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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung:
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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen Orthesevorrichtungen, und insbesondere
eine Kniescheiben-Oberschenkelorthese.
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Beschreibung des Standes
der Technik:
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Kniescheiben-Oberschenkelorthesen
werden verwendet, um Zustände
des Kniescheiben-Oberschenkelgelenks zu behandeln. Dies ist das
Gelenk zwischen der Kniescheibe und dem vorderen Oberschenkelgelenkkopf
gerade proximal zu dem Knie. Die Kniescheibe ist ein Sesamknochen
insofern, als sie innerhalb einer Sehne liegt; nämlich der Quadrizepssehne.
Ihre Funktion ist es, als „Umlenkrolle" für die Sehne
zu dienen, wenn sie das Kniegelenk kreuzt. Da die Kniescheibe in
der Sehne liegt, wird ihre Position relativ zu der vorderen Oberschenkelfläche von
der Zuglinie des Quadrizeps und von den Strukturen bestimmt, welche
zu deren Halten in der Oberschenkelrinne über den Bewegungsbereich beitragen.
Die häufigste
Ursache von Kniescheiben-Oberschenkelschmerzen ist die Fehlführung der
Kniescheibe.
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Eine
Fehlführung
kann während
einer Beugung oder Streckung, in leichten Fällen häufiger während der Streckung, und in
schweren Fällen
häufiger
während
der Beugung auftreten.
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Stützen in
verschiedenen Formen wurden verwendet, um die Kniescheibe stabilisieren
zu helfen. Die meisten umschließen
die Ränder
des Gelenkabschnitts der Kniescheibe, da der obere Pol oder obere
Abschnitt kein Gelenk bildet und vollständig von der Sehne eingekapselt
ist, so dass eine Stütze
wenig Wirkung haben kann.
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Die
meisten Mechanismen sind derart gestaltet, dass sie eine einseitige
Kraft auf die Kniescheibe in der mittleren seitlichen Richtung während der
Kniebewegung derart ausüben, dass
eine seitliche Bewegung oder „seitliche
Ablenkung" verhindert
wird, welche zu einer Subluxation oder Dislokation führt.
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Jedoch
kann die Führung
einer Kniescheibe bei einer Einzelperson ganz beträchtlich
variieren. Eher als sich in einer linearen Auf- und Abbewegung oder
mittigen und seitlichen Bewegung zu bewegen, tendiert die Kniescheibe
stattdessen dazu, ihren Weg in einer generellen Auf- und Abwärtsrichtung über den
Bereich der Kniebewegung zu „schlängeln". Dies wird von den
Relativkräften,
die von dem Quadrizeps ausgeübt
werden, den Stützstrukturen,
und der Form der Gelenkflächen
einer Einzelperson innerhalb des Kniescheiben-Oberschenkelgelenks
bestimmt.
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Daher
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Orthesevorrichtung
zu schaffen, welche zumindest irgendeinen Weg in Richtung der Bewältigung
der Nachteile von bestehenden Konstruktionen geht, oder welche zumindest
der Öffentlichkeit
eine brauchbare Alternative bietet.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird eine Kniescheiben-Oberschenkelorthese geschaffen,
die ein Stützelement
und eine Druckmanschette aufweist, die geeignet ist, eine Kraft
auf die Kniescheibe auszuüben,
um zu einer genauen Führung
der Kniescheibe während
der Bewegung des Knies beizutragen. Die Positionierung der Druckmanschette
gegen die Kniescheibe ist einstellbar und kann in einer erforderlichen
Position relativ zu der Kniescheibe beibehalten werden, um eine
gewünschte
Kraft auf die Kniescheibe in einer gewünschten Richtung, einschließlich in
einer mittleren-seitlichen Ebene oder Richtung und einer unteren-oberen
Ebene oder Richtung aufzubringen. Vorzugsweise kann eine resultierende
Kraft auf die Kniescheibe in irgendeiner Richtung in der mittleren-seitlichen
Richtung, der unteren-oberen Richtung, oder irgendwelchen dazwischenliegenden
Richtungen ausgeübt
werden.
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Vorzugsweise
kann das Stützelement
einen oberen, im Wesentlichen starren Arm und einen unteren, im
Wesentlichen starren Arm aufweisen, wobei die Arme derart gelenkig miteinander
verbunden sind, dass sie sich während
der Bewegung des Knies relativ zueinander drehbar bewegen. Verbindungselemente
und verschiedene Verbindungspunkte können verwendet werden, um die
Druckmanschette direkt oder indirekt an dem oberen Arm und dem unteren
Arm in einer Weise anzubringen, welche eine Einstellung der Druckmanschette
relativ zu der Kniescheibe ermöglicht.
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Vorzugsweise
kann das Stützelement
ferner eine flexible Hülse
aufweisen, welche die starren oberen und unteren Arme abstützt oder
von diesen abgestützt
wird, wobei die Hülse
derart angepasst ist, dass sie um das Knie des Benutzers herum angeordnet
werden kann.
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Vorzugsweise
weist die Hülse
ferner eine Stütze
auf, die für
die Lage um einen Umfang oder einen Umfangsabschnitt der Kniescheibe
herum angepasst ist.
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Vorzugsweise
ist die Manschette bei der Benutzung um eine Außenfläche der Stütze herum angeordnet, um eine
Kraft auf die Stütze
auszuüben
und daher eine Kraft auf die Kniescheibe auszuüben.
