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In Sportarten, in denen wegen der Gefahr von physischer Einwirkung in Form von Stößen, Tritten oder Schlägen Unterschenkel-Protektoren, insbesondere Schienbeinschützer, verwendet werden, ist die Schutzwirkung problematisch. Es versteht sich, dass zur Vermeidung von Verletzungen die eingeleiteten Kräfte über eine möglichst große Fläche auf die belastbaren tibialen Strukturen übertragen werden sollen.
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Formflexible Modelle können diese Aufgabe naturgemäß nur unzureichend erfüllen.
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Es ist ein steifer und formbeständiger Schienbeinschützer mit einer optimalen Passform, also die weitestmögliche Übereinstimmung der Innenform mit der ventralen Oberfläche des Unterschenkels während des Schlages, Trittes etc., anzustreben. Bisher ist es nicht gelungen, mit einheitlichen Standardformen starrer Schienbeinschützer universell zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich der Passform zu erzielen. Starre und unflexible Modelle, die nicht an die von Mensch zu Mensch unterschiedlichen Körperformen angepasst werden können, sind so in aller Regel nicht in der Lage zu einer großflächigen Kraftübertragung.
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Es bietet sich die individuelle Maßanfertigung eines starren Schienbeinschützers an, bei der die tibiale Oberflächentopografie des Unterschenkels des Anwenders erfasst und auf Grundlage dessen ein individuell passgenauer Schienbeinschützer gefertigt wird. Der Stand der Technik umfasst unterschiedliche Methoden zur Abformung der tibialen Oberflächentopografie. Dazu zählen mechanische Verfahren, wie die hinlänglich bekannten Gips-Abdrücke oder Gips-Binden, oder computerbasierte 3D-Scan-Verfahren, wie aus
DE102016001662A1 bekannt.
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Diese Methoden haben allesamt den Nachteil, dass sie den Unterschenkel in einem unbelasteten und muskulär relativ inaktiven Zustand abbilden. Zum Zeitpunkt der Krafteinleitung im Praxiseinsatz ändert sich die Form des Unterschenkels durch die Muskelaktivität allerdings bedeutend. Auch die Gewebeverschiebungen der Muskel-, Haut- und Fettstrukturen, wie sie während der Stauchung/ Kompression infolge des Stoßes auftreten, werden bei den Verfahren des Standes der Technik nicht beachtet. Der so gefertigte Schützer weist zum Zeitpunkt der physischen Krafteinleitung folglich eine unzureichende Passform auf.
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Darüber hinaus erfordern die Abformverfahren des Standes der Technik einen hohen Aufwand. Gipsabdrücke werden händisch von einem Fachmann angefertigt und benötigen einen hohen Nachbearbeitungsaufwand. 3D-Scan-Verfahren benötigen derzeit noch eine hohe Anfangsinvestition in die notwendigen Geräte.
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In der Orthopädie-Technik wird für die Abformung von Füßen und zur darauf basierenden Herstellung von orthopädischem Schuhwerk bzw. Einlegesohlen seit Jahrzehnten die Trittschaum-Methode genutzt. Bei diesem Verfahren wird der Fuß des Anwenders in einen horizontal, vorzugsweise auf dem Boden positionierten Block aus Weichschaum, gedrückt, wodurch der Schaum die Gegenform der Fuß-Unterseite annimmt. In der so entstandenen Zweckform ist durch den definierten Gegendruck des Schaums und des Bodens bereits die Gewebeverschiebung, wie sie in der Praxis beim Auftreten entsteht, enthalten. Im Anschluss wird die so entstandene Zweckform genutzt, um das Modell eines belasteten Fußes, z.B. durch Ausgießen der Negativform mit Gips oder ähnlichem, zu fertigen oder eine 3D-Scan-Datei zu erstellen. Auf dieser Basis erfolgt die Fertigung eines Orthopädie-Zubehörs nach den aus der Orthopädie-Technik bekannten Verfahren. Dieser Weichschaum mit dem zugehörigen Verfahren findet bei der Fertigung von Schienbeinschützern, auch in abgewandelter Form, derzeit noch keine Anwendung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung nebst Verfahren zur Abformung der tibialen Oberflächentopografie eines menschlichen Unterschenkels in einem realistischen Belastungszustand unter Berücksichtigung von Muskelaktivität und Gewebeverschiebungen zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Abformen einer tibialen Oberflächentopografie eines menschlichen Unterschenkels gelöst, welche wenigstens eine Aufnahme für Abformmaterial beinhaltet, von der wenigstens eine Aufnahme in einem Winkel von 35 bis 85 Grad fixiert oder fixierbar angeordnet ist.
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Der wesentliche Vorteil dieser Erfindung liegt darin, dass die tibiale Unterschenkeloberfläche in einer schrägen Position abgeformt wird, sodass der Anwender durch sein Hineinknien in das Abformmaterial beim Aktivieren seiner Muskulatur unterstützt wird, indem er die so genannte Haltemuskulatur zur Stabilisierung seines Körpers nutzen muss. Weiterhin erzeugt das formbare Abformmaterial einen gewissen Gegendruck, sodass eine Gewebeverschiebung wie zum Zeitpunkt der physischen Krafteinwirkung entsteht.
