DE19746333A1

DE19746333A1 - Bewegungssimulator

Info

Publication number: DE19746333A1
Application number: DE1997146333
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl Phys D Steinert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 1999-04-22

Description

Das Gerät der Erfindung erzwingt am liegenden Patienten durch einen motorgetriebenen Mechanismus eine definierte Bewegung der unteren Extremitäten analog einer natürlichen Gehbewegung und erzeugt somit Gelenk- und Muskelbewegungen, die nachgewiesen eine Förderung des venösen und arteriellen Blutstromes zur Folge haben. Das Gerät dient somit in erster Linie der physikalischen Thromboseprophylaxe sowie der Prophylaxe und Therapie zahlreicher Beinleiden, die durch mangelnde Durchblutung verursacht sind.

Der Anwendungsbereich erstreckt sich darüberhinaus auf den Bereich der Intensivmedizin, d. h. bei Patienten mit eingeschränkter oder ausgefallener Mobilität z. B. infolge Schädeltraumata oder anderen neurologischen Ausfällen wie Parästhesien beim Guillain-Barre-Syn drom z. B. Es ist nicht auszuschließen, daß durch passive Bewegungen neben einer effektiven Thromboseprophylaxe hier retrograd eine Reaktivierung der Muskelmotorik erzeugt wird, die die Rehabilitationszeit nach neurologischen Ausfällen verkürzt.

Nicht zuletzt kann der Bewegungssimulator nach chirurgischen Eingriffen an Gelenken zur Rehabilitation von deren Beweglichkeit eingesetzt werden.

Beschreibung

Es ist bekannt, daß durch Gelenkbewegungen mit oder ohne Muskelarbeit, das heißt auch durch passive Gelenkbewegungen, die intrafaszialen Muskel- und Leitvenen eine Strömungsbeschleunigung des Blutes erfahren. Dabei spielen die Bewegungen der Kniegelenke und Sprunggelenke eine nicht untergeordnete Rolle.

Es ist wichtig, daß diese Bewegungen möglichst in Hochlage der Beine durchgeführt werden, damit das gestaute Blut zum einen besser abfließen kann, zum anderen eine Entlastung der Gefäßwände erzielt wird, die beim aufrechten Gang wegen der erhöhten Blutansammlung in den unteren Extremitäten infolge der Schwerkraft u. U. überdehnt worden sind. So kommt es bei Bewegung in Hochlage neben der Entstauung zu einem beachtlichen Erholungseffekt der Gefäße mit einer Venen-Tonussteigerung.

Es sind Bewegungsschienen bekannt, die vornehmlich einzelne Gelenke betreffen, jedoch nicht den vollständigen Bewegungsablauf aller Gelenke und Gliedmaßen erzeugen, wie er beim natürlichen Gehvorgang auftritt (AS 25 24 468). Es fehlt nicht zuletzt an ausreichender, alternierender Hubbewegung der Unterschenkel.

Andere Geräte vernachlässigen die Bewegung der Sprunggelenke (DE 37 39 137 A1 ) oder aber es fehlt an ausreichender Führung der Unterschenkel, so daß die Kniegelenke bei völlig passiven Patienten, die nicht korrigierend eingreifen können, seitlich torkelnde Bewegungen ausführen.

Auch läßt sich mit diesen Geräten nicht eine vom natürlichen Gehvorgang zwar abweichende, aber für die Durchblutung und Muskelrehabilitation vorteilhafte Bewegung einstellen, wie z. B. das kontrollierte seitliche Ausweichen der Knie beim "Anziehen" derselben. Auch fehlt es z. T. an der erforderlichen Hochlage der Beine.

Die Erfindung macht sich darüberhinaus zur Aufgabe, ein Gerät zu entwickeln, das von einer Person leicht transportiert und mit wenig Handgriffen am Fußende des Standard-Krankenbettes montiert werden kann; denn nur bei ortsfester Verbindung mit der Liegestatt des Patienten kann eine definierte Bewegung am Patienten erzwungen werden im Gegensatz zu Geräten, die an das Krankenbett gerollt werden, auf dem Boden stehen und verrutschen können (AS 25 24 468).