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Vorzugsweise
kann die Stütze
einen Einsatz an einer zu der Kniescheibe benachbarten Innenfläche aufweisen,
wobei der Einsatz ein weiches Schaumstoffmaterial ist, welches sich
an die spezielle Form der Kniescheibe des einzelnen Benutzers anpasst,
wenn von Manschette eine Kraft derart aufgebracht wird, dass ein
verbesserter Passsitz geschaffen wird.
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Vorzugsweise
weist die Stütze
eine konvexe Außenfläche auf,
und die Manschette weist eine konvexe Innenfläche auf, welche mit der konvexen
Stützenfläche zusammenpasst.
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Vorzugsweise
kann das Stützelement
ferner einen anderen Satz von starren oberen und unteren Armen aufweisen,
welche gelenkig miteinander verbunden sind, welche für die Lage
an einer von dem ersten Satz von gelenkigen oberen und unteren starren
Armen gegenüberliegenden
Seite des Knies vorgesehen sind.
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Vorzugsweise
weist eine Ausführungsform
der Manschette gemäß der Erfindung
wenigstens drei Verbindungselemente auf, wobei das eine Verbindungselement
mit der einen Seite der Hülse
verbunden ist und zwei Verbindungselemente mit der anderen Seite
der Hülse
verbunden ist, wobei eines von den beiden über dem Gelenkeingriff verbunden
ist und das andere unter dem Gelenkeingriff verbunden ist.
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Eine
alternative Ausführungsform
der Manschette kann vier Verbindungselemente aufweisen, wobei das
eine Verbindungselement direkt oder indirekt mit jedem der vier
Arme verbunden ist.
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Vorzugsweise
ist die Position des Eingriffs von wenigstens einigen der Verbindungselemente
einstellbar, um dadurch die auf die Kniescheibe ausgeübte Kraft
einzustellen.
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Bevorzugt
weisen die Verbindungselemente einstellbare Bänder auf. Vorzugsweise sind
die Bänder federnd
oder elastisch.
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Vorzugsweise
ist die Anordnung der Verbindungselemente und der Arme oder Hülse derart,
dass eine gewünschte
Kraft oder Änderung
der Kraft auf die Kniescheibe während
der Beugung des Knies ausgeübt
werden, und die Kraft oder Änderung
der Kraft kann in einer gewünschten
Richtung oder einem Bereich von Richtungen ausgeübt werden.
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Vorzugsweise
ist ein Verschluss vorgesehen, um zu ermöglichen, dass jedes Verbindungselement
mit einem Arm oder einer Hülse
in Eingriff gelangt.
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Vorzugsweise
weist jeder Verschluss einen Zapfen auf, welcher derart angepasst
ist, dass er in einer Öffnung
aufgenommen werden kann, die an dem Arm oder der Hülse vorgesehen
ist, wodurch sich der Verschluss innerhalb eines Bereichs der Bewegung
relativ zu dem Arm oder der Hülse
drehen kann.
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Vorzugsweise
weist der Zapfen einen Vorsprung oder Kopf mit einer Form auf, welche
ausgewählt
ist, um zu ermöglichen,
dass der Verschluss in die Öffnung
in einer ersten Ausrichtung eingreifen kann, jedoch dass er nicht
in der Lage ist, aus der Öffnung
entfernt zu werden, wenn der Verschluss in einer zweiten wirksamen
Ausrichtung ist.
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Alternativ
kann die Manschette ein relativ flexibles Teil sein, das mit der
Hülse eine
Einheit bildet, mit einem Abschnitt, der an einer Seite der Hülse befestigt
ist, oder einem starren oberen und/oder unteren Arm an einer Seite
der Hülse,
und einem Paar von flexiblen Verbindungselementen, die an variablen
Stellen an einer gegenüberliegenden
Seite der Hülse
anbringbar sind.
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Vorzugsweise
ist eines des Paares von flexiblen Verbindungselementen über der
Kniescheibe anbringbar, und das andere ist unter der Kniescheibe
derart anbringbar, dass die Manschette eine einstellbare Kraft auf
die Kniescheibe in der zuvor genannten mittleren-seitlichen Richtung,
unteren-oberen Richtung, und dazwischenliegenden Richtungen ausüben kann.
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Weitere
Aspekte der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGSFIGUREN
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Eine
oder mehrere Ausführungsformen
der Erfindung werden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
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1 ist
eine Vorderansicht einer Ausführungsform
einer Kniescheiben-Oberschenkelorthese gemäß der Erfindung;
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2 ist
eine Rückansicht
der Orthese aus 1;
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3 ist
eine Seitenansicht der Orthese aus 1;
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4 ist
eine Draufsicht einer Ausführungsform
einer Druckmanschette gemäß der Erfindung;
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5 ist
eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform einer Kniescheiben-Oberschenkelorthese
gemäß der Erfindung;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht der Orthese aus 5, welche
die Struktur der Orthese benachbart zu dem Innenknie zeigt;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht der Orthese aus 5, welche
die Struktur der Orthese benachbart zu dem Außenknie zeigt;
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8a und 8b stellen
eine weitere Ausführungsform
einer Druckmanschette gemäß der Erfindung
dar;
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9 stellt
noch eine weitere Ausführungsform
einer Druckmanschette gemäß der Erfindung
dar;
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10 ist
eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform einer Druckmanschette;
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11 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der Druckmanschette aus 10;
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12 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Vierpunkt-Druckmanschette
gemäß der Erfindung;
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13 ist
eine weitere Ausführungsform
einer Vierpunkt-Druckmanschette gemäß der Erfindung;
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14 ist
eine weitere Ausführungsform
einer Vierpunkt-Druckmanschette gemäß der Erfindung;
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15 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Verbindungselements
gemäß der Erfindung
von oben;
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16 ist
eine perspektivische Ansicht des Verbindungselements aus 15 von
unten;
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17 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer Ausführungsform
eines Verschlusses und eines zugehörigen Endes eines starren Arms;
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19 ist
eine schematische Vorderansicht einer Ausführungsform der Erfindung, die
eine Manschette zeigt, die mit Paaren von oberen und unteren starren
Armen in Eingriff steht;
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20a–20c stellen eine Ausführungsform einer Stütze gemäß der Erfindung
dar.
