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Die
Erfindung betrifft eine Stützfeder
für Unterschenkelorthesen.
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Unterschenkelorthesen
werden bei Patienten mit einer tiefen Lähmung eingesetzt, um die Funktion
des Fußes
zu unterstützen.
Durch die Orthese wird der Fuß mit
Bezug zum Unterschenkel gehalten, wobei eine Bewegung nach vorn
und hinten, d. h. in Längsrichtung
bestimmbar freigegeben wird. Dabei ist die Beweglichkeit nach vorne
in der Regel über
einen größeren Bereich
als die Beweglichkeit nach hinten ausgebildet. Die Relativbeweglichkeit des
Fußes
in Querrichtung mit Bezug zum Unterschenkel soll in den meisten
Fällen
auf ein Minimum reduziert sein.
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Die
bisher eingesetzten Orthesen haben eine Fußmanschette und eine Unterschenkelmanschette,
die über
Knöchelgelenke
aus Metall miteinander verbunden sind. Nachteilig bei dieser Konstruktion
ist, daß die
Knöchelgelenke
einer erheblichen Belastung und damit einem erheblichen Verschleiß unterworfen
ist und daher vergleichsweise stabil ausgeführt sein müssen. Die Beweglichkeit wird
dabei durch Anschläge
vorgegeben, die im Knöchelgelenk
ausgebildet sind.
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Aufgrund
der vergleichsweise stabilen Ausgestaltung der Knöchelgelenke
haben die bekannten Orthesen ein erhebliches Gewicht, das die Beweglichkeit
der Patienten beeinträchtigt.
Nachteilig ist desweiteren, daß stabile
Knöchelgelenke
einen erheblichen Bauraum erfordern, so daß die Orthese relativ plump
wirkt.
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Für Kleinkinder
läßt sich
anstelle des Knöchelgelenkes
eine einstückige
Manschette mit Fuß- und
Unterschenkelteil aus thermoplastischem Material einsetzen, wobei
das Knöchelgelenk
praktisch durch die thermoplastische Verbindung der beiden Manschettenteile
erfolgt. Derartige thermoplastische Materialien im Gelenkbereich
lassen sich allerdings nur bei Kleinkindern einsetzen, da dann die
Belastungen aufgrund des geringen Körpergewichtes vergleichsweise
gering sind. Desweiteren ist bei Kleinkindern aufgrund des schnellen
Wachstums eine entsprechende Anpassung der Orthesen erfoderlich,
so daß aufgrund
der verringerten Tragedauer an die Dauerfestigkeit nicht so hohe
Ansprüche
gestellt werden, wie es bei Halbwüchsigen oder Erwachsenen der
Fall ist.
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In
der Druckschrift
DE
93 19 050 U ist eine Peronaeus-Orthese beschrieben, die bei einer Peronaeus-Lähmung den
Fuß abstützt, da
die Patienten aufgrund der Lähmung
den Fuß nicht
selbst anheben können.
Die bekannte Peronaeus-Orthese hat eine Fußplatte, eine Wadenplatte und
einen diese beiden Teile verbindenden Federstreifen, die individuell
an die Anatomie des Patienten angepasst werden. Dazu wird ein Rohling
in Abhängigkeit
von den Maßen
des Patienten zugeschnitten, geformt und anschließend ausgehärtet.
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Der
Rohling kann aus faserverstärktem Kunstharz-Verbundwerkstoff,
beispielsweise aus karbonfaserverstärktem Verbundwerkstoff hergestellt werden.
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Eine
derartige Orthese ist nicht bei tiefen Lähmungen einsetzbar, da sie
lediglich zum Abstützen
des Fußes
vorgesehen ist. Des Weiteren ist ein erheblicher vorrichtungstechnischer
Aufwand erforderlich, um den Rohling, auszubilden und diesen dann
vor dem Aushärten
an den Patienten anzupassen.
