DE10053976A1

DE10053976A1 - Armtrainer

Info

Publication number: DE10053976A1
Application number: DE2000153976
Authority: DE
Inventors: Tigges Gotthard Schulte
Original assignee: BRANDL HESSE BEATE
Current assignee: BRANDL HESSE BEATE
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-02

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die oberen Extremitäten des Menschen bei einseitiger Schwächung so geübt werden können, dass die gesunde Seite die geschwächte Seite mit unterstützt und verschiedene Übungsmodi nach medizinischen und physiologischen Gesichtspunkten frei veränderbar sind. Heilerfolge sollen durch das häufige Wiederholen von Übungselementen und durch die Übertragung von Lerneffekten der für die gesunde Extremität zuständigen Gehirnseite auf die für die geschwächte Extremität zuständige Gehirnseite ermöglicht werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass aus einem Gehäuse 4 auf einem Tisch 9 spiegelsymmetrisch zwei mechanische Arme 5 für die oberen Extremitäten 2, die an ihren Enden Handgriffe 6 tragen, herausragen und in mindestens einem Freiheitsgrad aktiv oder passiv unabhängig voneinander, abhängig voneinander oder spiegelsymmetrisch synchron voneinander bewegbar und steuerbar sind. DOLLAR A Der Armtrainer ist ein therapeutisches elektromechanisches Übungsgerät für die oberen Extremitäten des Menschen.

Description

Der Armtrainer ist ein therapeutisches elektromechanisches Übungsgerät für die oberen Extremitäten (Arm, Hand, Finger) des Menschen mit hauptsächlich einseitigen Schwächen, zum Beispiel nach Schlaganfällen.

Die Behandlung einer hochgradigen Schwäche der oberen Extremitäten z. B. nach Schlaganfall, ist schwierig und häufig nicht erfolgreich. Konventionelle, personalintensive Krankengymnastik zielt meistens darauf ab, spastikbedingte Muskelverkrampfungen zu lösen und die proximale Verankerung der gelähmten Extremität mittels Kräftigung der Rumpf und Schultergürtelmuskulatur zu stabilisieren. In der Konsequenz führt dieses Vorgehen in der Praxis häufig dazu, daß der Patient Hand- und Fingerbewegungen nicht wiederholt übt.

Moderne wissenschaftliche Konzepte favorisieren dagegen ein wiederholtes passives und soweit möglich aktives Üben einzelner Bewegungsfolgen bevorzugt mit der Hand bzw. dem Unterarm. So konnte für Schlaganfallpatienten gezeigt werden, daß die wiederholte aktive, isometrische und isotone Dorsalextension des Handgelenks hinsichtlich der Rückbildung der motorischen Funktion der gesamten oberen Extremität einer konventionellen Therapie überlegen war. Hinsichtlich passiver Bewegungen gelähmter Extremitätenabschitte ist anzumerken, daß sie zum einen die Beweglichkeit des Bewegungssegments erhalten und zum anderen die Erinnerung des Gehirns an die Bewegungsfolge wachhalten.

Ein beidseitiges Üben der gesunden Seite und der geschwächten Seite der oberen Extremitäten ist einem einseitigen Üben nur der geschwächten Seite überlegen. Die Mitbewegung der nicht geschwächten Seite übt dabei nach funktionell bildgebenden Verfahren einen fördernden Einfluß auf die Aktivierung der für den Einsatz der gelähmten Extremität verantwortlichen Hirnstrukturen im Scheitellappen aus.

Zum beidseitigen Üben sowohl der gesunden Seite als auch der geschwächten Seite der oberen Extremitäten sind eine Reihe von therapeutischen elektromechanischen Übungsgeräten bekannt.

Hauptsächlich sind mechanische Vorrichtungen mit Tretkurbeln beschrieben, die ein Üben der gesunden Seite und ein Mitüben der geschwächten Seite der oberen und teilweise der unteren Extremitäten ermöglichen. Solche Ausbildungen sind z. B. in DE OS 36 18 686, DE OS 195 29 764, DE OS 81 09 699 oder DE OS 85 28 083 beschrieben. Dabei ist auch beschrieben, daß diese mechanischen Vorrichtungen zur Unterstützung des Übungsprozesses der geschwächten Seite angetrieben werden können.

Für andere therapeutische elektromechanische Übungsgeräte sind Steuerungen bekannt, welche die vom Patienten während der Übung generierten Kräfte messen und diese auf die Betätigungseinrichtung verstärkt mitkoppeln. Dabei sind verschiedene Parameterbewertungen wie Schwellwerte für Mindesteigenbewegungen oder Kräfte und vollständige Vergleiche mit vorgegebenen Programmen möglich. Eine derartige zum Eingriff auf mindestens einen Körperteil des Patienten durch das Übungsgerät vorgesehene Vorrichtung ist in DE GM 27 06 408 beschrieben.

