DE102007004584A1 - Apparatus and method for measuring the position of a first part to another part and use of such a device - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung zum Messen der Position eines ersten Teils zu einem anderen Teil eines Gelenkes in einem menschlichen oder tierischen Körper zeichnet sich dadurch aus, dass sie nur bei Überschreiten eines eine Fehlstellung ermöglichenden Bewegungsgrenzwertes ein Signal auslöst.A device for measuring the position of a first part to another part of a joint in a human or animal body is characterized in that it triggers a signal only when a movement limit value permitting misalignment is exceeded.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Position eines ersten Teils zu einem anderen Teil eines Gelenkes in einem menschlichen oder tierischen Körper.The The invention relates to an apparatus and a method for measuring the position of a first part to another part of a joint in a human or animal body.
Derartige Vorrichtungen sind bekannt aus dem Bereich der Signalgeber für Computerspiele. Beispielsweise werden Handschuhe mit Sensoren verwendet, um die Bewegung einer Hand an ein Steuergerät zu übermitteln. Hierbei werden je nach Qualität der Vorrichtung bereits minimale Bewegungen eines Gelenkes detektiert, analysiert und an eine Steuereinrichtung gemeldet. Derartige Einrichtungen haben ein breites Einsatzgebiet und die stete Verbesserung der Sensoren ermöglicht eine nahezu fehlerfreie Abbildung der Bewegung eines menschlichen oder tierischen Körpers in einem Computerprogramm.such Devices are known in the field of signal generators for computer games. For example Gloves with sensors are used to move one Hand to a control unit to convey. Here are depending on the quality the device already detects minimal movements of a joint, analyzed and reported to a controller. Have such facilities a wide field of application and the constant improvement of the sensors allows an almost error-free illustration of the movement of a human or animal body in a computer program.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Vorrichtungen und Verfahren weiter zu entwickeln, um ihr Einsatzgebiet zu erweitern. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird vorrichtungsmäßig bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, dass sie nur bei Überschreiten eines eine Fehlstellung ermöglichenden Bewegungsgrenzwertes ein Signal auslöst.Of the Invention is the object of such devices and To develop further procedures to expand their field of application. The object underlying the invention is device-wise at a generic device characterized solved, that they only when crossing of a misalignment enabling Moving limit triggers a signal.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass gerade die selektierte Übertragung eines Signals nur bei einer definierten Stellung eines Bewegungsapparates vollständig neue Einsatzgebiete derartiger Vorrichtungen erschließt. So kann beispielsweise im sportlichen Bereich eine Überbeanspruchung eines Gelenkes verhindert werden, indem frühzeitig auf eine Fehlstellung hingewiesen wird. Im medizinischen Bereich ermöglicht die Vorrichtung, Fehlstellungen insbesondere nach Operationen zu vermeiden.Of the Invention is based on the knowledge that just the selected transmission a signal only at a defined position of a musculoskeletal system Completely new applications of such devices opens up. So can For example, in sports a overuse of a joint be prevented by early is pointed to a malposition. In health care allows the device to avoid misalignments, especially after surgery.
Ein besonderes Einsatzgebiet erschließt sich, wenn die Fehlstellung eine Dislokation ist. Eine Dislokation ist beispielsweise eine Ausrenkung mit Verlust des Kontaktes von Gelenkpfanne und kopftragendem Schaft. Derartige Dislokationen treten beispielsweise nach totalem Hüftgelenkersatz auf und gefährden als sehr schmerzhafte Komplikation den Erfolg des künstlichen Gelenkersatzes. Dislokationen können zu Krankheit, verlängertem Krankenhausaufenthalt sowie zu erneuter Operation führen. Sie verursachen eine nicht unerhebliche Kostensteigerung in der Behandlung.One special application opens up when the malposition is a dislocation. A dislocation is for example a dislocation with loss of contact of socket and head-carrying shaft. Such dislocations occur, for example, after total hip replacement up and endanger as a very painful complication the success of the artificial Joint replacement. Dislocations can to illness, prolonged Hospitalization as well as lead to a new operation. she cause a not insignificant cost increase in the treatment.
