Orthopädischer Apparat
Dieses Patent hat Verbesserungen an den Gelenken orthopädischer Apparate zum Gegenstand, insbesondere bei den Geräten, die für die Wiederbelebung der Gliedmassen von Patienten bei Fällen von Lähmung, Missbildungen usw. gedacht sind.
Diese Wiederbelebung kann durch eine Behandlung in drei Abschnitten bewirkt werden.
In der ersten Phase ist ein vollkommen starres Gerät angebracht. Wenn der benutzte Apparat an den Verbindungsstellen der verschiedenen Grundteile einen gewissen Grad an Spielraum aufweist, sollen diese Gelenke durch am besten geeignet erscheinende Mittel blockiert bleiben.
Im zweiten Abschnitt ist es angebracht, den Gelenken einen gewissen Spielraum zu gewähren, der aber doch in seinem Ausmass beschränkt sein soll, je nach den für jeden einzelnen Fall zutreffenden Bedingungen.
Im dritten Abschnitt soll den Gelenken grösste Bewegungsfreiheit gegeben werden.
Die veraltete Technik, für jede einzelne dieser Phasen ein anderes Gerät zu verwenden, dessen Gelenke die gewünschten Eigenschaften aufweisen, war einerseits teuer und anderseits umständlich.
Später tauchten Lösungen auf, bei denen in weiten Grenzen freie Gelenke verwendet wurden, auf die man Nocken einwirken liess, die das Spiel oder den Spielraum der besagten Gelenke ganz oder teilweise hemmten oder auch frei liessen.
Diese Lösung ist zufriedenstellender, denn sie erlaubt, z. B. bei den Hüfte und Kniegelenken eines bestimmten Apparates zur Anwendung gebracht, die drei erwähnten Etappen zu erfüllen und es ist dabei nichts weiter zu verändern, als die Stellung der Nocken in bezug auf andere Teile oder Elemente der Gliederung.
Allerdings treten gewisse Nachteile auf, die bisher nicht befriedigend gelöst werden konnten und welche zu unzulänglichem und fehlerhaftem Funktionieren der Apparate Anlass geben.
Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, Verbesserungen zu schaffen, die, an den Gelenken der erwähnten Geräte angebracht, ein sicheres Funktionieren ermöglichen, grössere mechanische Widerstandskraft bei gleichem Gewicht gewährleisten und eine bessere Anpassung der Gelenke an die Gelenke und Bewegungen des Patienten erlauben. Es wird ausserdem ein besseres Ergebnis bei gleichzeitigem Gebrauch von Geräten an beiden Beinen angestrebt.
Der orthopädische Apparat gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass einerseits die beiden Hauptglieder oder Hauptteile jedes Gelenkes formschlüssig aneinander liegen, wobei die Kontaktränder Kreisbögen gleichen Umfangs aufweisen, welche die Kontaktflächen darstellen, so dass die Kontaktfläche des einen Gelenkteiles konvex und die des anderen Gelenkteiles konkav ist und dass anderseits die beiden Gelenkteile durch ein Paar Formteile, die als Zwillingsstücke das Gelenk auf beiden Seiten abdecken, dauernd in gegenseitiger Anlage gehalten werden.
Zum besseren Verständnis folgt nachstehend eine eingehende Beschreibung der angeführten Verbesserungen, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, auf welchen auf einfache und schematische Weise, lediglich als Beispiel und ohne einschränkenden Charakter, eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist, an der beliebige Abänderungen vorgenommen werden können, die im Einzelnen die Merkmale der Erfindung nicht beeinflussen. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 ein orthopädisches Gerät zur Wiederbelebung der Beinbewegung, vollkommen ausgezogen und mit den Nocken in der Stellung, die die Gelenke starr blockiert,
Fig. 2 einen Ausschnitt der Zone von der Hüfte zum Knie, wobei die Stellung der Nocken ein beschränktes Spiel der Gelenke zulässt,
Fig. 3 den gleichen Ausschnitt wie Fig. 2, jedoch die Nocken in einer Stellung, die die freie Bewegung der Gelenke zulässt.
In den beiden letzten Figuren zeigen die Pfeile die mögliche Drehrichtung an, in welcher sich die Gelenke aus der dargestellten Stellung heraus bewegen können.