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In
der
US 3,827,430 A ist
ebenfalls eine Peronaeus-Orthese
offenbart, bei der eine Unterschenkelmanschette über eine Stützfeder mit einem Schuh verbunden
ist. Die Stützfeder
ist blattfederartig aus Kunststoff, beispielsweise Polycarbonat
ausgeführt und
mit einer vorbestimmten Vorspannung beaufschlagt, so dass die Unterschenkelmanschette
gegen den Unterschenkel gedrückt
wird, um die Orthese in Anlage am Bein des Patienten zu halten – auf diese
Weise können
die üblicher
Weise vorgesehenen Befestigungsbänder
entfallen.
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Diese
Orthese zeigt praktisch die gleichen Nachteile wie die vorbeschriebene
Orthese – sie
ist lediglich zum Abstützen
eines Fußes
geeignet und kann bei Patienten mit tiefen Lähmungen das Gehen nicht unterstützen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Stützfeder zu schaffen, durch
die eine hinreichende Beweglichkeit und Stabilität mit minimalem vorrichtungstechnischen
Aufwand gewährleistet
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Stützfeder
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist die
Stützfeder
mit einem gegenläufig
gekrümmten
Fersenteil ausgeführt, über das
ein fußseitiger
Endabschnitt und ein unterschenkelseitiger Endabschnitt miteinander
verbunden sind. Die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellte
Stützfeder
ist als Blattfeder mit rechteckförmigem
Querschnitt ausgeführt,
deren Federrate nach dem Gewicht des Patienten und nicht wie beim
eingangs beschriebenen Stand der Technik, lediglich zum Abstützen eines
Fußes – ausgelegt
ist, so dass ein Abwinkeln des Fußes nach oben oder nach unten bestimmbar
freigegeben ist, wobei während
des Gehens eine Bewegung des Unterschenkels nach hinten (Plantarflexion)
nur in eingeschränktem
Umfang möglich
ist, während
die Bewegung des Unterschenkels nach vorne (Dorsalflexion) über einen
größeren Winkelbereich
möglich
ist.
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Durch
diese Maßnahme
wird der Gehvorgang des Patienten aufgrund der in der Stützfeder gespeicherten
Federenergie unterstützt.
Bei einer Unterschenkelorthese sind durch die Stützfeder eine Unterschenkelmanschette
und eine Fußmanschette miteinander
verbunden. Die Stützfeder
ist derart ausgelegt, daß sie
die Beweglichkeit in Längsrichtung (Fuß anheben,
Fuß absenken)
im erforderten Bereich freigibt, in Querrichtung jedoch genügend Steifigkeit
aufweist, um den Patienten abzustützen.
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Die
Breite α und
die Tiefe T des Schlitzes und/oder die Federrate der Stützfeder
(22) sind nach dem Gewicht des Patienten ausgelegt, so
dass ein Abwinkeln des Fußes
nach oben und nach unten bestimmbar freigegeben ist.
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Dabei
kann die Unterschenkelmanschette einstückig mit der Fußmanschette
ausgebildet und die Fußfeder
in die Manschetten eingebettet sein.
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Die
Beweglichkeit läßt sich
prinzipiell durch entsprechende Auslegung der Stützfeder und/oder durch Ausbilden
eines Gelenkschlitzes in der Manschette einstellen. Dieser Gelenkschlitz
erstreckt sich beispielsweise vom fußinnenseitigen Knöchelbereich über die
Fußoberseite
zum fußaußenseitigen
Knöchelbereich.
Die Geometrie dieses Gelenkschlitzes ist so gewählt, daß im Zusammenwirken mit der Stützfeder
der vorbestimmte Beweglichkeitsbereich freigegeben wird.
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Die
Stützfeder
ist als Blattfeder ausgebildet und erstreckt sich entlang der Rückseite
des Unterschenkels über
die Ferse und entlang eines Teils der Sohle der Fußmanschette.