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Ein auf Basis dieser Negativform gefertigter Schienbeinschützer weist seine optimale Passform im Belastungszustand auf, wodurch schwere Verletzungen, wie z.B. ein Bruch des Schienbeins oder Verletzungen der Muskulatur, effektiv verhindert werden können. Darüber hinaus wird so dem lästigen Verrutschen des Schienbeinschützers während der sportlichen Aktivität entgegengewirkt.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt in ihrer Mobilität. Dem Anwender kann die Vorrichtung zur selbstständigen Durchführung der Abformung beispielsweise per Spedition zugestellt werden. Im Anschluss schickt er sie zur Fertigung des Schienbeinschützers zurück. Eine persönliche vor-Ort Betreuung des Anwenders bei der Abformung oder gar die eigenhändige Durchführung der Abformung durch Fachkräfte ist nicht mehr nötig. Damit lässt sich das vorliegende Formgebungsverfahren auch überregional wirtschaftlich nutzen.
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Zur Abformung der tibialen Oberflächentopografie eines menschlichen Unterschenkels wird ein formbares Abformmaterial in einem Winkel von 35 bis 85 Grad, bevorzugt in einem Winkel von 45-60 Grad, in einer Aufnahme positioniert. Die Aufnahme ist dabei so gestaltet, dass sie ein Eindringen des Unterschenkels in das Abformmaterial zulässt, beispielsweise durch Aussparungen am oberen und unteren Ende.
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Nun wird die tibiale Oberflächentopografie des Anwenders durch Eindrücken in das Abformmaterial aufgenommen. Gegen das Verrutschen der Vorrichtung unter dem Druck der Abformung ist es vorteilhaft, die Vorrichtung entweder durch einen Wandanschlag oder eine Grundplatte, auf der der Anwender zur Abformung platziert ist und so die Vorrichtung mittels des eigenen Körpergewichts fixiert, zu erweitern.
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Nachdem der Anwender seinen Unterschenkel durch Aufrichten wieder aus dem Abformmaterial entfernt verbleibt eine endgeformte Negativform des unter Belastung befindlichen tibialen Unterschenkels. Diese sich ergebende und endgeformte Zweckform kann genutzt werden, um das Modell eines belasteten Unterschenkels, z.B. durch Ausgießen der Negativform mit Gips oder ähnlichem, zu fertigen oder eine 3D-Scan-Datei zu erstellen. Auf dieser Basis erfolgt die Fertigung eines Schienbeinschützers nach den aus der Orthopädie-Technik bekannten Verfahren, z.B. durch Nasslaminat-, Prepreg- oder Tiefzieh-Verfahren, oder per 3D-Druck.
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Da die Zweckform bereits den Zustand des Unterschenkels unter Gegendruck und mit angespannter Muskulatur aufgenommen hat, stimmt dessen Innenform mit der ventralen Oberfläche des Unterschenkels während des Schlages, Trittes etc. bestmöglich überein. Insbesondere Formänderungen und Gewebeverschiebungen der Muskel-, Haut- und Fettstrukturen, wie sie während der Muskelaktivität und der Stauchung/ Kompression auftreten, sind in dieser Form aufgenommen.
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So ist es damit möglich, einen Schienbeinschützer zu fertigen, der einwirkende Kräfte großflächig auf die dahinterliegenden, belastbaren prätibialen Strukturen verteilt. Weiterhin ist zu erwähnen, dass durch diese Passform ein Verrutschen des Schienbeinschützers während des Sports verhindert wird.
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Das benannte Abformmaterial kann z.B. aus formbarem Schaum, wie er auch für Fußabdrücke in der Orthopädietechnik verwendet wird, aus beliebigen aushärtbaren Materialien einschließlich Kunststoffen oder Gips, oder auch aus einem oder mehreren mit Sand- oder Granulat gefüllten und evakuierbaren Vakuumkissen bestehen.
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Die Zweckform kann also als verlorene Form oder auch mit mehrfach verwendbarem Abformmaterial ausgebildet werden. Es ist auch möglich, das Abformmaterial trennbar oder untrennbar mit der Vorrichtung, insbesondere der Aufnahme, zu verbinden. Außerdem sei erwähnt, dass das Abformmaterial im direkten Hautkontakt oder auch in einer Membran verwendet werden kann.