Fig. 4, 5 und 6 sind Längsschnitte durch die Gelenke der Hüfte, des Knies und des Knöchels, in einer zu den Hauptstäben des Gerätes parallelen Ebene.
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht der Sohle des Gerätes, an welcher ein biegsamer Zugriemen angebracht ist.
Fig. 8 ist ein Längsschnitt durch den in der vorangehenden Figur gezeigten Teil.
Fig. 9 schliesslich zeigt den erfindungsgemässen orthopädischen Apparat in seiner Ausbildung für beide Beine.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist 1 ein oberer Haltering zur Befestigung des Apparates.
Mit diesem Teil ist mittels Nieten, Schweisspunkten oder anderen geeigneten Mitteln der Stab 2 starr verbunden; mit entsprechender Neigung führt dieser Stab bis zu dem an seinem unteren Ende angebrachten Hüftgelenk. Das mit dem Stab 2 gelenkig verbundene Teil in der Hüftgegend ist der Stab 3, der weiter hinabführt, um im Kniegelenk zu enden.
Von hier aus geht der Stab 4 nach unten, der mit dem Stab 5 starr, jedoch verlängerbar verbunden ist, und zwar so, dass die Stäbe 4 und 5 gerade ausgerichtet sind. Mittels eines dritten Gelenks, das dem Knöchel entspricht, ist mit dem Stab 5 das kurze Stück 6 verbunden, das unten umgewinkelt ist, um das Teil 7 zu tragen und festzuhalten, das als Unterlage für den Fuss dient.
Wie aus den Abbildungen zu ersehen ist, besteht jedes Gelenk aus einem starr mit dem unteren Stab verbundenen Teil, der drehbar mit dem oberen Stab verbunden ist. So ist bei dem Hüftgelenk das Teil 8 fest mit dem Stab 3 verbunden, erlaubt jedoch eine Drehung des Stabes 2. Auf gleiche Weise ist das Teil 9 des Kniegelenkes fest mit dem Stab 4 verbunden und erlaubt eine Drehung des Stabes 3.
Das Gleiche gilt von dem Teil 10 in bezug auf die Elemente 6 und 5.
Die Übergangszone 11 zwischen den Elementen 4 und 5 ist mit gegenüberliegenden Löchern versehen, durch welche die Schrauben 12 gesteckt werden, welche beide Teile fest verbinden. Nimmt man die Schrauben 12 heraus und verschiebt die Stäbe 4 und 5 gegeneinander, bis sich neue Lochgruppen gegenüberstehen und die Schrauben 12 erneut angebracht werden können, kann man nach Gutdünken innerhalb der möglichen Grenzen die Länge der Elemente 4 und 5 verändern, und somit die Distanz zwischen dem Knöchel-und dem Kniegelenk.
Auch der Stab 3 besteht aus zwei Teilen, wenngleich der Klarheit der Darstellung wegen die beiden Teile nicht gesondert gezeichnet wurden; in der Tat ist bei 13 ein Übergang vorhanden, verbunden mittels Schrauben 14 und gerade in dieser Zone 13 und vermittels der gleichen Schrauben 14 wird an 3 der Haltering 15 zur Befestigung am Bein fixiert.
Den gleichen Zweck hat der Haltering 16 auf dem Stab 4 zu erfüllen.
Im Hüftgelenk wirkt ein Nocken 17 und ein anderer 18 im Kniegelenk. Die Funktion der beiden in bezug auf die Gesamtanordnung des betreffenden Gelenks wird noch näher erläutert werden.
Jedes einzelne der drei Gelenke besitzt einen anderen Spielraum sowie verschiedene Winkelstücke, doch ist das Arbeitsprinzip bei allen das gleiche. An einem der zum Gelenk gehörenden Stäbe ist an beiden Seiten je eine Platte parallel befestigt. Diese Platten verlängern sich in Form von Flügeln oder Ohren und zwischen diese wird der zweite Stab eingeführt, der durch eine Achse mit den Platten gelenkig verbunden ist. Ein so einfaches Gelenk hätte unter anderem den Nachteil, die entsprechende Drehachse bedeutenden Biege- und Druckmomenten auszusetzen. Um dies zu vermeiden, lässt man das untere Ende des beweglichen Stabes sich auf dem oberen Ende des starren Stabes abstützen.
