DE3887058T2

DE3887058T2 - Verfahren und Gerät zur Auswertung der Biegsamkeit der menschlichen Wirbelsäule.

Info

Publication number: DE3887058T2
Application number: DE3887058T
Authority: DE
Inventors: Serge Gracovetsky
Original assignee: Diagnospine Research Inc
Current assignee: Diagnospine Research Inc
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1988-09-24
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2008-09-25
Also published as: DE3887058D1; EP0310901B1; EP0310901A3; CA1297952C; US4971069A; EP0310901A2

Description

a) Erfindungsbereich

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein nichtinvasives Verfahren für eine vollständige, dreidimensionale, dynamische, uneingeschränkte Bewegungsanalyse des Rumpfes, der Wirbelsäule, des Beckens und der zwischensegmentalen Bewegung eines Patienten.
Genauer bezieht sich die Erfindung auf ein nichtinvasives Verfahren für die dynamische Auswertung der Biegsamkeit der Wirbelsäule eines Patienten und, als Ergebnis dieser Auswertung, die Feststellung und Identifizierung möglicher mechanischer Verletzungen in irgend einem Abschnitt, besonders im Lendenabschnitt dieser Wirbelsäule.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Gerät um dieses Verfahren durchzuführen.

b) Kurze Beschreibung des Standes der medizinischen Kunst

Es ist in der medizinischen Kunst allgemein bekannt, daß alltägliche Rückenerkrankungen eine mechanische Ätiologie haben. Es ist ebenfalls durch pathologische Forschungen allgemein bekannt, daß es zwei gewöhnliche Arten von Scheibenverletzungen gibt, welche mit zwei verschiedenen Arten von mechanischen Versagen der Wirbelsäule übereinstimmen.
Die erste Art gewöhnlicher Verletzungen, welche im folgenden Text als "Kompressionsverletzung" bezeichnet wird, beginnt normalerweise mit einer zentralen Beschädigung der Scheibe durch einen Bruch von unterschiedlichem Ausmaß der Endplatten der angrenzenden Rückenwirbel, gelegentlich gefolgt von einer Einspritzung eines Teiles des Kernes in den Wirbelkörper. In diesem besonderem Fall erlaubt die verletzte Endplatte die Invasion des gefäßlosen Kernes und des gefäßlosen inneren Teiles des Anulus durch das Granulationsgewebe, welches durch die gebrochene Endplatte einwächst, solch eine Invasion führt zu der allmählichen Zerstörung des gefäßlosen Kernes und des inneren Anulus.
In den frühen Entwicklungsstufen, werden die Facettengelenke der Wirbel nicht angegriffen und der äußere Anulus überlebt, während der zentrale Teil der Scheibe zerstört wird. Mit der Zeit verliert die Scheibe ihre Dicke, während die äußere Schicht des Anulus relativ gut erhalten bleibt. Das Facettengelenk subluxiert wegen der verlorenen Scheibendicke und entwickelt einen niedrigen Grad der Osteoarthrosis.
Normalerweise, ist der Bruch einer Endplatte des Rückenwirbels ein unverschobener Bruch eines schwammigen Knochens, welcher schnell heilt. Die Krankheitszeichen sind kurzlebig, sie halten normalerweise zwei Wochen an. Die Facettengelenk-Arthrosis erscheint erst später. In dieser Entwicklungsstufe mögen Krankheitszeichen ebenfalls wegen der Verkleinerung des Wirbelsäulenkanals auftreten. (seitliche oder zentrale Wirbelsäulen Verengung)
Die andere Art gewöhnlicher Verletzungen, welche im folgenden Text als "Torsionsverletzung" bezeichnet wird, wird charakterisiert durch eine Beschädigung des Anulus, welche gleichzeitig mit der Beschädigung des Facettengelenkes eintritt. Der Anulus wird von der Endplatte abgerissen und seine Plättchen werden getrennt, während die zentrale Scheibe und die Endplatte intakt bleiben. Später entwickelt der Anulus radiale Risse, während der Kern relativ unberührt bleibt. Die Veränderungen in den Facettengelenken werden mit massiven Gelenk-Zerstörungen und Osteophytese, ähnlich wie hypertropische Arthrosis, zerschnitten. Relativ spät im Verlauf mögen Veränderungen in den Endplatten und zentralen Scheiben auftreten, mit dem folgenden Zusammenbruch der artikulären Oberflächen und chronischen Synovitis.