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21 ist
eine perspektivische Ansicht der Außenknieseite einer weiteren
Ausführungsform
einer Kniescheiben-Oberschenkelorthese gemäß der Erfindung.
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22 ist
eine perspektivische Ansicht einer Innenknieseite der Orthese aus 21.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Mit
Bezug auf die Zeichnungsfiguren ist eine Orthesevorrichtung gemäß der Erfindung,
und insbesondere eine Kniescheiben-Oberschenkelorthese mit einem
Stützelement
gezeigt, welches einen oder beide obere 10 und untere 12 Arme
aufweisen kann, die über
eine Gelenkanordnung 14 und eine Hülse 16 miteinander verbunden
sind. Die oberen 10 und unteren 12 Arme sind in
der bevorzugten Ausführungsform
an der anderen Seite der Orthese zurückgebogen, so dass ein Paar
von Armen, die über
eine Gelenkanordnung verbunden sind, bei der Benutzung an jeder
Seite des Knies einer Person unter Verwendung der Orthese vorgesehen
ist. Versierte Fachleute erkennen, dass die Erfindung ohne Zurückbiegen
der Arme 10, 12 und der Gelenkanordnung 14 an
jeder Seite der Orthese ausgeführt
werden könnte.
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Die
Arme 10 und 12 sind vorzugsweise aus einem im
Wesentlichen starren Material, zum Beispiel einem Aluminium- oder einem Kunststoffmaterial,
oder geschichteten Materialien konstruiert, die faserverstärkte Materialien
oder eine Kombination aller vorhergehenden umfassen. Die Gelenkanordnung 14 kann
in einer Vielfalt von unterschiedlichen Wegen konstruiert sein,
die den auf dem die Erfindung betreffenden Gebiet erfahrenen Fachleuten
bekannt sind, und wird üblicherweise
unter Verwendung eines Niets oder Bolzens konstruiert, um einen
Drehpunkt zu schaffen, der die benachbarten Enden der Arme miteinander
verbindet und derart gestaltet ist, dass er den Bewegungsbereich
beschränkt.
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Die
Arme 10 und 12 sind innerhalb einer geeigneten
Struktur für
den Eingriff von Bereichen des Beins des Benutzers benachbart zu
dem Knie vorgesehen, um zu ermöglichen,
dass die Orthese an dem Benutzer sicher angebracht werden kann.
Daher ist in der bevorzugten Ausführungsform eine Hülse 16 vorgesehen, welche
aus einem geeigneten Material, wie einem Neopren- oder elastischen
Schaumstoffmaterial, konstruiert ist, so dass die Orthese mit dem
Bein des Benutzers in der Nähe
des Knies des Benutzers sicher und bequem in Eingriff steht. Versierte
Fachleute erkennen, dass eine Anzahl von unterschiedlichen Strukturen
verwendet werden kann, um die durchgehende Hülse zu ersetzen. Um die Befestigung
der Hülse
an dem Benutzer zu ermöglichen,
sind Bänder 18 und 20 vorgesehen.
Diese können
ein verbindbares Gewebematerial oder Haken- und Schlaufenmaterial,
wie VELCRO, aufweisen, um die Befestigung und den Eingriff zu erleichtern,
jedoch können
andere Befestigungsmechanismen, wie Schnallen, verwendet werden.
Ein Bereich 22 der Hülse kann
durch ein leichteres Material ersetzt werden oder an der Rückseite
der Hülse
gänzlich
entfernt werden, um die Beugung zu erleichtern.
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Die
Hülse 16 weist
eine Stütze 24 auf,
welche geformt und positioniert ist, um zu ermöglichen, dass bei der Benutzung
benachbart zu dem Rand oder Umfang des Gelenkabschnitts der Kniescheibe
angelegt werden kann. Die Stütze
kann aus einer Vielfalt von unterschiedlichen Materialien ausgebildet
sein, jedoch ist sie in der bevorzugten Ausführungsform aus einem federnden
Schaumstoff- oder
Kunststoffmaterial konstruiert. Die Stütze 24 umschließt im Wesentlichen
den Gelenkabschnitt der Kniescheibe in der bevorzugten Ausführungsform,
könnte
jedoch durchbrochen oder segmentiert sein oder nur einen ausgewählten Bereich
des Gelenkabschnitts der Kniescheibe umschließen.
