80 verbunden und nach Beendigung der Analyse bzw. Therapie wieder entfernt werden. Eine mögliche Vorrichtung 11 wird beispielsweise in der DE 102018 129 370.4 der Anmelderin offenbart, auf welche hier bezüglich der Funktionsweise der Vor richtung 11 vollumfänglich Bezug genommen wird.
In Fig 2 ist darüber hinaus dargestellt, dass die Vorrichtung 1 als Bewegungsmodul 5 auch einen Rehabilitationsmechanismus 30 aufweisen kann, welcher wenigstens ein in Wirkver bindung mit den Kniegelenken 93 des Patienten 90 bringbares Kniemodul 50 umfasst; wo bei das Kniemodul 50 vorzugsweise wenigstens einen Kraftsensor 51 zur Messung eines Betrags einer Kraft F(t) zwischen Kniemodul 50 und einem Kniegelenk 93 des Patienten 90 und/oder wenigstens einen Winkelsensor 52 zur Messung der Richtung der Kraft F(t) zwischen Kniemodul 50 und dem Kniegelenk 93 des Patienten 90 umfasst. Alternativ oder kumulativ kann der Rehabilitationsmechanismus 30 auch ein Fußmodul 40 zur Aufnahme der Füße 91 des Patienten 90 umfassen; wobei das Fußmodul 40 vorzugsweise wenigstens einen Kraftsensor 41 zur Messung eines Betrags einer Kraft zwischen Fußmodul 40 und einem jeden Fuß 91 des Patienten 90 umfasst.
Fig. 3 zeigt nun eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 während der Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie mit exemplarisch eingezeichneten Trajektorien Tsou, Ti, T2. Zur Durchführung einer Bewegungsanalyse kön nen Extremitäten 94 des Patienten 90, hier am Beispiel eines Beins 92 gezeigt, mit dem Bewegungsmodul 5 in Wirkverbindung gebracht werden. In Fig. 3 ist dazu beispielsweise eine Wirkverbindung am Oberschenkel im Bereich des Kniegelenks 93 dargestellt, das Bein 92 kann aber auch am Unterschenkel, wie in den Fig. 1, 4a und 5a gezeigt, und/oder an anderer Stelle mit dem ersten Interventionsmittel 3 in Wirkverbindung gebracht werden. Mit Hilfe des wenigstens einen Kraftsensors 41; 51 - in Fig. 3 ist ein Kraftsensor 51 an einem Ausleger des Bewegungsmoduls 5 und ein Kraftsensor 41 im Bereich eines Fußmo duls 40 gezeigt - und/oder des wenigstens einen Winkelsensors 52 kann dann über die Messung eines Betrags einer Kraft F(t) zwischen Bewegungsmodul 5 und der Extremität 94 bzw. durch Messung der Richtung der Kraft F(t) während eine Bewegung der Extremität 94 eine Trajektorie Ti; T2;... mittels der Steuerungs- und Analyseeinheit 6 bestimmt und zur weiteren Verwendung gespeichert werden. Die Vorrichtung 1 ermöglicht auf diese Weise zum Beispiel vorteilhaft die Erstellung einer Datenbank von ungestörten, „norma len“ Trajektorien Ti; T2; ... gesunder Menschen, wobei das erste Interventionsmittel 3, ins besondere der Rehabilitationsmechanismus 30, bei einer derartigen Aufzeichnung keinerlei Störung P auf die Bewegung des Probanden ausübt, sondern ausschließlich die Bewegung begleitet.