In diesem speziellen Fall, ist die Grundverletzung an dem kollagen Bändergewebe, welches sechs Wochen braucht um 60% seiner Kraft wiederzugewinnen. Weil die Verletzung sowohl die Scheibe als auch die Facettengelenke umfaßt, ist es schwieriger für das Gelenk sich zu stabilisieren und die Wiederholung ist häufiger. Der Zustand ist fortschreitend und mag zu spinaler Stenose, Instabilität und degenerierter Spondilolisthesis führen.
Untersuchungen, welche in Laboratorium durchgeführt wurden, zeigten, daß eine Kompressionsverletzung leicht durch die Druckspannung der Gelenke zwischen 2Mpa und 6Mpa hervorgebracht wird. Eine Torsionsverletzung erscheint mit so wenig wie 2 bis 3 Grad erzwungene Rotation, welche nur 22 bis 33 Newton-Meter Drehkraft benötigt.
Statistisch, in einer Gruppe von Patienten, welche unter Kreuzschmerzen leiden, finden sich 64% Torsionsverletzungen und 35% Halswirbel-Kompressions-Verletzungen. Statistiken haben ebenfalls erwiesen, daß die Torsionsverletzungen hauptsächlich auf der L4-L5 Höhe vorkommen (fast 76% der vierten Gelenk Probleme sind Torsionsprobleme). Statistiken haben ebenfalls erwiesen, daß 98% der Kompressionsverletzungen auf der L5-S1 Höhe vorkommen. Statistiken haben darüber hinaus erwiesen, daß doppelte Verletzungen in denen das Gelenk sowohl durch Druckspannung als auch durch Torsion verletzt wurde, in 22% der Fällen unveränderlich auf der L5-S1 Höhe vorkommen.
Die folgende Tabelle I spiegelt die Wahrscheinlichkeiten der Verletzung bei Patienten mit Rücken und Ischias Beschwerden oder nur Ischiasbeschwerden. Die Tabelle zeigt, daß das häufige Vorkommen der Torsionsverletzung nicht übersehen werden kann. Ebenfalls zeigt die Tabelle, daß die Wahrscheinlichkeit einer dritten Art von Verletzung mit den gegebenen Symptomen sehr unwahrscheinlich ist. Tabelle I Klinische Ermittlung der verschiedenen Verletzungswahrscheinlichkeiten Gelenk P (Verletzung) P (Kompression) P (Torsion)
Es ist ebenfalls allgemein bekannt, daß Mediziner ausgebildet werden Symptome in der Ermittlung der Diagnose zu benützen, eine große Anzahl von bekannten Symptomen werden ganz natürlich mit einer großen Anzahl von Verletzungen und Diagnosen verbunden. Bedauerlicherweise wie von der obigen kurzen Beschreibung der Pathologie bezüglich Rückenerkrankungen verstanden werden kann, führt sowohl die Kompression als auch die Torsion Verletzung eine identische Symptomatik herbei. Deshalb können die Symptome nicht benützt werden um die Art der Verletzung zu diagnostizieren, weil identische Symptome von verschieden Verletzungen verursacht werden können.
Es ist ebenfalls allgemein bekannt in der medizinischen Kunst, daß Kreuzschmerzen heute in Nord Amerika die Hauptursache für Körperbehinderungen ist, welche 8 bis 9 Millionen Menschen betrifft. Es ist die häufigste Körperbehinderung für Personen unter 45 Jahren und die dritt häufigste nach Arthrosis und Herzerkrankungen für Leute über 45 Jahren. Es wird ebenfalls berechnet, daß zwei von drei Personen von Kreuzschmerzen in ihrem Leben leiden werden, meistens im Alter von 20 bis 50 Jahren. Die Tatsache, daß Probleme so häufig bei Leuten im arbeitenden Alter vorkommen ist nicht zufällig. In der Tat sind die meisten Rückenprobleme arbeitsbezogen. Da die Verletzung, welche von einer gewissen Arbeit verursacht wird nicht durch die Symptome des Patienten identifiziert werden kann, ist es natürlich nicht möglich eine Arbeit direkt mit einer gewissen Verletzungsart in Verbindung zu bringen, obwohl solch ein Verhältnis zentral in der Definition von Arbeiten ist, welche einen bestimmten Arbeiter nicht verletzen sollen.