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Mit
Bezug auf 3 weisen die Arme 10 und 12 (oder
ein Teil der Hülse
oder eine andere Struktur, die an den Armen angebracht ist) eine
Anzahl von Verbindungspunkten oder Anschlüssen 25, 26, 27 auf,
welche in den nachfolgenden Zeichnungsfiguren ausführlicher
gezeigt sind, und diese können
eine Vielzahl von Formen einnehmen. Insbesondere könnten diese
in einigen Ausführungsformen
Velcro-Befestigungspunkte
oder Schnallen aufweisen. Jedoch können in der bevorzugtesten
Ausführungsform
die Verbindungspunkte mit Verschlüssen verbunden werden, die
an Verbindungselementen vorgesehen sind, wie unten ausführlicher
beschrieben ist.
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4 zugewandt,
ist eine Ausführungsform
einer Manschette 32 mit einem Körper 34 gezeigt, welcher bei
der Benutzung über
die Stütze 24 gelegt
werden kann, so dass eine Kraft auf die Stütze 24 ausgeübt werden
kann. Der Körper 34 der
Manschette 32 kann eine Vielfalt von Formen einnehmen und
ist in der in 4 gezeigten Ausführungsform
im Wesentlichen als „Hufeisen" geformt. Wie gezeigt,
ist die Manschette 32 an den starren Armen 10, 12 über eine
Mehrzahl von Verbindungselementen 33 angebracht, welche
Verschlüsse 30 an
den distalen Enden der Verbindungselemente 33 aufweisen.
Um die Manschette 32 zu benutzen, platziert ein Benutzer
eine Befestigungsschlaufe 35 über einem der Gelenke 14 und
bringt dann die Verschlüsse 30 mit einem
ausgewählten
Anschluss 25 bis 27 jedes der oberen und unteren
Arme 10 und 12 in Eingriff.
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Mit
Bezug auf die 5, 6 und 7 ist
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
einer Kniescheiben-Oberschenkelorthese,
wie in den 1–3 gezeigt
ist, mit einer zugehörigen
Druckmanschette, wie der Manschette 32 in 4,
gezeigt. 7 ist eine vordere perspektivische
Ansicht der Kniescheiben-Oberschenkelorthese, die an beiden Seiten
der Orthese einen oberen starren Arm 10 zeigt, der über ein Gelenk 14,
welches am nächsten
zu dem Knie des Benutzers angeordnet ist, mit einem unteren starren
Arm 12 verbunden ist. Eine Hülse 16 ist in Verbindung
mit den Paaren von oberen 10 und unteren 12 festen
Armen vorgesehen und derart angepasst, dass sie behaglich um das
Knie des Benutzers herum sitzt. Eine Innenstütze 24 ist vorzugsweise
einbezogen, welche an der Stelle um das Knie herum durch die Hülse 16 abgestützt ist.
Die Hülse 16 kann
die Paare von angelenkten oberen 10 und unteren 12 starren
Armen abstützen
oder von diesen abgestützt
werden. In der gezeigten Ausführungsform
ist die Dreipunkt-Manschette 32 mit der einen Seite an
dem Gelenk 14 angebracht, das an der Außenseite des Knies angeordnet
ist, wie über
die Befestigungsschlaufe 35, die in 4 gezeigt
ist. Die distalen Enden der Manschette 32 sind an jeweils
gegenüberliegenden
oberen 10 und unteren 12 starren Armen angebracht, die
an der Innenseite des Knies angeordnet sind, wie über die
Verbindungselemente 33 mit den Verschlüssen 30 und Verbindungspunkten 25, 26, 27,
wie in den 3 und 4 gezeigt
ist.
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Die 6 und 7 sind
zusätzliche
Ansichten der in 5 gezeigten Orthese. 6 ist
eine perspektivische Ansicht der Orthesenstruktur an der Seite benachbart
zu der Innenseite des Knies, während 7 eine
perspektivische Ansicht der Orthesenstruktur an der Seite benachbart
zu der Außenseite
des Knies ist. 6 stellt die Befestigung der
Verbindungselementverschlüsse
an den oberen Verbindungspunkten oder Anschlüssen 25, 26, 27 mit
den oberen 10 und unteren 12 starren Armen an
der Innenseite des Knies dar. 7 stellt
die Befestigung der Manschette 32 an dem Gelenk 14 an
der Außenseite
des Knies dar. Weitere Einzelheiten von bevorzugten Ausführungsformen
der Verbindungselemente 33 unter Verwendung der Verschlüsse 30 werden
nachfolgend ausführlicher
beschrieben.
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Die
Druckmanschetten können
aus einem federnden oder elastischen Material, wie einem thermoplastischen
Elastomer oder thermoplastischen Gummi, konstruiert sein. Solches
Material kann eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften haben:
| Härte | 2–45 (Shore
A) |
| Relative
Dichte | 0,85–0,95 (g/cm3) |
| Zugsfestigkeit | 5–60 (kg/cm2) |
| Bruchdehnung | 1100–650 (%) |
| Reißfestigkeit | 30–50 (kg/cm2) |
| Versprödungstemperatur | –30 bis –60 (°C) |
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Weitere
Ausführungsformen
von Druckmanschetten, welche unter Verwendung eines solchen Materials
konstruiert werden können
(zum Beispiel durch Gießen),
sind zum Beispiel unten in den 8a–9 und 13–15 gezeigt.