Einfache Vorgaben von Taktfolgen für bestimmte körperliche Tätigkeiten sind in DE GM 24 54 621 beschrieben.

Der Nachteil von therapeutischen elektromechanischen Übungsgeräten mit Tretkurbeln wie sie in DE OS 36 18 686, DE OS 195 29 764, DE OS 81 09 699 oder DE OS 85 28 083 erläutert ist, dass ausschließlich ein asynchrones Nachführen der geschwächten Seite, gemäß der Vorgabe der gesunden Extremität, möglich ist. Asynchron nachgeführte Bewegungen spiegeln jedoch nicht die Vielfalt realer Bewegungsabläufe wider, so daß der angestrebte Lerneffekt von Bewegungsabläufen von dem Gehirnlappen der gesunden auf die betroffene Seite nur bedingt möglich ist. Variationen der Bewegungsabläufe sind mit solchen Übungsgeräten auf Grund ihrer starren mechanischen Verbindung der Konstruktionselemente jedoch nicht möglich.

Elektromechanische Übungsgeräte, welche die vom Patienten während der Übung erzeugten Kräfte messen, diese auf die Betätigungseinrichtung verstärkt mitkoppeln, oder verschiedene Parameterbewertungen wie Schwellwerte für Mindesteigenbewegungen oder Kräfte und ganze Vergleiche mit vorgegebenen Programmen ermöglichen und auf mindestens einen Körperteil des Patienten wirken (wie in DE GM 27 06 408 beschrieben) haben den Nachteil, daß keine exakten Beziehung der Steuerung der geschwächten zur gesunden Seite besteht. Somit ist der angestrebte Lerneffekt der geschwächten von der gesunden Seite des Patienten nur unvollständig berücksichtigt wird, was wiederum den Heilungserfolg beeinträchtigen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die oberen Extremitäten des Menschen bei einseitiger Schwächung so geübt werden können, dass die gesunde Seite die geschwächten Seite mit unterstützt und bei den Übungen verschiedene Übungsmodi nach medizinischen und psychologischen Gesichtspunkten frei veränderbar sind. Heilerfolge für den Patienten sollen somit einerseits durch das häufige Wiederholen von Übungselementen und andererseits durch die Übertragung von Lerneffekten der für die gesunde Extremität zuständigen Gehirnseite auf die für die geschwächte Extremität zuständige Gehirnseite ermöglicht werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe zur Schaffung einer Vorrichtung eines therapeutischen elektromecha nischen Übungsgerätes dadurch gelöst, dass aus einem Gehäuse auf einem Tisch spiegelsymetrisch zwei mechanische Arme für die oberen Extremitäten, die an ihre Enden Handgriffe und eine Handbefestigung tragen, herausragen und so steuerbar sind, das sie in mindestens einem Freiheitsgrad aktiv oder passiv unabhängig voneinander, abhängig voneinander oder spiegelbildlich synchron voneinander bewegbar sind und in hauptsächlich folgenden Funktionen steuerbar sind:

- Passiver Modus: für beide Seiten, motorgetrieben als oszillierende, in der Geschwindigkeit einstellbare Bewegung.
- Einseitig aktiver Modus: für die gesunde Seite aktiv gegen einen einstellbaren Kraftwiderstand und für die betroffene, passive Seite motorgetrieben proportional zur aktiven Bewegung.
- Beidseitig aktiver Modus: für die gesunde Seite aktiv gegen einen einstellbaren Kraftwiderstand und für die betroffene Seite aktiv mit einer einstellbaren Kraftschwelle gemäß den individuellen Fähigkeiten.
- Fortlaufende, seitengetrennte Registrierung der Kraft und Position, die auf den Regelungsprozeß im Sinne einer Impedanzregelung zurückwirkt.

Auf dem Gehäuse ist im Sichtbereich des Patienten ein Bildschirm angeordnet.

Auf dem Tisch befinden sich zwei Auflagen zum Schutz der Arme.

Der Armtrainer hat folgende Funktion:
Ein Patient, welcher vor dem Tisch mit dem Armtrainer sitzt, umfaßt mit den Händen sowohl der gesunden Seite als auch der geschwächten Seite die Handgriffe. Die Hände werden zusätzlich mit den Handbefestigungen noch an den Handgriffen festgehalten.

Passiver Modus: für beide Seiten motorgetrieben als oszillierende, in der Geschwindigkeit einstellbare Bewegung. Dabei wird das mit Bewegung verbundene Engramm in den für beide Seiten zuständigen Hirnarealen mit der Zeit eingeschliffen und auf Nervenzellebene dauerhaft geprägt.