Die ökonomischen Auswirkungen der Kreuz schmerzen und Verletzungen sind überwältigend. Rückenprobleme sind an zweiter Stelle nach Erkältungen als Grund des Arbeitsausfalles in der Industrie. Sie sind dazuhin verantwortlich für 93 Millionen verlorene Arbeitstage jedes Jahr und sind ein Hauptgrund für eine reduzierte Leistungsfähigkeit. Deshalb ist der Anreiz für die Verhinderung der Rückenverletzungen sehr groß.
Um eine gegebene Arbeit eindeutig mit einer gegebenen Verletzung in Verbindung zu bringen, ohne irgendwelche Messungen der Auswirkungen einer Arbeit auf ein gegebenes Gelenk, wurde es vorgeschlagen mathematische und/ oder biomechanische Modelle der Wirbelsäule, ähnlich wie die vorgeschlagen von J.M. Morris und anderen in ihrem Artikel "Die Rolle des Rumpfes in der Stabilität der Wirbelsäule", J. Bone and Joint Surg. 43A, 1961 zu benützen. Wie auch immer, ein Hauptproblem mit den bekannten Modellen der Wirbelsäule, einschließlich mit dem am häufigsten benützten Model von J.M. Morris und anderen ist, daß sie nicht wirklich das physiologische Verhalten der Wirbelsäule in ihrer vollständigen Reichweite wiederspiegeln.
Zum Beispiel, nimmt das Model von J.M. Morris und anderen als grundsätzliche Hypothese an, daß das Moment, welches durch das Körpergewicht und anderen äußerlichen Belastungen, welche von dem Patienten getragen werden, erzeugt wird, von der gemeinsamen Tätigkeit der Erektores Spinä und dem intraabdominalen Druck ausgeglichen wird. Dies ist eine sehr schlechte Darstellung des physiologischen Verhaltens, welche nicht durch Beobachtungen unterstützt wird. In der Tat, solch ein Model prophezeit ein totales Versagen des Mechanismuses bei ungefähr einem Viertel des bekannten Potentiales einer gesunden Wirbelsäule.
Der Hauptgrund warum alle Modelle, die dem Erfinder bekannt sind, mangeln, ist hauptsächlich weil sie eine unvollständige Darstellung der wirklichen Anatomie eines Menschens wiedergeben. Es ist wahr, daß eine Moment unterstützende Gliedmaße in solch einem Model notwendig ist, aber dies kann nicht nur der abdominale Druck sein, wie es von J.M. Morris und anderen vorgeschlagen wird.
Diese erwiesene Tatsache verbunden mit verschiedenen anderen anatonomischen Beobachtungen von welchen in der Literatur berichtet werden, hat den Erfinder dazu geführt eine neue mathematische Darstellung der Anatomie einer menschlichen Wirbelsäule zu erfinden diese umfaßt 1) das Hinter-Bänder-System, welches tatsächlich die Kraft hat um irgend ein Moment, welches durch das Körpergewicht und anderen äußerlichen Belastungen, welche von dem Patienten getragen werden, auf die Wirbelsäule ausgewirkt werden, zu unterstützen und 2) die Streckmuskel der Hüfte, welche den Umfang und den nötigen Hebelarm haben um alle Moment Bedingungen zu liefern um die Wirbelsäule zu beugen.
Ausführlicher, hat der Erfinder bemerkt, daß unter normalen Umständen, die Bewegung eines Individuums von Null aufrecht, hinunter bis zur vollständigen Beugung nach vorne, von einer Kombination der Becken-Drehung und der Wirbelsäulen-Bewegung veranlaßt wird.
In der Reichweite von 0 bis ungefähr 45º (für eine unbelastete Wirbelsäule), ist das Hinter-Mittellinien-Bänder- System normalerweise untätig und, an seiner Stelle, unterstützen die Erectores Spinä und/oder die abdominale Muskel das Meiste des Momentes, welches von dem Körpergewicht veranlaßt wird. Von ungefähr 45º bis zur vollständigen Beugung, kann dieses Moment ebenfalls durch das Mittellinien-Bänder-System ohne Muskelaktivität unterstützt werden. Das Entspannungsphänomen von Bänder und Muskel Unterstützung wird in der medizinischen Kunst schon von W.F. Floyd und anderen in ihrem Artikel "Die Funktion der Erektor Spinä Muskeln in bestimmten Bewegungen und Haltungen im Menschen" J. Physiology, volume 129, pp. 184-203, 1955, bemerkt.