Bei Patienten mit einem Alter von über 70 Jahren ist die Dislokation die häufigste Ursache für Zweitoperationen. In manchen Studien liegt die Dislokationsrate bei fünfzig Prozent. Die Vorbeugung der Dislokation stellt daher eine große Herausforderung für die Patienten dar und ist für die orthopädischen Chirurgen und nicht zuletzt für die Gesundheitsversorger von großer Bedeutung.at Patients over the age of over Dislocation is the most common cause of second surgeries in 70 years. In some studies, the dislocation rate is fifty percent. The prevention of dislocation therefore poses a great challenge for the Patients and is for the orthopedic Surgeons and not least for the health care providers of great importance.
Die Erfindung betrifft daher vor allem Vorrichtungen, bei denen der erste Teil ein künstliches Gelenkteil, insbesondere eine Gelenkkugel ist und der zweite Teil ein künstliches Gelenkteil und insbesondere eine Gelenkpfanne ist.The Invention therefore primarily relates to devices in which the first part an artificial one Joint part, in particular a joint ball and the second part an artificial one Joint part and in particular a joint socket is.
Um eine zu einer Dislokation führende Fehlstellung zu vermeiden, wird den Patienten in den ersten 2 Monaten nach Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes empfohlen, bestimmte Bewegungsumfänge einzuschränken. Ein Beispiel für einen eine Fehlstellung ermöglichenden Bewegungsgrenzwert ist eine Beugung (Flexion) von über 90 Grad, eine Rotationsbewegung des Oberschenkels über 45 Grad (Innen-/Außenrotation) oder ein Anspreizen (Abduktion) sowie ein Überstrecken (Extension) im Hüftgelenk.Around one leading to a dislocation Avoiding malposition will affect the patient in the first 2 months after implantation of an artificial hip joint recommended to restrict certain ranges of motion. One example for a misalignment enabling Movement limit is a flexion of over 90 degrees, a rotational movement of the thigh over 45 degrees (inside / outside rotation) or a spreading (abduction) as well as an extension in the hip joint.
Normale Bewegungsabläufe werden somit durch die Vorrichtung nicht beeinträchtigt und nur bei Überschreiten eines vorher definierten Bewegungsgrenzwertes wird ein Signal ausgelöst, um eine Fehlstellung zu vermeiden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt somit unkomplizierte Bewegungsabläufe des täglichen Lebens, und nur bei speziellen Bewegungen des Gelenkes wird vor Erreichen einer Fehlstellung ein Signal ausgelöst, das einen Menschen oder gegebenenfalls auch ein Tier davon abhält, die Bewegung in dieser Bewegungsrichtung fortzusetzen.normal movements are thus not affected by the device and only when exceeded a previously defined movement limit, a signal is triggered to a To avoid misalignment. The device according to the invention thus allows uncomplicated movements of the daily Life, and only with special movements of the joint is going on Achieving a malposition triggered a signal that a human or If necessary, an animal also prevents it, the movement in this Movement direction continue.
Die Vorrichtung bildet somit eine zeitgemäße einfache und wirkungsvolle Strategie zur Risikominimierung einer Dislokation nach Endprothesenimplantation, die der aktiven frühpostoperativen Einschränkung des Bewegungsumfanges im operierten Hüftgelenk einerseits und andererseits den damit verbundenen Anforderungen an die Patienten gerecht wird. Sie hilft in der Frühphase nach einer Operation die eine Dislokation auslösenden Bewegungen zu vermeiden und darüber hinaus sichere Verhaltensweisen im alltäglichen Leben zu erlernen und zu bewahren.The Device thus forms a timely simple and effective Strategy to minimize risk of dislocation after endoprosthesis implantation, those of the active early postoperative Limitation of Range of motion in the operated hip joint on the one hand and on the other meets the associated requirements for the patients. she helps in the early stages after an operation to avoid the dislocation triggering movements and above In addition to learning safe behaviors in everyday life and to preserve.