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile und ermöglicht insbesondere die Anwendung des Bewegungssimulators im Bereich der Intensivmedizin bei immobilen Patienten infolge neurologischer Ausfälle.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung:
Die Aufgaben der Erfindung werden dadurch gelöst, daß auf einem Geräterahmen 1 horizontal oder leicht geneigt verlaufend Schienen 2 angeordnet sind, auf denen ein sogenannter Fersenwagen 3 verschiebbar sitzt, daß an diesem Wagen über ein Scharnier 4 im Bereich der Achillessehne eine Unterschenkelstange 5 ansetzt, die an ihrem anderen Ende ein Scharnier 6 trägt, das das Kniegelenk simuliert, daß mit diesem Scharnier 6 eine abwärts führende Oberschenkelstange 7 verbunden ist, die an ihrem unteren Ende ein Scharnier 8 trägt, das das Hüftgelenk simuliert, und daß das Hüftgelenkscharnier 8 durch Verbindung mit dem Geräterahmen 1 über eine Basisstange 9 den Fixpunkt des Gelenkgestänges darstellt.

Das freie Ende des Fersenwagens 3 ist mit einem Scharnier 10, das das Sprunggelenk simuliert, versehen, das mit einer aufwärtsführenden Fußauflage 11 verbunden ist, die ein Halteband 12 besitzt, welches über den Fußrist führt.

Auf der Unterschenkelstange 5 sitzt eine Wadenschale 13, die an ihrem unteren Ende im Bereich der Achillessehne eine Abrundung besitzt derart, daß zum Wagenboden hin eine Fersenmulde entsteht, die ein axiales Verschieben des Unterschenkels verhindert.

Es ist besonderes Merkmal der Erfindung, daß zur exakten Unterstützung und Führung der Kniegelenke auf der Unterschenkelstange 5 eine Kniegelenkstütze 14 angebracht ist, die oberhalb der Wade und unterhalb der Kniekehle ansetzt und daß die Drehpunkte des Gelenkgestänges örtlich zueinander so eingestellt werden können, daß während des gesamten Bewegungsvorganges immer eine vertikale Unterstützung gewährleistet ist, die ein Durchsacken der Kniegelenke verhindert.

Zur Anpassung an die Körpergröße des Patienten sind alle Stangen in ihrer Länge teleskopartig verstellbar und fixierbar. Auch die Basisstange 9, die das Hüftgelenkscharnier 8 trägt, ist mit dem Geräterahmen 1 verstellbar verbunden.

Eine analoge Anordnung der Teile 3-14 ist für das andere Bein vorgesehen. Die Längsachsen der beiden Gelenkgestänge verjüngen sich zum Patienten hin, so daß sie mit der Horizontalprojektion der Beine in Deckung sind.

Die Basisstangen 9 werden durch eine Quertraverse 15 verwindungssteif gemacht.

Der motorische Antrieb der Gelenkgestänge setzt an den Fersenwagen 3 an und erfolgt beispielsweise über eine in der Mitte des Geräterahmens 1 drehbar gelagerte horizontale Antriebstraverse 16, die über einen Kurbeltrieb 17 und Schubstange 18 in Pendelbewegungen versetzt werden kann. Der Kontakt der Antriebstraverse 16 mit den Fersenwagen 3 erfolgt beispielsweise über je eine Rolle 19 und Gleitnut 20.

Es sind auch andere Antriebsarten der Fersenwagens 3 denkbar (Fig. 3). Beispielsweise kann über eine unter jedem Wagen ansetzende, gelenkig gelagerte teleskopartige Pendelstange 21, die ihr Fixgelenk am Geräterahmen 1 hat und durch eine in Drehung versetzte Nocke 22 Pendelbewegungen ausführt, der Antrieb erfolgen. Dabei werden die Pendelstangen beispielsweise mit Federkraft an die Nocken 22 gedrückt. Diese für beide Seiten gleiche Antriebsart, lediglich mit um 180 Grad versetzten Nocken 22, hat den Vorteil, daß entsprechend der Formgebung der Nocken 22 der Gehbewegung eine unterschiedliche Beschleunigung in den einzelnen Phasen in noch größerer Annäherung an den natürlichen Gehevorgang vermittelt werden kann (vgl. DE 37 39 137 A1 ).