Indem W.F. Floyd und andere elektromyographische (EMG) Maßmethoden benützten, erkannten sie eine deutliche Beziehung zwischen dem zu unterstützenden Moment und dem Winkel der vorwärts Beugung, und sie erkannten die genaue Koordination der Muskel, Bänder und Gelenk Bewegung. Sie stellten die Hypothese auf, daß im Falle einer Verletzung des Zwischen-Wirbel-Gelenkes, diese feine Koordination umgeworfen werden würde, und daß dies in der Veränderung des E.M.G. Musters widergespiegelt werden würde. Dann begannen sie mit einer E.M.G. Forschung und versuchten statistisch die E.M.G. Muster von normalen Personen und von solchen mit alltäglichen Rückenproblemen, während der Ausführung von einer standardisierten, unkomplizierten, gewichthebenden Arbeit, zu vergleichen. Sie gaben jedoch damit auf, nachdem sie 140 Fälle untersucht hatten, da die Ergebnisse inkonsistent waren.
Das mathematische Model, welches von dem Erfinder erdacht wurde, nimmt an, daß das Becken als eine "unterstützende Grundlage" für die ganze Wirbelsäule agiert und nimmt als grundsätzliche Hypothese an, daß jede gesunde Person eine Arbeit so ausführt das der Druck, der auf jedes Zwischen-Wirbel-Gelenk ausgeübt wird, verkleinert und ausgeglichen wird.
In diesem Model, wird es angenommen, daß die Hauptkraft für die Anhebung von den Streckmuskeln der Hüfte, wie dem Gluteus Maximus, erzeugt wird.
Das Moment, welches von diesen Muskeln erzeugt wird, wird durch die Rumpf Muskulatur und das Hinter-Bänder-System (HBS), welches Zwecks dieser Diskussion aus der Mittellinien-Band und den Lumbodorsal Fascia besteht, zu den oberen Extremitäten befördert. Ohne Rücksicht auf die Neigung des Rumpfes, muß das Moment, welches von den Streckmuskeln der Hüfte erzeugt wird, der Summe des Momentes, welches von der Rumpfmuskulatur und dem HBS erzeugt wird, gleichen. Deshalb kann man für jede gegebene Streckmuskelbewegung eine unbegrenzte Menge von Zusammenstellungen finden, welche dieses Moment zwischen den Rumpfmuskeln und dem HBS verteilen.
Wegen der entgegengesetzten Kraft in der Ausführung einer kleinen Gewichthebung, mag eine normale Person eine Zusammenstellung von Bändern und Muskeln aussuchen, welche nicht optimal von einem Belastungsreduzierungs und -ausgleichungs Gesichtspunkt ist. Jedoch wird der Überschuß in der Gegenwart einer Verletzung verringert. Die Möglichkeit eine ungünstige Strategie auszusuchen wird ebenfalls verringert.
Angenommen, daß die Verteilung des Momentes zwischen den Bändern und den Muskeln durch die Bedingung, daß der Druck an allen Lendengelenken reduziert und ausgeglichen wird, reguliert wird, wird der Druck an einem Zwischen-Wirbel-Gelenk als das Verhältnis der resultierenden Kompressionskraft definiert, welche senkrecht zu der Mittellinie der Scheibe in dem Scheibenbereich dient. Im allgemeinen ist der Druck größer wenn Muskel benützt werden, als wenn beide der Bändersysteme benützt werden, weil die Hebelärme der Bändersysteme länger sind als die der Muskeln. Das Mittellinien-Bänder-System kann nur aktiviert werden wenn die Wirbelsäule ausreichend gebeugt ist. Der Hüften-Schulter-Winkel an welchem dieses Band die Spannung aufnimmt, wird αo benannt und ist ungefähr 45 Grad ohne Belastung.