Die Stützfeder
kann dabei in vorgesehene Aufnahmen aufgenommen oder in das Manschettenmaterial
eingebettet werden.
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Die
Blattfeder ist im Fersenbereich mit zwei gegenläufig gekrümmten Abschnitten ausgebildet, die
in einen fußseitigen
und einen unterschenkelseitigen Endabschnitt übergehen.
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Der
fußseitige
Endabschnitt ist in Längsrichtung
vorzugsweise an die Form des Fußbettes
angepaßt.
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Eine
Unterschenkelorthese mit besonders hoher Stabilität und geringem
Gewicht erhält
man, wenn die Stützfeder
aus faserverstärktem
Kunststoff, vorzugsweise aus Kohlefaser hergestellt wird.
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Im
folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
vereinfachte Darstellung einer Unterschenkelorthese;
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2 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 1 und
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3, 4 Ansichten
einer Stützfeder
der Unterschenkelorthese aus 1;
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Unterschenkelorthese 1,
die bei tiefen Lähmungen
zum Stützen
des Fußes
verwendet wird. Durch die Orthese soll die Funktion des oberen Sprunggelenks,
d. h. das Anheben und Absenken des Fußes in Längsrichtung (nach vorn und
nach hinten) ermöglicht
werden. Die Funktion des unteren Sprunggelenkes, d. h. das Ermöglichen
eines seitlichen Anhebens und Absenkens soll durch die erfindungsgemäße Unterschenkelorthese
nicht ermöglicht
werden, d. h., die Unterschenkelorthese 1 ist in der Bewegungsrichtung
senkrecht zur Zeichenebene der 1 vergleichsweise
steif ausgelegt.
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Die
Unterschenkelorthese 1 umgreift mit einer Unterschenkelmanschette 2 den
Unterschenkel 4 (dreifach gepunktet angedeutet) und mit
einer Fußmanschette 6 einen
orthopädischen
Schuh 8 (zweifach gepunktet) des Patienten. Die Manschetten 2, 6 sind
vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und haben gemäß 2 an
ihrer vorderen Stirnseite (rechts in 2) eine Überlappung 10,
die zum Ansetzen der Unterschenkelorthese 1 geöffnet werden
kann, um den Unterschenkel in die Unterschenkelmanschette 2 oder
den Schuh 8 in die Fußmanschette 6 einzuführen. Die
beiden die Überlappung 10 definierenden Endabschnitte
jeder Manschette 2, 6 werden durch einen geeigneten
Verschluß,
beispielsweise einen Klettverschluß 12 lagefixiert,
der die beiden Endabschnitte der Überlappung 10 überstreckt.
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Zur
Verminderung der Abnutzung ist die Fußmanschette 6 mit
einer Sohle 14 versehen.
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Wie
insbesondere aus 1 hervorgeht, sind die Fußmanschette 6 und
die Unterschenkelmanschette 2 einstückig ausgebildet, wobei im Übergangsbereich
zwischen den beiden Manschetten 2, 6 ein Gelenkschlitz 16 ausgebildet
ist. Dieser erstreckt sich praktisch von dem fußaußenseitigen Gelenkbereich über die
Fußoberseite
zum fußinnenseitigen Gelenkbereich.
Die Tiefe T und der Breite α des
Gelenkschlitzes 16 beeinflussen die Beweglichkeit der beiden
Manschetten 2, 6 zueinander. Selbstverständlich kann
anstelle des sich V-förmig öffnenden Gelenkschlitzes 16 auch
eine andere Geometrie gewählt
werden. Die Beweglichkeit bei einer Dorsalflexion ist somit unter
anderem durch die Öffnungsweite des
Schlitzes 16 (Breite α)
bestimmt.