Wie eine Kniebeuge erhebliche Blutmengen mobilisiert, kommt für die Durchblutung der unteren Extremitäten auch der Bewegung der Sprunggelenke eine besondere Bedeutung zu. Die Bewegungen der Sprunggelenke erfolgen analog der Gehbewegung gegenläufig und synchron mit der alternierenden Bewegung der Unterschenkel derart, daß bei "aufwärts" bewegtem Unterschenkel das Sprunggelenk gestreckt und bei "abwärts" bewegtem Unterschenkel angezogen wird.

Die Bewegung der Sprunggelenke wird durch die Winkelbewegungen der Fußauflagen 11 bewerkstelligt, die an den Fersenwagen 3 mittels der Sprunggelenkscharniere 10 befestigt sind.

Erfindungsgemäß werden die Winkelbewegungen der Fußauflagen 11 von der Verschiebung der Fersenwagen 3 ausgelöst, indem je eine Zugstange 23, die gelenkig an der Fußauflage 11 oberhalb ihres Scharnieres 10 angreift, mit dem anderen Ende gelenkig mit dem Geräterahmen 1 verbunden ist. Dieses Ende der Zugstange 23 kann als zweites Ausführungsbeisspiel auch an der Antriebstraverse 16 gelenkig befestigt werden.

Der Winkelausschlag jeder Fußauflage 11 und der mittlere Winkel sind einstellbar, indem beispielsweise der Befestigungspunkt der Zugstange 23 am Geräterahmen 1 horizontal und vertikal verschiebbar gestaltet ist und/oder der Befestigungspunkt der Zugstange 23 an der Fußauflage 11 verschoben werden kann bzw. der Befestigungspunkt an der Antriebstraverse 16 entlang der Traverse verschiebbar ist.

Um vom Gehvorgang abweichende, aber für die Durchblutung und Muskelrehabilitation förderliche Bewegungen der Kniegelenke ausführen zu können, kann jede Kniegelenkstütze 14 während des Gehvorganges über je eine Schablone 24, die mit einer Führungsnut 25 versehen ist, eine einstellbare seitliche Bewegung, z. B. nach außen, ausführen. Zu diesem Zweck ist eine gelenkig unter jeder Kniegelenkstütze 14 einerseits und auf der Basisstange 9 andererseits gelagerte Teleskopstange 26 angeordnet, die durch die Führungsnut 25 greif. Eine Führungsschablone 24 ist verstellbar auf jeder Basisstange 9 befestigt, so daß ein mehr oder weniger großer seitlicher Ausschlag der Kniegelenke eingestellt werden kann. In diesem Falle sind die Scharniere 4 der Unterschenkelstangen an den Fersenwagen sowie die Hüftgelenkscharniere 8 auf den Basisstangen als Kugelgelenke ausgebildet, wie auch die Lager der Pendelstangen.

Der Bewegungssimulator wird auf einfache Weise mit den Bügeln 27 die am Gehäuserahmen 1 befestigt sind, an das Fußende des Krankenbettes gehängt, wobei die wichtige Hochlage der Beine erzielt wird.

Die Geschwindigkeit des Bewegungsablaufes ist durch Drehzahlregelung des Motores oder seines Getriebes einstellbar.

Eine Zeitschaltuhr 28, die in den Stromkreis des Motors geschaltet ist, ermöglicht eine Vorgabe der Laufzeit des Gerätes.

Claims

1. Bewegungssimulator zur Förderung der Durchblutung der unteren Extremitäten am liegenden Patienten, wobei die Unterschenkel in Hochlage alternierend gegenläufig "auf" und "ab" bewegt werden und dabei eine Bewegung der Fuß-, Knie- und Hüftgelenke bewerkstelligt wird analog eines natürlichen Gehvorganges, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gestänge von scharnierartig miteinander verbundenen Stangen, welche die unteren Extremitäten und Gelenke simulieren, mit den Gliedmaßen des rechten und des linken Beines in geeigneter Weise derart gekoppelt sind, daß das motorgetriebene Gestänge alternierend die natürlichen Gehbewegungen im Liegen den unteren Gliedmaßen vermittelt.

2. Bewegungssimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Geräterahmen (1) horizontal oder leicht geneigt verlaufende Schienen (2) angeordnet sind, daß auf diesen Schienen ein sogenannter Fersenwagen (3) verschiebbar sitzt, daß an diesem Wagen durch ein Scharnier (4) im Bereich der Achillessehne eine Unterschenkelstange (5) ansetzt, die an ihrem anderen Ende ein Scharnier (6) trägt, das das Kniegelenk simuliert, daß mit diesem Scharnier eine abwärts führende Oberschenkelstange (7) verbunden ist, die an ihrem unteren Ende ein Scharnier (8) trägt, das das Hüftgelenk simuliert, und daß das Hüftgelenkscharnier durch Verbindung mit dem Geräterahmen (1) über eine Basisstange (9) den Fixpunkt des Gelenkgestänges darstellt.

3. Bewegungssimulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß gegen axiales Verschieben der Beine für die Fersen sog. Fersenmulden vorgesehen sind.

4. Bewegungssimulator nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterschenkelstange (5) eine Wadenschale (13) sitzt, die an ihrem unteren Ende im Bereich der Achillessehne so abgerundet ist, daß zum Wagenboden hin eine Fersenmulde entsteht.

5. Bewegungssimulator nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem freien Ende des Fersenwagens (3) mit einem Scharnier (10), das das Sprunggelenk simuliert, eine aufwärtsführende Fußauflage (11) angeordnet ist.

6. Bewegungssimulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterschenkelstange (5) eine Kniegelenkstütze (14) sitzt, die oberhalb der Wade und unterhalb der Kniekehle ansetzt und daß die Gelenkpunkte des Gelenkgestänges örtlich zueinander so eingestellt werden können, daß während des gesamten Bewegungsvorganges immer eine vertikale Unterstützung der Kniegelenke gewährleistet ist und ein Durchsacken derselben verhindert wird.

7. Bewegungssimulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stangen in ihrer Länge, z. B. teleskopartig verstellbar und fixierbar sind.

8. Bewegungssimulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatzpunkt des Kniegelenkscharnieres (6) an der Unterschenkelstange (5) entlang der Stange verschiebbar ausgeführt ist.

9. Bewegungsimulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstange (9), die das Hüftgelenkscharnier (8) trägt, verstellbar mit dem Geräterahmen (1) verbunden ist

10. Bewegungssimulator nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleiche Anordnung für das andere Bein besteht.

11. Bewegungsimulator nach den Ansprüchen 1, 2 und 10 dadurch gekennzeichnet, daß sich die Längachsen der beiden Gelenkgestänge so zum Patienten hin einstellbar verjüngen, daß sie mit der Senkrechtprojektion der Beine zur Deckung gebracht werden können.

12. Bewegungsimulator nach den Ansprüchen 1, 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstangen (9) durch eine Quertraverse (15) verwindungssteif gemacht werden

13. Bewegungsimulator nach den Ansprüchen 1, 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fersenwagen (3) und damit die Gelenkgestänge so angetrieben werden, daß sie gegenläufige alternierende Hubbewegungen ausführen.

14. Bewegungssimulator nach den Ansprüchen 1, 2 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der motorische Antrieb für die Gelenkgestänge an den Fersenwagen (3) ansetzt und beispielsweise über eine in der Mitte des Geräterahmens (1) drehbar gelagerte horizontale Antriebstraverse (16) erfolgt, die über einen Kurbeltrieb (17) und eine Schubstange (18) in Pendelbewegungen versetzt wird, daß die Bewegungsübertragung auf die Fersenwagen (3) von der Antriebstraverse (16) beispielsweise über je eine Rolle (19) am Fersenwagen und Gleitnut (20) an den Enden der Traverse (16) erfolgt.