Dieses Bänder-System ist stark genug um die schwerste Anhebung zu tragen und deshalb wird, wenn dieses Bänder-System aktiviert wird, die Wirbelsäulenmuskulatur nicht mehr benötigt und die Muskel sind aus diesem Grund elektrisch still. Wie oben gesagt, dies ist das Muskelentspannungsphänomen, welches von W.F. Floyd und anderen beobachtet wurde.
Die Thoracodorsal Fascia kann durch die Kontraktion der abdominalen Muskeln aktiviert werden, besonders durch die inneren Obliquen und T. Abdominis, welche eine Zugkraft auf dem Seitenrand nur ausüben, wenn der abdominale Druck einen ausreichenden Wert hat um eine runde abdominale Kavität beizubehalten. Dieses Bänder-System kann deshalb für jeden Beugungswinkel aktiviert werden. Dies ist ein wesentlicher Unterschied im Vergleich zu dem Mittellinienband.
Mit diesem neuen mathematischen Model als Basis, hat der Erfinder eine neue Methode und ein Gerät für die Feststellung und Identifizierung mechanischer Verletzungen in dem Lendenabschnitt der Wirbelsäule eines Patienten erdacht und patentiert.
Dieser Methode entsprechend, welches der Inhalt von dem kanadischen Patent Nr. 1,220,273 und dem amerikanischen Patent Nr. 4,655,227 ist, welche beide dem DIAGNOSPINE RESEARCH INC. zugewiesen sind, werden die elektromyographischen Aktivitäten der Erectoren und abdominalen Muskeln des Patienten in einer beidseitlichen und symmetrischen Weise in Bezug auf die Wirbelsäule des Patienten gemessen, während der Gleiche sich nach vorne in die mediane Ebene beugt und eine kleine Last hochzieht. Der Beugungswinkel α des Patienten wird während dieser Beugung gemessen und wird als variabele Eingabe in dem mathematischen Model benützt. Ein Computer, wird benützt um das Model mit seiner variabelen Eingabe laufen zu lassen um die EMG Aktivitäten der Erektoren und abdominalen Muskeln, welche normalerweise von einer gesunden Person benützt werden um die gleiche Arbeit auszuüben, auszurechnen. Die so berechneten EMG Aktivitäten werden dann mit der EMG Aktivität, welche normalerweise an dem Patienten gemessen wird, verglichen, und die Parameter der Modele werden auf die ermessenen EMG Aktivitäten eingestellt um zu denen die an dem Patienten ermessen wurden zu passen. Die Menge und Art der Abstimmung, welche nötig ist um den letzten Schritt zu vervollständigen, sind in der Praxis ausreichend um mögliche mechanische Verletzungen in dem Lendenabschnitt der Wirbelsäule eines Patienten festzustellen und zu identifizieren.
Diesem gleichen mathematischen Model entsprechend, hat der gegenwärtige Erfinder ebenfalls eine andere Methode und Gerät erdacht und patentiert für die Feststellung einer mechanischen Abnormität oder Verletzung in dem Lendenabschnitt der Wirbelsäule des Patienten und für die Identifizierung dieser Abnormität oder Verletzung als eine Kompression oder Torsion Verletzung.
Dieser anderen Methode entsprechend, welches der Inhalt des kanadischen Patents Nr. 1,220,272 und des amerikanischen Patents Nr. 4,664,130 ist, welche beide dem DIAGNOSPINE RESEARCH INC. zugewiesen sind, wird jegliche Veränderung in der Lendenkurve des Patienten mit einer gemeinsamen visuellen und elektromyographischen (EMG) Technik gemessen, und jegliche Verschiedenheit und Asymmetrie wird in besagter gemessenen Veränderung in der Lendenkurve festgestellt. In der Praxis indiziert die Abwesenheit jeglicher Veränderung oder die Feststellung jeglicher Verschiedenheit oder Asymmetrie in dem Fall wo eine Veränderung gemessen wurde, die Anwesenheit einer mechanischen Abnormität oder Verletzung in dem Lendenabschnitt der Wirbelsäule des Patienten, ebenso wie die Eigentümlichkeiten dieser besonderen Abnormität oder Verletzung.
In einzelnen beinhaltet die Methode, welche der Inhalt des kanadischen Patents Nr. 1,220,272 und seinem amerikanischen Ebenbild 4,664,130 ist, die folgenden Schritte.