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Für den Fall,
daß man
die Orthese 1 steifer ausführt, so daß eine Bewegung nur mit höherer Kraft
oder eingeschränkten
Umfang möglich
ist, könnte
beispielsweise die Schlitztiefe T verringert werden, so daß die Unterschenkelorthese 1 im
Knöchelbereich
ausgesteift wird.
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Die
maximale Aussteifung erreicht man, in dem der Schlitz wie gepunktet
angedeutet vollständig geschlossen
wird, so daß die
Fußmanschette 6 direkt in
die Unterschenkelmanschette 2 übergeht. Ein stiefelförmiges Ausbilden
der Unterschenkelorthese 2, bei dem die Kontur der Unterschenkelorthese 2 der dreifach
gepunkteten Linie folgt, wird man allerdings nur bei besonders hohen
Belastungen, d. h. bei sehr schweren Patienten vorsehen.
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Für den Fall,
daß die
Beweglichkeit der Unterschenkelorthese 1 nach hinten (links
in 1) erhöht
werden soll, kann eine strichpunktiert angedeutete Ausnehmung 18 im
oberen oder sich an die Überlappung 10 anschließenden Teil
der Unterschenkelmanschette 2 vorgesehen werden. Diese Ausnehmung 18 ermöglicht es,
den oberhalb dieser gelegenen Teil der Unterschenkelmanschette 2 nach hinten
(links in 1) abzuwinkeln, so daß die Stützkräfte verringert
werden.
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Die
Manschetten 2, 6 sind aus einem geeigneten Kunststoffmaterial,
beispielsweise einem verstärktem
Kunststoff oder ähnlichem
ausgebildet.
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Die
Unterschenkelorthese 1 ist zur Erhöhung des Tragekomforts mit
einer Polsterung 20 versehen, die beispielsweise den Umfangsrand
umgreifen kann.
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Da
das Material der Manschetten 2, 6 in der Regel
nicht eine hinreichende Dauerbiegefestigkeit hat, um den auftretenden
Belastungen standzuhalten, ist die Unterschenkelorthese 1 mit
einer Stützfeder 22 versehen, über die
die Unterschenkelmanschette 2 und die Fußmanschette 6 federnd
miteinander verbunden sind. D. h., die Kraft der Feder unterstützt das
im Übergangsbereich
zwischen Fußmanschette 6 und
Unterschenkelmanschette 2 angeordnete Manschettenmaterial,
so daß dieser
Materialbereich keinen übermäßigen Belastungen
ausgesetzt ist, durch die die Dauerfestigkeit verringert wird.
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Bei
dem in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist die Stützfeder 22 in
die beiden Manschetten 2, 6 eingebettet (siehe
insbesondere 2). Dies kann beispielsweise
erfolgen, in dem an die hintere Stirnfläche der Unterschenkelorthese 1 eine
Rippe 24 angesetzt wird, die die Stützfeder 22 umgibt.
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Alternativ
könnte
die Stützfeder 22 auch
in einer geeigneten Aufnahme angeordnet werden, die an der Unterschenkelorthese 1 ausgebildet
ist. Prinzipiell vorstellbar ist auch eine Befestigung auf andere
Weise, beispielsweise durch Schrauben oder Nieten auf den Außenumfang
der Man schetten 2, 6. Wobei in diesem Fall eine
Einlegenut zur Aufnahme der Stützfeder 22 ausgebildet
werden sollte.
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Die 3 und 4 zeigen
eine Seiten- bzw. Vorderansicht der Stützfeder 22 aus 1. Demgemäß hat die
Stützfeder 22 einen
etwa L-förmigen
Aufbau mit einem unterschenkelseitigen Endabschnitt 26 und
einem fußseitigem
Endabschnitt 28, die von einem gegenläufig gekrümmten Fersenteil 30 miteinander
verbunden werden.
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Die
Krümmung
des Fersenteils 30 wird durch zwei Radien R und r ausgebildet.