Einseitig aktiver Modus: für die gesunde Seite aktiv gegen einen einstellbaren Kraftwiderstand und für die betroffene, passive Hand motorgetrieben proportional zur aktiven Bewegung. Die gesunde Seite wird gekräftigt und die geschwächte Seite wird synchron beübt nach Belieben des Patienten. Auch dieser Modus unterstützt den Prägemechanismus vor allem in der für die betroffenen Seite zuständigen Hirnhälfte.

Beidseitig aktiver Modus: für die gesunde Seite aktiv gegen einen einstellbaren Kraftwiderstand und für die betroffene Hand aktiv mit einer einstellbaren Kraftschwelle gemäß den individuellen Fähigkeiten. Beide Seiten werden gekräftigt entsprechend ihrem Leistungsvermögen und die geschwächte Seite wird synchron beübt. Auch dieser Modus unterstützt den Prägemechanismus im zuständigen Hirnareal der geschwächten Seite.

Ein Ausführungsbeispiel wird in der nachfolgenden Zeichnung erläutert. Dabei zeigt die:

Figur den Armtrainer mit dem davor sitzenden Patienten.

Gemäß der Figur ragen aus einem Gehäuse 4 auf einem Tisch 9 spiegelsymetrisch zwei mechanische Arme 5 für die oberen Extremitäten 2, die an ihren Enden Handgriffe 6 und eine Handbefestigung 7 tragen, heraus und sind so steuerbar, dass sie in mindestens einem Freiheitsgrad aktiv oder passiv unabhängig voneinander, abhängig voneinander oder spiegelbildlich synchron bewegbar sind und in hauptsächlich folgenden Funktionen steuerbar sind:

- Passiver Modus: für beide Seiten motorgetrieben als oszillierende, in der Geschwindigkeit einstellbare Bewegung.
- Einseitig aktiver Modus: für die gesunde Seite aktiv gegen einen einstellbaren Kraftwiderstand und für die betroffene, passive Seite motorgetrieben proportional zur aktiven Bewegung.
- Beidseitig aktiver Modus: für die gesunde Seite aktiv gegen einen einstellbaren Kraftwiderstand und für die betroffene Seite aktiv mit einer einstellbaren Kraftschwelle gemäß den individuellen Fähigkeiten.
- Fortlaufende, seitengetrennte Registrierung der Kraft und Position, die auf den Regelungsprozeß im Sinne einer Impedanzregelung zurückwirkt.

Auf dem Gehäuse 4 ist im Sichtbereich des Patienten 1 ein Bildschirm 8 angeordnet.

Auf dem Tisch 9 befinden sich zwei Auflagen 3 zum Schutz der Arme 2.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Patient

2

obere Extremität (Arm, Hand, Finger)

3

Auflage

4

Gehäuse

5

mechanischer Arm

6

Handgriffe

7

Handbefestigung

8

Bildschirm

9

Tisch

Claims

1. Armtrainer,
bei dem aus einem Gehäuse 4 auf einem Tisch 9 spiegelsymetrisch zwei mechanische Arme 5 ragen, die für die oberen Extremitäten 2 an ihren Enden Handgriffe 6 und eine Handbefestigung 7 tragen,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

1. dass die mechanischen Arme 5 so steuerbar sind, dass sie in mindestens einem Freiheitsgrad aktiv oder passiv unabhängig voneinander, abhängig voneinander oder spiegelbildlich synchron voneinander bewegbar sind,
2. dass die mechanischen Arme 5 in einem passiven Modus für beide Seiten motorgetrieben als oszillierende, in der Geschwindigkeit einstellbare Bewegung steuerbar sind,
3. dass die mechanischen Arme 5 in einem einseitig aktiven Modus für die gesunde Seite aktiv gegen einen einstellbaren Kraftwiderstand und für die betroffene passive Seite motorgetrieben proportional zur aktiven Bewegung steuerbar sind,
4. dass die mechanischen Arme 5 in einem beidseitig aktiven Modus für die gesunde Seite aktiv gegen einen einstellbaren Kraftwiderstand und für die betroffene Seite aktiv mit einer einstellbaren Kraftschwelle gemäß den individuellen Fähigkeiten steuerbar sind,
5. dass die Steuerung eine fortlaufende, seitengetrennte Registrierung der Kraft und Position der mechanischen Arme 5 durchführt, die auf den Regelungsprozeß im Sinne einer Impedanzregelung zurückwirkt.

2. Armtrainer nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass auf dem Gehäuse 4 im Sichtbereich des Patienten 1 ein Bildschirm 8 angeordnet ist.

3. Armtrainer nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass auf dem Tisch 9 sich zwei Auflagen 3 befinden.