Damit die Auflager sich nicht bei den verschiedenen Stellungen ändern, die durch die Bewegung der Gelenke entstehen, werden die Stützflächen als kreisbogenförmige Pfannen ausgebildet, deren Zentrum mit der Achse des Gelenkes zusammenfällt. Der an dem beweglichen Teil vorgesehene Bogen ist konvex und derjenige des festen bzw. starren Teils konkav.
Die äusseren Enden dieser Bögen sind so ausgebildet, dass sie das Ausmass der Drehbewegung wunschgemäss begrenzen, wozu entsprechend angebrachte Anschläge dienen.
Bei dem Hüftgelenk, das in Fig. 4 dargestellt ist, sind Platten zu beiden Seiten des Stabes 3 an seinem oberen Ende angebracht und bilden zwei Flügel oder Lappen, zwischen die das untere Ende des Stabes 2 eingeführt wird. Das untere Ende des Stabes bildet einen konvexen Kreisbogen 19, der dem konkaven Kreisbogen 25 enspricht, welcher seitlich am oberen Ende des Stabes 3 vorgesehen ist. Die Platten 8 sind gegen den Kreisbogen 25 zu schräg nach oben gerichtet. In Übereinstimmung damit stehen sich die Stäbe 2 und 3 gegenüber. Der Kreisbogen 19 des erstgenannten Stabes endet an seinem vorderen Ende in einer geraden Strecke 20, welche als Begrenzungsanschlag der Drehbewegung wirkt, bei Verschwenkung über den vorderen Rand des Stabes 3.
Das andere Ende des Bogens 19 endet in einer weiteren kleinen geraden Strecke 21, die die Drehbewegung entgegengesetzter Richtung begrenzt bzw. einschränkt. Im Zentrum der Bögen 19 und 25 sitzt die Drehachse 22, die aus einem Stift besteht, der beide Flügel 8 durchquert und durch äussere Verschlussstücke 23, die im allgemeinen mit einem Gewinde versehen sind, festgehalten ist. Die Teile 8 sind an dem entsprechenden Ende des Stabes 3 durch Nieten 24 befestigt. Die Platten 8 sind nicht ganz identisch, sondern eine derselben weist an dem von dem Stab 3 am weitesten entfernten Ende eine etwas abgeflachte Erhöhung oder einen Zahn auf, auf welchen die Nocke 17 wirkt. Die Neigung der Platten 8 bezweckt, die Gelenkachse 22 in bezug auf die Gelenkachse der Hüfte des Patienten etwas zu versetzen.
Das in Fig. 5 gezeigte Gelenk entspricht dem Kniegelenk. Mit Ausnahme der notwendigen Anpassung an dieses entspricht seine Ausbildung derjenigen des bereits beschriebenen Gelenkes der Hüfte.
Die Platten 9, die, ähnlich wie die Platten 8, nierenförmig sind, liegen praktisch in der Verlängerung des Stabes 4. Der Stab 3 endet unten in dem weiten Kreisbogen 26, der genau mit dem Kreisbogen 32 des Stabes 4 übereinstimmt. Der Kreisbogen 26 endet am hinteren Rand des Stabes 3 in einem Einschnitt 27 und auf der entgegengesetzten Seite in einer geraden Strecke 28, die etwa in einem Winkel von 900 zum Kreisbogen 26 verläuft. Im Zentrum der Kreisbögen 26 und 32 durchquert der Zapfen 29 die Platten 9 und das untere Ende des Stabes 3 und ermöglicht diesem seine Drehbewegung im Gelenk 4, 9. Die Enden des Zapfens 29 sind durch grosse Gewindeköpfe 30 abgedeckt. Die Nieten 31 befestigen die Platten 9 am oberen Ende des Stabes 4. Der Bogen 32 endet an seinem hinteren Ende in einer geraden, abfallenden Abflachung 33.
Ein Stift 34 zwischen den beiden Platten 9 dient am vorderen Gelenkteil als Anschlag. Bei Berührung von 28 und 34 entspricht die Stellung derjenigen des ausgestreckten, also geraden Beines, während bei Berührung von 27 und 33 die Stellung derjenigen entspricht, in welcher das Bein bzw. Knie bis zum Äussersten gebeugt ist.