Als erstes, wird ein Paar Oberflächen-Elektroden auf den Rücken des Patienten in einer beidseitigen und symmetrischen Weise auf seine Wirbelsäule in dem Lendenabschnitt befestigt um die electromyographische (EMG) Aktivitäten der Erektoren dieses Patienten aufzuzeichnen. Ein zweites Paar Oberflächen-Elektroden wird in einer beidseitigen Weise auf die Dreiecke des Petit des Patienten befestigt um die EMG Aktivität der inneren Obliquen aufzuzeichnen und ein drittes Paar Oberflächen-Elektroden wird in einer beidseitigen Weise hinter die Schenkel des Patienten befestigt um die EMG Aktivität der Hüftstreckmuskel aufzuzeichnen.
Dann wird die Muskelaktivität des Patienten mit all den Oberflächen-Elektroden gemessen während sich der Patient nach vorne in die median Ebene beugt und ein kleines Gewicht hochzieht, und die EMG Aktivitäten, welche von jedem der Oberflächen-Elektroden gemessen wurden, werden voneinander unabhängig als Funktion der Zeit aufgezeichnet. Gleichzeitig wird der Beugungswinkel α des Patienten gemessen und als Funktion der Zeit aufgezeichnet. Dieser Winkel α wird als der Neigungswinkel zwischen einer Fläche, welche durch die Hüften und Schulter des Patienten dringt, und einer vertikalen Fläche parallel zu der Vorderfläche dieses Patienten, definiert.
Als letztes werden die so an dem Patienten gemessenen aufgezeichneten EMG Aktivitäten verarbeitet um die relative Veränderung in Aktivitäten der Erektoren versus der Hüftstreckmuskeln (E/H Verhältnis) und der inneren Obliquen versus der Hüftstreckmuskeln (A/H Verhältnis) zu errechnen, und um besagte E/H und A/H Verhältnisse versus α aufzuzeichnen, und um das Ausmaß der Asymmetrie "a" zwischen den aufgezeichneten EMG Aktivitäten die auf der rechten gegenüber der linken Seite des Patienten gemessen wurden zu errechnen.
Die Beobachtung eines hohen A/H Verhältnisses, welches mit einem umfaßenden Gebrauch der abdominalen Muskeln übereinstimmt, mit der gleichzeitigen Beobachtung einer bedeutsamen Verspätung in der Entdeckung einer scharfen Veränderung an dem besagten E/H Verhältnis zu einem gegebenen Winkel αo, oder ohne jegliche Variation des besagten E/H Verhältnisses, während der Patient ein kleines Gewicht hochzieht, indiziert, daß der Patient seine Erektoren zu Beginn des Hebens nicht entspannen kann, solch eine Ablehnung indiziert gleichzeitig, daß der Patient Schwierigkeiten hat seine Wirbelsäule zu beugen und deshalb eine Kompression oder Torsion Gelenk Verletzung besteht.
Andererseits indiziert eine bedeutsame Veränderung des "a", wenn α variiert, während der Hebung eines kleinen Gewichtes, daß die Gelenksverletzung in dem Lendenabschnitt der Wirbelsäule eine Torsionsverletzung ist.
Zusätzlich zu den oben genannten Methoden, hat der Erfinder eine weitere Methode und Gerät für die Entdeckung von Torsionsverletzungen in dem Lendenabschnitt der Wirbelsäule des Patienten erdacht und patentiert, diese Methode und Gerät sind einfacher als andere.
Diese Methode, welche der Inhalt des kanadischen Patents Nr. 1,219,673 und des amerikanischen Patents Nr. 4,699,156 ist, welche beide dem DIAGNOSPINE RESEARCH INC. zugewiesen sind, wurde durch eine Beobachtung, welche von dem Erfinder gemacht wurde, gewonnen, daß eine gesunde Wirbelsäule von ihrer Fähigkeit sich in jeder Ebene problemlos beugen zu können, gekennzeichnet wird. Eine Gelenkverletzung der Wirbelsäule wird deshalb immer in einem verringerten Bewegungsbereich der Wirbelsäule resultieren.