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In
den 8a und 8b ist
eine Ausführungsform
einer solchen Druckmanschette 36 dargestellt, die ein relativ
dünnes,
bogenförmig
gestaltetes Element aufweist. Die Manschette 36 hat drei
Befestigungsstellen 37a, 37b, 37c, mittels
welchen Verbindungselemente, wie die Verbindungselemente 33 in 4,
verwendet werden können,
um die Manschette 36 in einer wie nachfolgend ausführlicher
beschriebenen Weise an der Orthese zu befestigen. Die Manschette 36 kann
vorzugsweise eine konkave Innenkrümmung haben, wie in der Querschnittsansicht
in 8b gezeigt ist.
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In 9 ist
eine weitere Ausführungsform
einer Druckmanschette 38 dargestellt, die ebenfalls drei
Befestigungsstellen 39a, 39b, 39c aufweist.
Die Manschette 38 kann ansonsten gleich der in den 8a und 8b gezeigten
Manschette 36 sein.
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Mit
Bezug auf die 10 und 11 ist
nun eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform einer Manschette 40 gezeigt,
die vier Verbindungselemente oder Bänder 48 aufweist,
und jedes Band 48 weist eine Eingriffsvorrichtung, wie
einen Verschluss 30 (nicht gezeigt), für den Eingriff mit einer der
Anschlüsse 25, 26, 27 an
jedem Arm 10, 12 auf. Die Manschette 40 kann
ferner einen oberes Kniescheibenverbindungsstück 42 aufweisen.
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Der
Körper
der Manschette 40 ist in einer Explosionsansicht in 11 gezeigt,
in welcher zu sehen ist, dass der Körper obere 44a und
untere 44b Teile aufweist, welche obere 46a und
untere 46b Laschen aufweisen, mit welchen die Bänder 48 verbunden
sind. Die oberen 44a und unteren 44b Teile sind
vorzugsweise derart gegossen, dass sie eine Ausnehmung für die Lage über einer
innen geformten Schaumstoffstruktur 50 aufweisen, welche
bei der Benutzung vorzugsweise zwischen den Manschettenelementen 44a, 44b geschweißt ist.
Das eine Ende jedes der Bänder 48 ist
zwischen der oberen 46a und unteren 46b Lasche
mit diesen durch beispielsweise Nähen, Schweißen, Kleben oder eine Kombination
aus diesen verbunden.
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Die 12, 13 und 14 stellen
bestimmte bevorzugte Ausführungsformen
von Vierpunkt-Druckmanschetten dar. In 12 ist
eine erste Vierpunkt-Druckmanschette 50 dargestellt, die
vier Befestigungsstellen 51a, 51b, 51c, 51d aufweist,
welche im gleichen Abstand voneinander um den Umfang der Manschette 50 herum
angeordnet sein können.
Die Manschette 50 ist ein im Allgemeinen kreisförmiges Element,
das die Kniescheibe umschließt
und an jedem der beiden oberen 10 und beiden unteren 12 starren
Arme mit den vier Befestigungsstellen 54a, 54b, 54c, 54d befestigbar
ist. Die Befestigung kann über
Verbindungselemente und Verschlüsse
durchgeführt
werden, die mit den Anschlüssen 25, 26, 27 zusammenwirken,
wie zuvor beschrieben ist.
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Mit
Bezug auf 13 ist eine andere Vierpunkt-Manschette 53 gezeigt,
welche gleich der Manschette 50 in 12 sein
kann und ebenfalls vier Befestigungsstellen 54a, 54b, 54c, 54d für den Eingriff
mit Verbindungselementen aufweist, um die Manschette 53 an
den Paaren von oberen 10 und unteren 12 starren
Armen anzubringen. Die Befestigungsstellen 54a, 54b, 54c, 54d können auch
im Allgemeinen im gleichen Abstand voneinander um den Umfang der
Manschette 53 herum angeordnet sein. Die Manschette 53 kann
eine dünnere,
leichtere Version der Manschette 50 in 12 sein.
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14 stellt
eine weitere Ausführungsform
einer Vierpunkt-Druckmanschette 56 dar, die ebenfalls vier Befestigungsstellen 57a, 57b, 57c, 57d aufweist.
Jedoch hat die Manschette 56 eine Halbkreisform und ist
derart gestaltet, dass sie nur einen Umfang der Oberseite der Kniescheibe
umschließt.
Bei der Benutzung ist die Manschette 56 über der
Kniescheibe positioniert, und jede der vier Befestigungsstellen
ist an den jeweiligen oberen 10 und unteren 12 starren
Armen an jeder Seite des Knies befestigt.
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In
den 15, 16 und 17 sind
Verbindungselemente gezeigt, welche Bänder 33 (4)
oder Bänder 48 (10, 11)
mit Verschlüssen 30 sein
können,
die an ihren distalen Enden vorgesehen sind. Die Verschlüsse 30 weisen
vorzugsweise eine Schnalle oder eine Laschenraste 62 auf,
welche die Einstellung der Länge
jedes Bandes ermöglicht.
Der Verschluss 30 weist auch vorzugsweise einen Eingriffszapfen
mit einem Kopf 64 auf, welcher derart geformt ist, dass
er mit Schlitzen 66, die in jedem Anschluss 25, 26, 27 vorgesehen
sind, in Eingriff gelangen kann, wenn der Kopf 64 in der
richtigen Ausrichtung positioniert ist.