Bei einem Patienten 90 innerhalb der Rekonvaleszenz kann mit Hilfe der erfmdungsgemä- ßen Vorrichtung 1 zum einen in ähnlicherWeise eine Ist-Trajektorie Ti; T2; ... der Bewe gung der Extremitäten 94 gemessen und mit den oben beschriebenen Datenbankeinträgen, also mit Soll-Trajektorien Tsou gesunder Menschen, zur Einschätzung des aktuellen Gene sungszustands verglichen werden. Zum anderen kann auch vor und/oder während einer Bewegung der Extremitäten 94 mittels des ersten Interventionsmittels 3, insbesondere mit tels Bewegungsmoduls 5, und/oder mittels eines oder mehrerer zweiter Interventionsmittel 7 eine auf den Patienten 90 einwirkende Störung P erzeugt werden und eine etwaige dadurch induzierte Abweichung von einer Vergleichstrajektorie gemessen werden. Bei der Vergleichstrajektorie kann es sich hierbei insbesondere entweder um eine in der Datenbank gespeicherte Soll-Trajektorie Tsou eines gesunden Menschen oder aber um eine bereits frü her gemessene Trajektorie Ti; T2; ... des Patienten 90 selbst handeln und somit den Gene sungsverlauf des jeweiligen Patienten 90 vorteilhaft individuell protokollieren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ermöglicht zudem über ein Quantifizierung von un gestörten und gestörten Messwerten des wenigstens eine Kraftsensors 41; 51 und/oder des wenigstens einen Winkelsensors 52 Aussagen über die Adaptionsfähigkeit des Patienten 90 auf eine Störung P zu treffen und dadurch seinen Gesundheitszustand und/oder den Rehabilitationserfolg beurteilen zu können. Im Folgenden werden exemplarisch zwei die ser Quantifizierungsmethoden dargestellt: In Fig. 4a ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 während der Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie mit exemplarisch ein gezeichneten Schritthöhen Hup; Hp und Beugungswinkeln cpuP; f,, eines Hüftgelenks 95 zu sehen. Bei dieser Quantifizierungsmethode kann während mehrerer aufeinanderfolgender durch die Vorrichtung 1 kontrollierter und/oder begleiteter Bewegungszyklen („Schritte“) eine auf den Patienten 90 einwirkende Störung P erzeugt werden, sei es durch eine Krafteinwirkung durch das erste Interventionsmittel 3 oder durch eine anderweitige Stö rung P durch ein zweites Interventionsmittel 7. Als Messparameter können dabei vorzugs weise eine Schritthöhe Hup; Hp und/oder ein Beugungswinkeln cpuP; epp eines Hüftgelenks 95 gewählt werden, wobei die Störung P, insbesondere eine Krafteinwirkung auf die Ext remitäten 94 des Patienten 90, Auswirkungen auf die gemessene Schritthöhe Hup; Hp bzw. den Beugungswinkeln cpuP; epp eines Hüftgelenks 95 haben kann. Je nach Gesundheitszu stand des Patienten 90 kann nach einer gewissen Zeitspanne in der die Störung P auf den Patienten 90 wirkt und/oder nachdem die Störung P wieder entfernt wurde, eine motorische Adaption des Patienten 90 stattfinden, der Patient 90 erholt sich wieder von der jeweiligen Störung P, was sich wiederum in einer Änderung der oben genannten Messwerte wider spiegeln kann.
Fig. 4b zeigt eine exemplarische Auftragung der durch die Vorrichtung 1 aus Fig. 4a ge messenen Schritthöhen Hup; Hp vor und nach erfolgter Störung P für einen ersten Fall, bei dem die Schritthöhe Hup vor der Störung P größer ist als die Schritthöhe Hp nach der Stö rung P.
In Fig. 4c ist dementsprechend eine exemplarische Auftragung der durch die Vorrichtung 1 aus Fig. 4a gemessenen Schritthöhen Hup; Hp vor und nach erfolgter Störung P für einen zweiten Fall, bei dem die Schritthöhe Hup vor der Störung P kleiner ist als die Schritthöhe Hp nach der Störung. In beiden Abbildungen bezeichnet H(n) dabei die Schritthöhe des jeweiligen Schritts mit der Nummer n.