Nach dieser Methode werden eine Reihe von einzelnen, punktförmigen Hautmarkierungen, z. B. kleine LEDs, welche unter Computersteuerung ausgelöst werden, auf die Haut des Rückens des Patienten auf der Mittellinie seiner Wirbelsäule mindestens vom Halswirbel T&sub1;&sub0; bis mindestens hinunter zum Kreuzbeinwirbel S3 angebracht. Eine bildgebende Vorrichtung welche aus einem Paar voneinander entfernt angeordneter Kameras besteht, wird benützt um die relativen Positionen der Hautmarkierungen auf dem Rücken des Patienten zu beobachten, zu überwachen und aufzuzeichnen während er sich nach links und rechts aus der Sagitalebene beugt. Die aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierungen, wenn der Patient sich nach links gebeugt hatte werden dann mit den aufgezeichneten Positionen, wenn der Patient sich nach rechts gebeugt hatte, verglichen, um zu entscheiden ob es einen bedeutsamen Unterschied zwischen diesen beiden aufgezeichneten Positionen gibt, und im Falle daß es einen bedeutsamen Unterschied gibt, ob diese verschiedenen aufgezeichneten Positionen symmetrisch mit der Sagitalebene sind.
In der Praxis indiziert die Beobachtung eines unwesentlichen Unterschieds zwischen den aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierungen ein Ablehnung des Patienten seine Wirbelsäule zu beugen, solch eine Ablehnung indiziert gleichzeitig die Anwesenheit einer doppelten Torsions Verletzung, welche irgend einen Lenden-Zwischen-Wirbel beschädigt hat, statistisch besteht die Verletzung zwischen den Wirbeln L4 und L5 oder L5 und S1. Auf der anderen Seite, vorausgesetzt, daß die aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierungen unterschiedlich sind, indiziert die Beobachtung einer wesentlichen Asymmetrie zwischen den aufgezeichneten Positionen eine Ablehnung des Patienten seine Wirbelsäule in einer Richtung zu beugen, solch eine Ablehnung indiziert gleichzeitig die Anwesenheit einer einfachen Torsions- Verletzung irgend eines Lenden-Zwischen-Wirbel-Gelenks, statistisch besteht die Verletzung zwischen den Wirbeln L4 und L5 oder L5 und S1.
Die letztere Methode und das sehr spezielle Gerät, welches benützt wird um dies auszuführen, wurden schon in die Praxis eingeführt und erfolgreich erprobt. Diese Methode und alle anderen Methoden, welche von dem gegenwärtigen Erfinder erdacht und oben benannt wurden sind objektive, zuverlässige und wissenschaftliche diagnostische Mittel und haben zusätzlich den großen Vorteil, daß sie nicht-invasiv sind, weil sie keine invasiven Mittel wie Röntgenaufnahmen, Nadeln und ähnliches benötigen um die physiologischen Daten, welche benötigt werden um die Anwesenheit einer mechanischen Abnormität oder Verletzung zu entdecken, zu sammeln.
Es ist erwähnenswert, daß andere nicht-invasive Verfahren bekannt sind und zur Zeit benützt werden um die Muskulatur, welche die Rumpfbeugung und Ausdehnung und/oder die Flexibilität des Rückens des Patienten umfaßt, zu bewerten.
Zum Beispiel, enthüllt das amerikanische Patent Nr. 4,600,012, welches am 15. Juli 1986 an CANON KABUSHIKI KAISHA ausgestellt wurde, eine Methode und Gerät um Abnormitäten in der Wirbelsäule des Patienten festzustellen. Dieser Methode entsprechend, welche auf der Vermutung beruht, daß eine Abnormität in der Schulterposition auf eine Abnormität in der Wirbelsäule hindeutet, werden Lichtlinien parallel zur Wirbelsäule auf die rechte und linke Seite des Patientenrückens projiziert und überwacht um die Schulterpositionen des Patienten zu bestimmen, während er sich nach vorne beugt. Die Beobachtung eines Unterschiedes in der Höhe der linken und rechten Schulter in der nach vorne gebeugten Haltung, deutet angeblich auf eine Wirbelsäulen-Abnormität wie eine seitliche Wirbelsäulen-Krümmung hin.
Das Hauptproblem mit dieser Methode ist, daß es Fälle gibt in welchen die Schulterpositionen abnormal "aussehen", obwohl die Wirbelsäule normal ist und andere Fälle in welchen die Schulterpositionen normal aussehen die Wirbelsäule jedoch schwer beschädigt ist (als Beispiel dafür, eine Kompressionsverletzung mit einem End-Scheiben-Bruch hat die Injektion des Kernes in den Wirbelkörper zur Folge, wird jedoch den Patienten nicht von einer symmetrischen Bewegung, während einer vorwärts Beugung, abhalten).