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Der
Radius r bestimmt im wesentlichen die Beweglichkeit der Stützfeder 22 nach
vorne (rechts in 3) während der Radius R die Beweglichkeit
der Stützfeder 22 nach
hinten (links in 3) überwiegend bestimmt. D. h.,
durch geeignete Abstimmung der Radien R und r sowie der Länge der
gegenläufig gekrümmten Abschnitte
kann das Biegeverhalten relativ einfach an die Bedürfnisse
des jeweiligen Patienten angepaßt
werden. In der Regel wird man die Stützfeder 22 so auslegen,
daß eine
Bewegung nach hinten nur in eingeschränktem Umfang möglich ist, während die
Bewegung nach vorne über
einen größeren Winkelbereich
möglich
sein soll.
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Wie
aus der Darstellung gemäß 4 hervorgeht,
ist die Stützfeder 22 als
Blattfeder ausgebildet, wobei als Material ein faserverstärkter Kunststoff,
beispielsweise kohlenfaserverstärkter
Kunststoff verwendet wird. Dieses Material zeichnet sich durch eine
hervorragende Biegesteifigkeit bei minimalem Gewicht und hoher Dauerfestigkeit
aus.
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Bei
dem in den 3 und 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist der fußseitige
Endabschnitt 28 mit einer Aufwölbung 32 versehen,
die einerseits eine Federung in Abstützrichtung zur Verfügung stellt
und andererseits an die Form der Fußsohle in Längsrichtung angepaßt ist,
so daß eine
flächige
Anlage an den Schuh bzw. Fuß des
Patienten gewährleistet
ist.
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Die
erfindungsgemäße Konstruktion
mit dem Gelenkschlitz 16 und der Stützfeder 22 ermöglicht es durch
geeignete Abstimmung dieser Bauelemente den Fuß des Patienten in der gewünschten
Weise zu halten und eine Beweglichkeit nach vorne und hinten bestimmbar
freizugeben.
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Durch
geeignete Ausgestaltung der Stützfeder 22 könnte auch
eine Rotation des Fußes
ermöglicht
werden, so daß bei
bestimmten Patienten eine größere Beweglichkeit
zur Verfügung
gestellt werden kann. Diese Rotation könnte beispielsweise durch Änderung
des Stützfederprofils 22 im
Mittelbereich (Fersenteil) 30 ermöglicht werden.
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Da
bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel
die Beweglichkeit der Unterschenkelorthese 1 durch zwei
Bauelemente – den
Gelenkschlitz 16 und die Stützfeder 22 beeinflußbar ist,
könnte
der fertigungstechnische Aufwand zur Erstellung der Unterschenkelorthesen 1 minimiert
werden, in dem die Stützfeder 22 zumindest
für einen
gewissen Gewichts- und Größenbereich
stets mit einer einheitlichen Geometrie gefertigt wird und die individuelle
Anpassung der Beweglichkeit durch entsprechende Ausgestaltung des
Gelenkschlitzes 16 erfolgt. D. h., die Stützfedern 22 lassen
sich in Kleinserien herstellen, während die Manschette 2, 6 ohnehin
stets individuell angepaßt
werden muß.
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Die
Stützfeder 22 weist
das in 4 dargestellte Rechteckprofil.
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Anstelle
einer Stützfeder
könnten
auch mehrere Federn parallel angeordnet werden, so daß sich unterschiedliche
Federraten einfach einstellen lassen.
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Offenbart
ist eine Unterschenkelorthese, bei der eine Dorsalflexion und eine
Plantarflexion durch eine Stützfeder
ermöglicht
wird, die eine Unterschenkelmanschette und eine Fußmanschette
verbindet. Da die auftretenden Kräfte im wesentlichen durch die Stützfeder
aufgenommen werden, kann die Dauerfestigkeit der Unterschenkelorthese,
insbesondere im Übergangsbereich
zwischen der Unterschenkel- und der Fußmanschette gegenüber herkömmlichen Lösungen wesentlich
verbessert werden.