Sowohl in Fig. 4b als auch in Fig. 4c ist zu erkennen, dass sich die Schritthöhe Hp nach Einsetzen der Störung P deutlich von der ungestörten Schritthöhe Hup unterscheidet. Mit zunehmender Schrittzahl n nach dem Einsetzen der Störung P nähert sich der Messwert allerdings wieder der ungestörten Schritthöhe Hup an, wobei die Geschwindigkeit und/oder das Ausmaß mit dem diese Adaption geschieht (= die „Erholungsfähigkeit“) vom aktuellen, individuellen Gesundheitszustand des Patienten 90 abhängt und somit Hinweise auf die Wirksamkeit einer angewendeten Therapieform (Bewegungstherapie, medikamentöse Therapie, etc. ) liefern kann..
Eine zweite mögliche Quantifizierungsmethode, welche die erfindungsgemäße Vorrich tung 1 ermöglicht, wird in den Fig. 5 a bis c skizziert.
In Fig. 5a ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 während der Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie, wobei die Störung P in einer Verhinderung einer Bewegung der Extremität 94 durch die Vorrichtung 1 besteht. Dazu kann ein Patient 90 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, insbesondere mit dem ersten Interventionsmittel 3, vorzugsweise über das Bewegungsmodul 5, wirkverbunden werden. Anschließend kann mit Hilfe wenigstens eines Kraftsensors 41; 51 die Kraft F(t) zwischen Bewegungsmodul 5 und einer Extremität 94 des Patienten 90 während des Durch laufs eines Bewegungszyklus, also eines „Schrittes“, in ungestörtem Zustand gemessen werden. Im nächsten Schritt wird die Extremität 94, insbesondere das Bein 92 wie hier gezeigt, durch das erste Interventionsmittel 3, vorzugsweise das Bewegungsmodul 5, fest gehalten, also in seiner Bewegung nahezu vollständig gehindert. Mit Hilfe des oder der Kraftsensoren 41; 51 kann nun die Kraft F(t) gemessen werden, die der Patient 90 erzeugt, um gegen die Behinderung durch das erste Interventionsmittel 3 anzukämpfen und sich dennoch zu bewegen.
Fig. 5b zeigt dazu eine exemplarische Auftragung der vom Patienten 90 auf die Vorrich tung 1 aus Fig. 5a ausgeübten und durch sie gemessenen Kraft F(t) bei einer ungestörten Bewegung der Extremität 94 sowie bei einer gestörten, insbesondere vollständig verhin derten Bewegung der Extremität 94; und Fig. 5c eine exemplarische Auftragung eines zu der in den Fig. 5a und 5b beispielhaft dargestellten Durchführung einer individuellen Be wegungsanalyse und -therapie korrespondierenden, Beugungswinkels cp® in Abhängigkeit der Zeit t. Fup(t) und cpup(t) beschreiben dabei jeweils den ungestörten Zustand und Fp(t) und cpp(t) den gestörten Zustand, bei der das erste Interventionsmittel 3 die Bewegung nahezu vollständig verhindert. Im hier gezeigten Beispiel wird das Bein 92 des Patienten 90 im gestörten Zustand gestreckt gehalten - der Beugungswinkel cpp(t) des Hüftgelenks 95 bleibt folglich über den Zeitraum t der Störung P (= Festhalten des Beins 92) konstant bei 0° bzw. 180° (je nach Definition des Nullpunkts). Die Kraft Fp(t) mit der der Patient 90 gegen die Störung P arbeitet hängt wiederum vom aktuellen, individuellen Gesundheitszustand ab und kann mit den Messwerten des ungestörten Schrittes Fup(t) und/oder mit Datenbankwer ten von gesunden Menschen oder anderen Patienten verglichen werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung 1 zur Durchführung einer individuel len Bewegungsanalyse und -therapie eines Patienten, welche sich dadurch auszeichnet, dass eine Steuerungs- und Analyseeinheit 6 eingerichtet ist, das erste Interventionsmittel 