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Die Erfindung wird anschließend unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen veranschaulicht und näher erläutert. Darin zeigt:
- 1 In perspektivischer Darstellung - eine Ausführungsform der Abformvorrichtung als starres Gestell
- 2 In perspektivischer Darstellung - eine Ausführungsform der Abformvorrichtung als klappbares Gestell mit Haltegriff, aufgeklappt
- 3 In perspektivischer Darstellung - die Ausführungsform aus 2, zusammengeklappt
- 4 einen horizontalen Schnitt der Linie A-A in 3
- 5 Seitenansicht - Szene des Abformungsverfahrens mit der Ausführungsform der Vorrichtung aus 2 - 4
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung mit einer Grundplatte 11, auf der senkrecht zu derselben seitlich zwei Seitenelemente 12 befestigt sind, zwischen denen in einer definierten Höhe eine Aufnahme 14 für ein Abformmaterial eingebracht ist.
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Diese Ausführungsform stellt eine Möglichkeit zur einfachen und robusten Fertigung der Abformvorrichtung dar.
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Dabei ist es möglich, die Vorrichtung aus zugesägtem oder gefrästem, holz-, metall- oder kunststoffbasiertem Plattenmaterial nach den bekannten Fügeverfahren zusammenzusetzen. Es ist genauso möglich, die gesamte Vorrichtung oder Teile davon per Spritzguss- oder 3D-DruckVerfahren zu erstellen.
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Wesentlich ist in jedem Fall eine für das Abformverfahren notwendige ausreichende Steifigkeit und Belastbarkeit der Vorrichtung.
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Zum Abformen einer tibialen Oberflächentopografie eines menschlichen Unterschenkels wird hier das Abformmaterial, z.B. Trittschaum, in einem Winkel von 45 Grad in einer starren Aufnahme 14 positioniert. Die Aufnahme 14 weist dabei am oberen und unteren Ende Aussparungen auf, die ein Eindringen des Unterschenkels in das Abformmaterial ermöglichen. Eingangs wird der Anwender auf der Grundplatte 11 positioniert, wodurch das Körpergewicht des Anwenders die Positionstreue der Vorrichtung unter dem Druck der Abformung sichert.
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Nun wird die tibiale Oberflächentopografie des Anwenders durch Hineinknien und Einpressen des tibialen Unterschenkels in das Abformmaterial aufgenommen. Die Höhe insbesondere der oberen Aussparung definiert dabei die Tiefe des entstehenden Abdrucks.
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Durch Ausgießen der so erzeugten endgeformten Negativform, z.B. mit Gips, wird im Anschluss ein Positivmodell der tibialen Oberflächentopografie angefertigt, auf dessen Basis die Fertigung eines Schienbeinschützers erfolgt.
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2 zeigt eine Grundplatte 21, die mittels Scharnieren 23 mit den Seitenelementen 22 verbunden ist, zwischen denen die Aufnahme 24 für ein Abformmaterial eingebracht ist und die ebenfalls mittels Scharnieren 28 mit einer Abstützung 26 verbunden ist, wodurch die Aufnahme 24 sowohl in einem definierten Winkel und einer definierten Höhe fixiert werden kann als auch zusammengeklappt werden kann, wie es zum Transport zum Anwender oder auch zur Lagerung zweckmäßig ist.
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Darüber hinaus enthält die Vorrichtung in 2 einen Haltegriff 25, mit dem es dem Anwender ermöglicht wird, durch Heranziehen an den Haltegriff 25 den Druck auf das Abformmaterial zu erhöhen und einfacher den nötigen Pressdruck aufzubauen. Darüber hinaus wird so ein definiertes und unter Umständen notwendiges Maß an Standfestigkeit/ Stabilität ermöglicht.
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3 zeigt 2 mit in die Aufnahme für das Abformmaterial eingelegten Weichschaumquadern als Abformmaterial 27 im zusammengeklappten Zustand.
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Die Schnittansicht in 4 verdeutlicht den Aufbau und den Klappmechanismus der Ausführungsform aus 2 und 3. Der Haltegriff 25 liegt auf den Seitenelementen 22 auf und sowohl die Seitenelemente 22 mit den dazwischen positionierten Abformmaterialien 27 als auch die Abstützung 26 befinden sich nun parallel zur Grundplatte 21 und fügen sich formschlüssig ineinander.
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Aus 5 verdeutlicht sich das Verfahren zum Abformen. Die Vorrichtung wird durch dem sich auf der Grundplatte 21 befindlichen Anwender fixiert. Das Abformmaterial wird in der Abformmaterialaufnahme, die zwischen und parallel zu den Seitenelementen 22 eingebracht ist, bereitgestellt. Die tibiale Oberflächentopografie des menschlichen Unterschenkels wird durch das Eindrücken in das Abformmaterial und Erzeugen einer endgeformten Negativform der tibialen Oberflächentopografie aufgenommen.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Grundplatte
- 12
- Seitenelemente
- 14
- Aufnahme für ein Abformmaterial
- 21
- Grundplatte
- 22
- Seitenelemente
- 23
- Scharniere
- 24
- Aufnahme für ein Abformmaterial
- 25
- Haltegriff
- 26
- Abstützung
- 27
- Abformmaterial
- 28
- Scharniere
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016001662 A1 [0004]