Die Angst vor der Dislokation kann die Patienten stark verunsichern und in der Aktivität hemmen. Dagegen können bestimmte Alltagssituationen die Patienten wiederum stark ablenken, so dass in entscheidenden Momenten trotz der vorangehenden Schulungen riskante Bewegungen und Positionen durchgeführt beziehungsweise eingenommen werden, die letztendlich zur Dislokation führen. Daher ist die Vorrichtung zum Messen der Position gerade in der kritischen Phase von 3 Monaten nach Implantation eines künstlichen Hüftgelenks besonders wichtig, um den Patienten anzuhalten, gesunde Bewegungsmuster einzuhalten, um eine Dislokation zu vermeiden.The fear of dislocation can greatly confuse patients and inhibit their activity. In contrast, certain everyday situations can in turn strongly distract the patient, so that at decisive moments despite the previous training risky movements and positions are performed or taken, which ultimately lead to dislocation. Therefore, the device for measuring the position, especially in the critical phase of 3 months after implantation of an artificial hip joint, is particularly important for stopping the patient from healthy motion pattern to avoid dislocation.
Um Gelenkstellungen und Gelenkbewegungen zu ermitteln, weist die Vorrichtung vorzugsweise einen Sensor auf, der die Position aus dem Abstand eines Punktes auf dem ersten Teil zu einem Punkt auf dem zweiten Teil ermittelt. Dieser Sensor kann in einem künstlichen Hüftgelenk angeordnet sein und zur Positionsermittlung kann der Abstand festgelegter Punkte auf Gelenkpfanne und Gelenkkugel und/oder eine Rotation zwischen diesen Teilen zueinander gemessen werden.Around To determine joint positions and joint movements, the device has Preferably, a sensor, the position from the distance of a Point on the first part to a point on the second part determined. This sensor can be arranged in an artificial hip joint and To determine the position, the distance between specified points can Socket and ball joint and / or a rotation between them Parts to each other are measured.
Vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung mehrere Sensoren aufweist, die die Position ermitteln. Dadurch können Flexion, Extension, Abduktion sowie Außen- und Innenrotation ermittelt werden. Die Sensoren sollen allgemein die Position und Bewegung gelenksnahe festgelegter Bezugspunkte innerhalb eines Koordinatensystems im Raum erfassen und entsprechende Daten über die Gelenkstellung liefern.Advantageous it is when the device has a plurality of sensors, the Determine position. Thereby can Flexion, extension, abduction and external and internal rotation determined become. The sensors are generally intended to position and move Joint-defined reference points within a coordinate system capture in space and provide appropriate data about the joint position.
Vorteilhaft ist es, wenn mindestens ein Sensor außerhalb des Körpers angeordnet ist. Dabei können Sensoren in Form von Streifen oder punktförmig, aber auch als flächige Platten auf dem Körper beispielsweise über einem künstlichen Hüftgelenk angebracht sein.Advantageous it is when at least one sensor is located outside the body is. It can Sensors in the form of strips or punctiform, but also as flat plates on the body, for example, over one artificial Hip joint attached be.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens ein Sensor ein Dehnungsmessstreifen. Insbesondere zur Messung von Rotationsbewegungen ist es vorteilhaft, wenn Dehnungsmessstreifen sich kreuzend angeordnet sind.at an advantageous embodiment At least one sensor is a strain gauge. Especially for measuring rotational movements, it is advantageous if strain gauges themselves are arranged crossing.
Eine einfache Ausführungsform sieht vor, dass Sensoren an einem textilen Gewebe angeordnet sind. Denkbar ist beispielsweise ihre Integration auf oder in der Kleidung. Auch eine Platzierung der Sensoren in einer Endoprothese selbst ist möglich. Insbesondere für Patienten nach Hüftgelenksoperationen ist es vorteilhaft, wenn die Sensoren an einer Hose befestigt sind. Entsprechend können die Sensoren beispielsweise für Schulterverletzungen auch in einem Hemd oder einer Jacke angeordnet sein.A simple embodiment provides that sensors are arranged on a textile fabric. For example, their integration on or in clothing is conceivable. Also a placement of the sensors in an endoprosthesis itself is possible. Especially for patients after hip joint surgery It is advantageous if the sensors are attached to a pair of pants. Correspondingly the sensors for example Shoulder injuries also arranged in a shirt or jacket be.