Eine der Platten 9 weist an ihrem oberen Teil eine abgeflachte Erhöhung auf, auf welche die Nocke 18 wirkt.
Einfacher ist das Knöchelgelenk, wie es in Fig. 6 gezeigt wird, das jedoch nach den gleichen Grundprinzipien gebaut ist. Die beiden Zwillingsbleche 10 sind an dem das obere Ende des Stückes 6 mittels der Niete 40 befestigt. Das untere Ende des Stabes 5 bildet einen Kreisbogen 35, dessen Achse auf der Symmetrieachse des Stabes 5 liegt; das obere Ende des Stückes 6 endet in einem konkaven Bogen 39, der formschlüssig an dem Kreisbogen 35 anliegt; beide Aussenenden der Kreisbögen 35 und 39 weisen je einen Einschnitt 36 auf, welcher die Bewegung zwischen den Elementen 5 und 6 innerhalb zuvor festgesetzter Grenzen ermöglicht. Der Drehzapfen 37 ist durch hierzu vorgesehene Löcher in den Blechen 10 und dem Stab 5 geführt und liegt im Zentrum der Kreisbögen 35 und 39.
Das formschlüssige Bogensystem, wie es oben beschrieben ist, wurde geschaffen, um den Aufbau der Gelenke zu vereinfachen, ohne ihre Wirksamkeit oder Widerstandsfähigkeit herabzumindern. Hierzu trägt in grossem Masse die Anwendung doppelter seitlicher Platten bei. In Anbetracht der Ausbildung des Gerätes bewirkt die an den Kreisbögen auftretende Reibung keine beachtenswerte Bremsung und auch keinen Verschleiss, der das Gerät unbrauchbar werden liesse und so die vorgesehene Lebensdauer verkürzt. Es ist auch nicht zu fürchten, dass infolge der erwähnten Reibung Temperaturerhöhungen auftreten. Es wird ausserdem festgehalten, dass auch orthopädische Geräte anderer Ausbildung, wenn sie die Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweisen, unter den Schutzumfang derselben fallen.
Dies um so mehr, als die beschriebenen Gelenke nur die einfachste Ausführung innerhalb der Anfertigungsmöglichkeiten darstellen, womit die grösstmögliche Vereinfachung und Verbilligung gezeigt werden sollte, die ohne Verminderung der Qualität innerhalb der von der Praxis geforderten Grenzen erreichbar ist.
Wie ersichtlich ist, besitzt jedes einzelne Gelenk einen beschränkten Bewegungsspielraum innerhalb der normalen Grenzen der Gelenkigkeit des Patienten selbst. Was die Gelenke von Hüfte und Knie betrifft, entsprechen diese Grenzen derjenigen Stellung der Nocken, bei welcher diese die Drehbewegung nicht blockieren und auch nicht zum Teil einschränken.
Zwischen dieser Stellung grösster Bewegungsfreiheit und der absoluten Starre gibt es eine Zwischenstellung, bei welcher die Nocken die Bewegung der Gelenke teilweise begrenzen. Diese Begrenzung wird in jedem einzelnen Fall nach den Angaben des Spezialisten und im Hinblick auf die Gegebenheiten des Patienten und des zu bekämpfenden Leidens festgesetzt.
Die Nocken 17 und 18 sind auf den Stäben 2 bzw. 3 mittels Zapfen, die einen Kopf 41 und 42 aufweisen, drehbar angeordnet.
Diese Nocken weisen eine im allgemeinen dreieckige Ausbildung mit etwa gleichen Schenkeln auf, mit zur Grundlinie schräg verlaufenden Einschnitten.
Die Basis und die Einschnitte sind in bezug auf die entsprechenden Drehachsen ausgebildet, so dass für die in Fig. 3 gezeigten Stellungen die Nocken 17 und 18 mit den Erhöhungen der Platten 8 und 9 nicht in Berührung kommen, wenn eine Drehbewegung erfolgt. Verdreht man jede einzelne Nocke in der einen oder anderen Richtung, wie aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, kommt der eine oder andere Einschnitt, der an die Basis angrenzt, mit den Erhöhungen der Platten 8 oder 9 in Eingriff.