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18 zeigt
den Eingriff des Kopfes 64 mit einem Schlitz 66.
Wie aus dieser Figur zu sehen ist, ist jeder Schlitz 66 derart
angeordnet, dass eine Schwenk- oder Drehbewegung des Verschlusses 30 durch
den Beugungs/Streckungsbereich der Bewegung nicht zur Folge hat,
dass der Verschluss 30 eine Ausrichtung annimmt, wo dieser
aus dem Schlitz 66 entfernt werden kann. Dementsprechend
kann ein sicherer Eingriff durchgeführt werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Orthese bringt ein Benutzer zuerst die Orthese mit dem Bein
derart in Eingriff, dass die Innenflächen der Stütze 24 benachbart
zu dem Umfang des Gelenkabschnitts der Kniescheibe sind. Dann wird
die Druckmanschette 40 oder 32 über der
Stütze 24 platziert.
Die Orthese wird mit der Verwendung der in den 10 und 11 gezeigten
Druckmanschette 40 beschrieben, jedoch ist zu sehen, dass
andere Ausführungsformen
der Manschette, die in mehreren Ebenen oder Richtungen einstellbar
sind, ebenfalls verwendet werden können, wie zum Beispiel die
Manschette 32 in 4.
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Die
Befestigungsbänder 48 der
Manschette 40 werden in der Länge und in ihrem Befestigungspunkt an
dem Stützelement eingestellt,
um zu ermöglichen,
dass die Manschette 40 in der richtigen Position über der Stütze 24 liegen
kann, und um eine gewünschte
Kraft während
der Beugungs/Streckungsbewegung des Beins des Benutzers auszuüben. Um
das Aufbringen einer geeigneten Kraft zu fördern, können die Bänder 48 aus einem
federnden oder elastischen Material konstruiert sein.
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Es
ist ersichtlich, dass der resultierende Hebelarm um so länger ist,
je weiter ein Band 48 von dem Gelenk 14 mit diesem
verbunden ist, und daher ist die Kraft, die aufgebracht wird, um
so größer, wie
sich der Grad der Beugung erhöht.
Dieses Konzept kann verwendet werden, um eine beträchtliche
Variation in der Größe der Kraft
zu schaffen, die von der Druckmanschette auf die Kniescheibe ausgeübt wird.
Darüber
hinaus kann durch Auswählen
des Grades der Elastizität
oder Spannkraft jedes Verbindungselements eine größere Steuerung
gegenüber
der ausgeübten
Kraft geschaffen werden.
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Zum
Beispiel könnten
die Bänder 48 für eine maximale
Spannung auf 30 Grad der Beugung eingestellt werden, wenn dies der
Punkt ist, bei welchem angenommen wird, dass die Kniescheibe in
ihrer Führung
abweicht. Daher wird, wenn eine Beugung aus der vollständig gestreckten
Position auftritt, eine erhöhte
Kraft auf die Kniescheibe ausgeübt,
bis die Position von 30 Grad erreicht ist.
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Daher
steigt dann, wenn die Verbindungselemente, die aus demselben Material
konstruiert sind, an denselben Verbindungsstellen entlang des Arms
oder der Hülse
angeordnet sind, die auf die Kniescheibe ausgeübte Kraft während der Beugung an, jedoch
werden die Kräfte
ausgeglichen, so dass die resultierende Kraft in einer Richtung
nach hinten (d.h. in Richtung zu der Rückseite des Knies) ausgeübt wird.
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Jedoch
steigt dann, wenn zum Beispiel ein Verbindungselement an einer weiter
als die übrigen
Verbindungselemente von dem Gelenk entfernten Stelle mit der Hülse oder
dem Arm verbunden ist, die auf die Kniescheibe in der Richtung dieses
Verbindungselements ausgeübte
Kraft relativ zu der von den anderen Verbindungselementen ausgeübten Kraft
mehr an, wenn die Beugung auftritt. Dementsprechend können die
richtigen Kräfte
an den Benutzer angepasst werden, um eine spezifische Lösung gegen
die Fehlführung
der Kniescheibe einer Einzelperson zu schaffen.
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Mit
Bezug auf 19 ist nun ersichtlich, dass
das durch den Pfeil 60 angezeigte Verbindungselement mit
dem Anschluss 27 in Eingriff steht, während die übrigen Verbindungselemente
mit dem Anschluss 25 ihrer jeweiligen Arme in Eingriff
stehen. Daher gibt es, wenn eine Beugung auftritt, eine erhöhte Kraft,
die auf die Kniescheibe in der Richtung des Verbindungselements 60 (d.h.
in einer untermittigen Richtung) ausgeübt wird. Es ist ersichtlich,
dass ein spezieller Beugungswinkel ausgewählt werden kann, bei welchem
die Verbindungselemente in Eingriff zu bringen und einzustellen
sind. Auf diese Weise können
die Größe und Richtung
der ausgeübten
Kraft mit diesem speziellen Beugungswinkel ausgewählt werden,
und die Einstellung kann derart sein, dass, wenn sich der Grad der
Beugung von diesem ausgewählten
Punkt erhöht
oder verringert, die Größe und Richtung
der ausgeübten
Kraft durch geeignete Auswahl der Einstellpunkte variiert werden
kann, in welchen die Verbindungselemente in Eingriff gebracht wurden.