3 derart zu steuern, dass eine erste Trajektorie Ti der Bewegung einer Extremität 94 des Pa tienten 90 durch eine Krafteinwirkung eines Bewegungsmoduls 5 auf die Extremität 94 des Patienten 90 gestört wird; eine Reaktion auf diese Störung P über veränderte Messwerte wenigstens eines Kraftsensors 41; 51 und/oder wenigstens eines Winkelsensors 52 gemes sen und daraus eine neue, zweite Trajektorie T berechnet wird; und aus einem Vergleich der zweiten Trajektorie T mit der ersten Trajektorie Ti und/oder einer Soll -Trajektorie Tsou oder dem Vergleich der gestörten mit den ungestörten Messwerten neue Steuerparameter zur (weiteren) Steuerung des ersten Interventionsmittels 3 berechnet werden. Die erfin- dungsgemäße Vorrichtung 1 ermöglicht es vorteilhaft insbesondere Patienten im Frühsta dium ihres Genesungsprozesses auf die Erfolgschancen möglicher Therapie-interventionen hin zu testen, eine individualisierte Therapiestrategie zu entwickeln und den Genesungs prozess auch während der Bewegungstherapie zu verfolgen. Im Rahmen der durch die er- findungsgemäße Vorrichtung 1 ermöglichten individualisierten Bewegungsanalyse und - therapie kann insbesondere über ein gezieltes Hinzufügen oder Weglassen verschiedener Therapiekomponenten auf die Art der Therapieintervention bzw. Therapiekomponente ge schlossen werden, auf welche der jeweilige Patient 90 am ehesten als „Responder“, also mit positivem Rehabilitationsverlauf, reagieren wird. Bezugszeichenliste
Vorrichtung
Vorrichtung zur reversiblen Verbindung der Vorrichtung (1), insbeson dere des ersten Interventionsmittels (3), mit einem Bett (80), insbeson dere mit einem vertikalisierbaren Krankenhausbett erstes Interventionsmittel Rehabilitationsmechanismus
Fußmodul
Kraftsensor
Bewegungsmodul
Kniemodul
Kraftsensor
Winkelsensor
Steuerungs- und Analyseeinheit
Mittel zur Durchführung einer Elektromyografie zweites Interventionsmittel
Mittel zur Erzeugung einer Vibration
Mittel zur Durchführung einer Elektromyostimulation
Mittel zur visuellen Reizerzeugung
Mittel zur akustischen Reizerzeugung
Mittel zur planmäßigen Gabe einer Medikation
Bett, insbesondere vertikalisierbares Krankenhausbett 90 Patient
91 Fuß
92 Bein 93 Kniegelenk
94 Extremität
95 Hüftgelenk
Tsoii; Ti; T2; . Trajektorie F(t) Kraft zwischen Bewegungsmodul (5) und einer Extremität (94) des Pa tienten (90)
Fup(t); Fp(t) Kraft (F(t)), ungestört bzw. gestört Hup(n); Hp(n) Schritthöhe; ungestört bzw. gestört fpup(t): fr(ΐ) Beugungswinkel des Hüftgelenks (95), ungestört bzw. gestört T Zeit n Schrittnummer P Störung

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -the- rapie eines Patienten, wenigstens umfassend: ein erstes Interventionsmittel (3) in Form eines Rehabilitationsmechanis mus (30), geeignet ausgebildet für eine planmäßig automatisierte Rehabi- litationsbewegung der Extremitäten (94), zumindest der Gelenke, Muskeln und Sehnen der Beine (92), eines Patienten (90), mit wenigstens einem in Wirkverbindung mit den Extremitäten (94) des Patienten (90) bringbaren Bewegungsmodul (5); wobei das Bewegungsmodul (5) wenigstens einen Krafts- ensor (41 ; 51) zur Messung eines Betrags einer Kraft (F(t)) zwischen Bewegungsmodul (5) und einer Extremität (94) des Patienten (90) und/oder wenigstens einen Winkelsensor (52) zur Messung der Richtung der Kraft (F(t)) zwischen Bewegungsmodul (5) und der Extremität (94) des Patienten (90) umfasst; und eine Steuerungs- und Analyseeinheit (6) zur Steuerung des ersten In terventionsmittels (3) und Analyse einer aus den Ist-Werten des wenigstens einen Kraftsensors (41; 51) und/oder des wenigstens einen Winkelsensors (52) berechneten Trajektorie (Ti;T2; ...) der Bewegung der Extremität (94) des Patienten (90); dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und Analyseeinheit (6) eingerich tet ist, das erste Interventionsmittel (3) derart zu steuern, dass eine erste Trajek torie (Ti) der Bewegung der Extremität (94) des Patienten (90) durch eine Krafteinwirkung des Bewegungsmoduls (5) auf die Extremität (94) des Pa tienten (90) gestört wird; eine Reaktion auf diese Störung (P) über veränderte Messwerte des we nigstens einen Kraftsensors (41; 51) und/oder des wenigstens einen Win kelsensors (52) gemessen und daraus eine neue, zweite Trajektorie (T2) berechnet wird; und aus einem Vergleich der zweiten Trajektorie
(T2) mit der ersten Trajektorie (Ti) und/oder einer Soll-Trajektorie (Tsou) oder dem Vergleich der gestör ten mit den ungestörten Messwerten des wenigstens einen Kraftsensors (41; 51) und/oder des wenigstens einen Winkelsensors (52) neue Steuer parameter zur (weiteren) Steuerung des ersten Interventionsmittels
(3) be rechnet werden.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rehabilitati- onsmechanismus (30) wenigstens ein in Wirkverbindung mit den Kniegelenken (93) des Patienten (90) bringbares Kniemodul (50); wobei das Kniemodul (50) wenigstens einen Kraftsensor (51) zur Messung eines Betrags ei ner Kraft zwischen Kniemodul (50) und einem Kniegelenk (93) des Patienten (90) und/oder wenigstens einen Winkelsensor (52) zur Messung der Richtung der Kraft zwischen Kniemodul (50) und dem Kniegelenk (93) des Pa tienten (90) umfasst; und/oder ein Fußmodul (40) zur Aufnahme der Füße (91) des Patienten (90); wobei das Fußmodul (40) wenigstens einen Kraftsensor (41) zur Messung eines Betrags einer Kraft zwischen Fußmodul (40) und einem jeden Fuß (91) des Patienten (90) umfasst; als Bewegungsmodul (5) aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor richtung (1) wenigstens ein zweites Interventionsmittel (7) zur Wechselwirkung mit dem Patienten (90) umfasst, wobei das zweite Interventionsmittel (7) einge richtet ist, mit der Steuerungs- und Analyseeinheit (6) (Steuer-)Daten auszutau schen.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Inter ventionsmittel (7) eingerichtet ist, mit dem Körper des Patienten (90), insbesondere mit dessen Bein (92), Kniegelenk (93) und/oder Fuß (91) des Patienten (90) wech selzuwirken.
5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Interventionsmittel (7) ein Mittel (71) zur Erzeugung einer Vibration und/oder ein Mittel (72) zur Durchführung einer Elektromyostimulation ist.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Interventionsmittel (7) ein Mittel (73) zur visuellen Reizerzeugung und/oder ein Mittel (74) zur akustischen Reizerzeugung ist.
7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Interventionsmittel (7) ein Mittel (75) für die planmäßige Gabe einer
Medikation ist.
8. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und Analyseeinheit (6) ein Mittel (61) zur Durchführung einer Elektromyografie umfasst.
9. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Vorrichtung (11) zur reversiblen Verbindung der Vorrichtung (1), insbesondere des ersten Interventionsmittels (3), mit einem Bett (80), insbesondere mit einem vertikalisierbaren Krankenhausbett, umfasst.
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