An jeder Nocke passt sich einer dieser Einschnitte vollkommen der entsprechenden Erhöhung an, während der andere beim Einklinken einen kleinen winkeligen Zwischenraum frei lässt. Die erste Stellung entspricht der Unbeweglichkeit oder absoluten Blokkierung wie sie die Fig. 1 zeigt und die zweite Stellung einer begrenzten Bewegungsfreiheit gemäss Fig. 2.
Zapfen 43, 44, 45, 46 und 47, die an den Scheitelpunkten der Nocken gegenüber den Basen und an anderen geeigneten Stellen des Gerätes angebracht sind, ermöglichen durch geeignete, elastische Elemente, wie gewebte Gummibänder, Federn usw., die Nocken in die für jeden Bedarf entsprechende Stellung zu bringen, wobei die Nocken einer gewissen elastischen Spannung unterworfen werden, die ihre Handhabung erleichtert.
In den Fig. 1, 2 und 3 sind diese Einzelheiten am besten zu erkennen. Die darin gezeigten elastischen Mittel sind Bänder, die durch gestrichelte Linien dargestellt sind.
Um auch dem Gelenk 10 Elastizität zu verleihen, ist in der t : Übergangszone 11 der Stift 48 vorgesehen und ein elastisches Element zwischen diesem und dem Vorderende des Teiles 7 der Fussstütze gespannt.
Alle Teile, die durch ihre besondere Gestaltung die Haut des Patienten verletzen könnten, sind auf der Innenseite gepolstert.
In den Fig. 7 und 8 ist eine Vorrichtung gezeigt, die mit dem Knöchelgelenk zusammenarbeitet. Sie besteht in der Anbringung eines flexiblen Zugbandes am hinteren Teil der Sohle, welches die Aufgabe der Achillesferse übernimmt. Das Knöchelgelenk selbst ist hier entsprechend abgeändert.
In der Ausbildung entsprechend den Fig. 7 und 8 weist die Sohle 7, die aus widerstandsfähigem Material, z. B. aus Metall, hergestellt ist, in ihrem Sohlenbogen das Scharnier 49 auf, mit dem auf beiden Seiten die Stäbe 52 gelenkig verbunden sind, die die Verbindung zwischen dem Scharnier 49 und dem Kniegelenk herstellen.
Im Bereich der Ferse der Sohle ist ein Haken 50 vorgesehen, um das flexible Band 51 anzubringen, welches die Biegung im Scharnier 49 und das Vorneigen der Stäbe 52 beschränkt. Wie bereits erwähnt wurde, erfüllt das Zugband die Aufgabe der Achillesferse; mit seinem oberen Ende wird es an irgendeinem Teil des Gerätes befestigt. So kann der Patient durch das Hin- und Herschwingen seines Körpers richtig gehen, obwohl seine Muskeln auf diese Bewegung nicht reagieren.
In Fig. 9 ist ein orthopädisches Gerät dargestellt, das nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt wurde und mit den gesamten charakteristischen Vorrichtungen ausgestattet ist, die diese Erfindung kennzeichnen.
Das Gelenk 54 der Sohle 7 wird in diesem Fall durch eine Achse gebildet, die die Verlängerung des unteren Endes des Stabes 5 darstellt, der an einer Queröffnung der Unterseite der Sohle angebracht ist.
Die Bewegung der Sohle 7 wird durch das untere Zugband 51 eingeschränkt, das zwischen der hinteren Befestigung 50 und dem Haltering 16 für die Wade liegt. Ein oberes Zugband 53 zwischen dem Haltering 16 und dem Haltering 15 für den Oberschenkel schränkt die Bewegung des Kniegelenkes 9 ein.
Die Anbringungen der elastischen Züge am Hüftund Kniegelenk und die Einschränkung der Bewegung, bewirkt durch das flexible Band, macht es dem Patienten, dem dieser Apparat angelegt wurde, möglich zu gehen, auch wenn er an den Beinen völlig gelähmt ist, indem er sich abwechselnd durch die Blewegung einer Querschwankung jeweils auf ein Bein stützt. Diese Bewegung bewirkt auch den Vortrieb derjenigen Vorrichtung, die an dem gerade freien Bein befestigt ist.