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In
ausgewählten
Ausführungsformen
der Erfindung können
die Verbindungselemente oder Bänder und
anderen Bänder,
wie die Eingriffsbänder 18, 20 (in 2 gezeigt),
aus elastisch verbindbarem Material, wie Haken- und Schlaufenmaterial,
konstruiert sein, das unter der Marke VELCRO verkauft wird, welches
modifiziert wurde, indem es mit einer Begrenzung des Grades der
zulässigen
elastischen Verformung (d.h. durch Begrenzung des Grades der Spannung)
versehen ist. Dies kann in einer Anzahl von unterschiedlichen Wegen bewirkt
werden. In einem Beispiel kann das Material in einem ausgewählten Muster,
einem Zickzack-Muster, genäht
sein, dessen Winkel derart ausgewählt wird, dass sich der Faden
auf eine vorbestimmte Stelle und daher auf diese weitere elastische
Verformung ausrichtet. In einem anderen Beispiel kann ein unelastisches
Material lose an dem Gewebe- oder
Haken- und Schlaufenmaterial an ausgewählten Stellen angebracht sein,
um dadurch den Grad der Verformung zu begrenzen. Es wurde ermittelt,
dass die Begrenzung des Grades der elastischen Verformung vorteilhaft
sein kann.
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Es
ist ersichtlich, dass durch Einstellen der Befestigungspunkte der
Druckmanschette an dem Stützelement
Kräfte
von ausgewählter
Größe auf die
Kniescheibe in einer Anzahl von unterschiedlichen Richtungen, zum
Beispiel in einer mittleren Richtung, einer unteren Richtung (nach
unten), oder einer Kombination aus diesen, in verschiedenen Graden
ausgeübt
werden können.
Dementsprechend ist eine genaue Steuerung in mehreren Richtungen
und/oder mehreren Ebenen vorgesehen. Es ist auch ersichtlich, dass
die Richtung und Größe der Kraft
in Abhängigkeit
von dem Grad der Beugung variiert werden kann.
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Es
ist auch ersichtlich, dass die Vorrichtung an irgendeiner Stelle
in dem Beugungs/Streckungszyklus eingerichtet werden kann, so dass
die Kraft in mehreren Richtungen oder mehreren Ebenen derart gestaltet werden
kann, dass sie über
einen ausgewählten
Bereich des Zyklus variiert. Daher kann ein Benutzer die Orthese
für bestimmte
Tätigkeiten
verwenden, welche Bewegungen umfassen, die auf einen Bereich des
Beugungs-Streckungszyklus gerichtet sind.
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Mit
Bezug auf die 20a, 20b und 20c ist in den verschiedenen Ansichten eine bevorzugte Ausführungsform
einer Stütze 74 gezeigt,
die angepasst ist, um die Kniescheibe zu umschließen, und
die vorzugsweise von der Hülse 16 an
der Stelle um die Kniescheibe herum gehalten wird, wenn die Orthese
um das Knie herum getragen wird. Wie in der Querschnittsansicht
in 20b gezeigt, hat die Stütze 74 vorzugsweise eine
konvexe Außenfläche 76 und
weist auch vorzugsweise einen relativ weichen Einsatz 78,
der an dem Innenumfang der Stütze 74 angeordnet
ist, zum Positionieren benachbart zu dem Außenumfang der Kniescheibe auf,
wenn die Orthese benutzt wird. Der relativ weiche Einsatz 78 kann
zum Beispiel aus einem weichen Schaumstoffmaterial hergestellt sein,
und kann einen verbesserten Griff und Passsitz an der Kniescheibe schaffen.
Bei der Benutzung passt sich, wenn die Druckmanschette eine Kraft
auf die Stütze 74 ausübt, der weiche
Einsatz 78 an die Form der Kniescheibe an. Dies ermöglicht,
dass sich die Stütze 74 genauer
anpasst, um zu der speziellen Form eines bestimmten Profils der
Kniescheibe einer Person zu passen, und daher ist die Stütze im Wesentlichen
selbstanpassbar an den Benutzer.
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Mit
Bezug auf die 21 und 22 ist
eine weitere Ausführungsform
einer Kniescheiben-Oberschenkelorthese dargestellt, die eine Hülse 80 und
eine einstellbare Druckmanschette 90 zum Ausüben einer Kraft
auf die Kniescheibe aufweist, wobei die Kraft einstellbar ist und
in einer Mehrzahl von Richtungen, einschließlich einer mittleren-seitlichen
und unteren-oberen Richtung und dazwischenliegenden Richtungen auf die
Kniescheibe ausgeübt
werden kann. Die Kraft und die Richtung, in welcher die Kraft ausgeübt wird,
sind durch Einstellen der direkten oder indirekten Befestigung der
Druckmanschette 90 an der Hülse 80 einstellbar. Die
Druckmanschette kann einstückig
mit der Hülse
hergestellt werden, wie durch Befestigen einer Seite der Druckmanschette 90 an
einer Seite der Hülse 80.
Alternativ könnte
diese Seite der Manschette 90 lösbar und verstellbar sein.
Die Hülse 80 weist
vorzugsweise eine Innenstütze 88 auf,
welche in einer die Kniescheibe umschließenden Position zwischen der
Kniescheibe und der Manschette 90 abgestützt ist.