15. Bewegungsimulator nach den Ansprüchen 1, 2 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß alternativ der motorische Antrieb über eine unter dem Fersenwagen (3) ansetzende, gelenkig gelagerte Teleskopstange (21) bewerkstelligt wird, die ihr Fixgelenk am Geräterahmen (1) hat und von einer in Drehung versetzten Nocke (22) in Pendelbewegungen versetzt wird, wobei die Teleskopstange (21) z. B. mit Federkraft an die Nocke (22) gedrückt wird, daß die gleiche Antriebsart für den anderen Fersenwagen (3) besteht, daß die Nocken (22) um 180 Grad versetzt sind, so daß die Teleskopstangen (21) gegenläufige Pendelbewegungen ausführen.

16. Bewegungsimulator nach den Ansprüchen 1, 2, 13 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung der Nocke so erfolgt, daß die Beschleunigung der "abwärts" bewegten Beine größer ist als die der "aufwärts" geführten.

17. Bewegungssimulator nach den Ansprüchen 1, 2 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Fersenwagenhub in seiner Größe verstellbar ist.

18. Bewegungssimulator nach den Ansprüchen 1, 2, 13 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Fersenwagenhub durch Verschiebung des Ansatzpunktes der Schubstange (18) des Kurbeltriebes (17) an der Antriebstraverse (16) verschiebbar ist, bzw. daß die Ansatzpunkte der Nocken (22) an den Pendelstangen (21) verschoben werden können.

19. Bewegungsimulator nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbewegung der Fußauflage (11), die über das Sprunggelenkscharnier (10) am Fersenwagen (3) befestigt ist, mit der Verschiebung des Fersenwagens (3) gekoppelt ist, indem eine Zugstange (23), die gelenkig an der Fußauflage (11) angreift, mit dem anderen Ende gelenkig mit dem Geräterahmen (1) oder mit der Antriebstraverse (16) verbunden ist.

20. Bewegungsimulator nach den Ansprüchen 1 bis 5 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelausschlag der Fußauflage (11) und der mittlere Winkel einstellbar sind, indem beispielsweise der Befestigungspunkt der Zugstange (23) am Geräterahmen (1) horizontal und vertikal verschiebbar ist oder der Befestigungspunkt der Zugstange (23) an der Fußauflage (11) verschoben werden kann bzw. der Befestigungspunkt der Zugstange (23) an der Antriebstraverse (16) entlang der Traverse verschiebbar ist und daß die Stangen selbst in ihrer Länge verstellbar sind.

21. Bewegungssimulator nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußauflage (11) ein Halteband (12) besitzt, das über den Fußrist führt.

22. Bewegungsimulator nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniegelenkstütze (14) während des Gehvorganges eine seitliche Bewegung, z. B. nach außen, ausführen kann.

23. Bewegungsimulator nach den Ansprüchen 1 bis 13 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Basisstange (9) eine verstellbare Schablone (24) angeordnet ist, die mit einer Führungsnut (25) versehen ist, durch welche eine Teleskopstange (26) greift, wobei die Teleskopstange (26) einerseits mit der Basisstange (9) und andererseits mit der Kniegelenksstütze (14) gelenkig verbunden ist, daß in diesem Falle das Scharnier (4) der Unterschenkelstange (5) am Fersenwagen (3) sowie das Hüftgelenkscharnier (8) auf der Basisstange (9) wie auch die Gelenke der Teleskopstange als Kugelgelenke ausgebildet sind und daß eine analoge Anordnung für das zweite Gelenkgestänge besteht.

24. Bewegungsimulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungssimulator Bügel (27) besitzt, die am Gehäuserahmen (1) befestigt sind und an das Fußende des Standard-Krankenbettes gehängt werden können derart, daß die erforderliche Hochlage der Beine erzielt werden kann.

25. Bewegungsimulator nach den Ansprüchen 1, 2 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Bewegungsablaufes durch Drehzahlregelung des Motores oder seines Getriebes einstellbar ist.

26. Bewegungsimulator nach den Ansprüchen 1, 2 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitschaltuhr (28) in den Motorstromkreis geschaltet ist, die eine Vorgabe der Laufzeit des Gerätes ermöglicht.