Die Sensoren können über Impedanzmessung (Induktivitäts-Kapazitäts-Messung), Widerstandsmessung, Induktionsmessung und Phasenverschiebung funktionieren. Als Bewegungsgrenzwerte können Beugung, Streckung, Rotation, Abspreizen, Anspreizen sowie Kraft, negative und positive Beschleunigungen ermittelt werden. Die Messung erfolgt entsprechend mit Goniometern, Dehnungsmessern, Inklinometern, Drucksensoren, Akzellerometern oder Kraftsensoren. Beispielsweise können ein Kunstgelenk überbrückend angeordnete Goniometer den Winkel der Gelenkstellung einer Endoprothese in unterschiedlichen Ebenen messen. Entsprechend können über und neben einem Gelenk positionierte Dehnungsmesser über ihre Längenänderung weitere Daten über Bewegungen eines Gelenkes oder insbesondere eines künstlichen Gelenkersatzes liefern.The Sensors can use impedance measurement (Inductance-capacitance-measurement), Resistance measurement, induction measurement and phase shift work. As movement limits can Diffraction, extension, rotation, spreading, spreading and force, negative and positive accelerations are determined. The measurement carried out accordingly with goniometers, strain gauges, inclinometers, Pressure sensors, acerimeters or force sensors. For example, a Goniometer bridging the art joint the angle of the joint position of an endoprosthesis in different Measure levels. Accordingly, over and In addition to a joint positioned strain gauge on their length change more data on movements a joint or in particular an artificial joint replacement supply.
Eine spezielle Ausführungsform sieht vor, dass mindestens ein Sensor an einem Teil des Gelenkes angeordnet ist.A special embodiment provides that at least one sensor on a part of the joint is arranged.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass Sensoren über ein Analysegerät auf einen Signalgeber einwirken. Hierbei ist das Signal vorzugsweise ein optisches oder akustisches Signal. Je nach Einsatzgebiet kann auch eine Vibration als bevorzugtes Signal dienen.Farther It is proposed that sensors be connected to an analyzer via an analyzer Actuator act. In this case, the signal is preferably an optical one or acoustic signal. Depending on the application, a vibration can also serve as a preferred signal.
Vorteilhaft ist es, wenn ein Signalgeber an einer Textilie befestigt ist. Dies führt beispielsweise zu einer Hose mit Sensoren, Analysegerät und Signalgeber, die als einfach zu tragende Textilie Fehlstellungen eines Bewegungsapparates vermeidet.Advantageous it is when a signal generator is attached to a textile. This leads for example to a pair of pants with sensors, analyzer and sounders that as easy-to-wear textile deformities of a musculoskeletal system avoids.
Verfahrensmäßig wird die Erfindung von einem Verfahren zum Messen der Position eines ersten Teils zu einem anderen Teil eines Gelenkes in einem menschlichen oder tierischen Körper gelöst, bei dem nur bei Überschreiten eines eine Fehlstellung ermöglichenden Bewegungsgrenzwertes ein Signal ausgelöst wird.Procedurally the invention of a method for measuring the position of a first part to another part of a joint in a human or animal body solved, in the case of crossing only of a misalignment enabling Movement threshold, a signal is triggered.
Eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt in der Verwendung zur Vermeidung von Dislokationen insbesondere im medizinischen Bereich.A preferred use of the device according to the invention is in the Use for avoiding dislocations, especially in the medical field Area.
Mehrere Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt. Es zeigt:Several embodiments are shown in the figures. It shows:
Die
Bei Überschreitung
von bestimmten Bewegungsgrenzwerten kann der Prothesenkopf
Um
dies zu vermeiden, misst der Sensor
In
Eine
Dislokation wird durch spezielle Bewegungen ausgelöst oder
begünstigt.
Die
Das
in
Die
Die
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2008
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