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Die
Orthese kann ferner einen oder ein Paar von oberen 82 und
unteren 84 starren Armen aufweisen, die über Gelenke 86 verbunden
sind. Die Hülse 80 kann
die oberen 82 und unteren 84 starren Arme abstützen oder
von diesen abgestützt
werden.
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Die
Druckmanschette 90 in dieser Ausführungsform kann aus einem relativ
flexiblen Material hergestellt werden, und kann, wie oben beschrieben,
die eine Seite der Manschette, die an der Hülse 80 befestigt ist,
an der einen Seite des Knies haben. Die Manschette 90 weist
ferner obere 92 und untere 94 Verbindungselemente
auf, die sich von der befestigten Seite der Manschette 90 über den
oberen und unteren Umfang der Kniescheibe erstrecken und an einer
gegenüberliegenden
Seite der Hülse 80 oder
der oberen 82 und unteren 84 starren Arme befestigbar
sind. Die oberen und unteren Verbindungselemente der Manschette 90 und
deren Verbindung 96 bilden den Umfang der Manschette 90,
welche an einem Abschnitt des Umfangs der Kniescheibe anliegt und
eine Kraft auf diesen ausübt.
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Die
Befestigung der oberen und unteren Verbindungselemente der Manschette 90 kann
in derselben Weise durchgeführt
werden, die in Bezug auf die anderen Ausführungsformen der Druckmanschette
oben beschrieben ist, und kann vorzugsweise unter Verwendung einer
einfachen Haken- und
Schlaufenbefestigungsanordnung durchgeführt werden. Die Haken- und
Schlaufenbefestigungsanordnung kann eine Einstellung in Bezug auf
die wirksame Länge
jedes der oberen 92 und unteren 94 Verbindungselemente
ermöglichen,
um die gewünschte
Befestigungsstelle an jedem der oberen 82 und unteren 84 starren
Arme oder der Hülse 80 zu befestigen.
Die Manschette 90 ist daher einstellbar, um durch die Manschette 90 eine
Kraft in irgendeiner der oben beschriebenen Richtungen, einschließlich sowohl
der mittleren-seitlichen und unteren-oberen Richtungen als auch
der dazwischenliegenden Richtungen auf die Kniescheibe auszuüben.
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In
den gezeigten Figuren erstrecken sich die oberen 92 und
unteren 94 Verbindungselemente der Druckmanschette 90 von
der Seite der Manschette 90, die an der Hülse oder
den starren Armen benachbart zu der Außenseite des Knies befestigt
ist, über
das Knie und sind an der Hülse
oder den starren Armen benachbart zu der Innenseite des Knies verstellbar
angebracht. Jedoch versteht es sich, dass diese Anordnung umgekehrt
sein könnte,
so dass sich die oberen 92 und unteren 94 Verbindungselemente
von der benachbarten Innenseite des Knies zu einstellbaren Stellen
erstrecken würden,
die an der Hülse
oder den starren Armen benachbart zu der Außenseite des Knies vorgesehen
sind.
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Wo
in der vorhergehenden Beschreibung auf spezielle Komponenten oder
Einheiten der Erfindung mit bekannten Äquivalenten Bezug genommen
wurde, sind dann solche Äquivalente
hierin einbezogen, als ob sie einzeln vorgestellt wären.
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Obwohl
diese Erfindung anhand eines Beispiels und mit Bezugnahme auf deren
mögliche
Ausführungsformen
beschrieben wurde, versteht es sich, dass Modifikationen oder Verbesserungen
daran durchgeführt
werden können,
ohne von dem Bereich oder Geist der Erfindung abzuweichen.
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Es
versteht sich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen
der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen,
die hierin beschrieben sind, für
technisch versierte Fachleute offensichtlich sind. Solche Änderungen
und Modifikationen können
durchgeführt
werden, ohne von dem Geist und Bereich der vorliegenden Erfindung
abzuweichen und ohne ihre damit verbundenen Vorteile zu vermindern.
Es ist daher beabsichtigt, dass solche Änderungen und Modifikationen
durch die beigefügten
Ansprüche
abgedeckt sind oder (in der vorliegenden Erfindung einbezogen sind).
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Zusammenfassung
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Ein
Kniescheiben-Oberschenkelorthese mit einem Stützelement, das derart konfiguriert
ist, dass es um das Knie eines Benutzers herum zu tragen ist, wobei
das Stützelement
einen oberen Abschnitt (10), der sich über dem Knie erstreckt, und
einen unteren Abschnitt (12) aufweist, der sich unter dem
Knie erstreckt, und einer Druckmanschette (32), die an
dem Stützelement
in einer Position zum Ausüben
einer Kraft an wenigstens einem Abschnitt des Umfangs der Kniescheibe
des Benutzers anbringbar ist. Die Druckmanschette kann eine Mehrzahl
von Verbindungselementen (33) für die Befestigung an der Hülse (16)
an wahlweise einem von einer Mehrzahl von Verbindungspunkten (25, 26, 27)
haben, die an gegenüberliegenden
Seiten des Knies und über
und unter dem Knie derart angeordnet sind, dass die Position der
Druckmanschette durch Variieren der Verbindung der Verbindungselemente
mit wahlweise einem der Verbindungspunkte einstellbar ist, um eine Kraft
auf die Kniescheibe in einer Mehrzahl von Richtungen aufzubringen.
Eine Stütze
(24) kann zwischen der Druckmanschette und der Kniescheibe
vorgesehen sein.