Der französische, offen dargelegte Patentantrag Nr. 2,449,433 des Jean MAURER enthüllt eine Methode und Gerät für die Veranschaulichung der Wirbelsäulendeformation. Nach dieser Methode wird ein Heftstreifen, welcher die Biegsamkeit und Elastizität passend zu der Wirbelsäulenbewegung hat, auf die Haut des Rückens des Patienten entlang der Mittellinie seiner Wirbelsäule, geklebt. Der Streifen stützt einen spiralen Blasebalg aus biegsamem Material, welcher eine Mehrzahl von Goniometern für die Aufzeichnung und Übermittlung der Daten, welche die respektiven Positionen und Richtungen anzeigen, inkorporiert. Die Daten werden über ein Kabel auf einen Fernsehbildschirm übermittelt. Das Bild auf dem Bildschirm besteht aus zwei Teilen in welchen die aufgezeichneten Positionen der Wirbelsäule des Patienten in der Sagitalebene (Vor- und Zurück- Beugungen) und die aufgezeichneten Positionen der Wirbelsäule in der Frontalebene (seitliche Beugung) gezeigt werden. Bezugslinien können ebenfalls gezeigt werden um dem Patienten den Unterschied zwischen einer "normalen" Wirbelsäule und seiner Wirbelsäule vor Augen zu halten.
Das erste Problem welchem man in der MAUGER Methode begegnet ist, daß die Goniometer, welche als "Sensoren" benützt werden, nur zwei-dimensionale Signale von sich geben. Dies ist bedauerlicherweise ein wesentlicher Fehler, da die Kopplungs- Bewegung der Wirbelsäule viel komplexer ist, 1% der seitlichen Biegung eines Gelenkes bewirkt häufig bis zu 0,66% gleichzeitige axiale Drehung.
Ein anderes Problem in der MAUGER Methode ist, daß der Heftstreifen, welcher benützt wird um die Goniometer zu befestigen, weit genug sein muß um die Blasebalg und die Sensors tragen zu können. Wegen dieser Weite streckt sich der Streifen auf beiden Seiten des Epiphysis an jedem Wirbel entlang, an welchem sich der sehr aktive Muskel, Multifidus, streckt. Natürlich "bewegt" sich dieser Muskel alleine, wenn sich die Wirbelsäule bewegt, und beeinflußt deshalb die Orientierung der Goniometer welche auf dem Streifen befestigt sind. Falls der Patient solange er eine Übung durchführt aus irgend einem Grund einen Krampf haben sollte, wird diese Bewegung von einem angrenzenden Goniometer als Wirbelsäulenbewegung gedeutet und dadurch wird ein zusätzlicher, wesentlicher Fehler in den aufgezeichneten Angaben kreiert.
Auf das gleiche Problem stößt man in dem Gerät, welches augenblicklich von der amerikanischen Firma MOTION ANALYSIS CORPORATION of SANTA ROSA California unter dem Markennamen SPINETRAK verkauft wird. Dieses Gerät welches zum Messen und Bewerten des "Bewegungsbereiches der Hals-, Brust- und Lenden- Wirbelsäule, der Wirbelsäulen-Kinematik mit Geschwindigkeit und Beschleunigung in drei Bewegungsweisen und der vollständigen Brust-Lenden, Lenden-Becken, und Oberschenkel-Becken Bewegung" benützt wird, benützt Reihen von Hautmarkierungen, welche beidseitig und symmetrisch auf die Wirbelsäule, auf die Schultern und entlang der Hüften, oder auf beiden Seiten des Nackens, auf die Schultern und um den Schädel, angebracht werden und dessen respektive Positionen verfolgt, aufgezeichnet und verarbeitet werden um die Biegsamkeit des Lenden- oder Brustabschnittes der Wirbelsäule auszuwerten. Wieder werden die meisten "Sensoren" (d. h. die Hautmarkierungen), welche in diesem Gerät benützt werden, vor allem die, die benützt werden um den Lendenabschnitt der Wirbelsäule zu verfolgen, auf die Muskel, die sich alleine bewegen geheftet und so werden Fehler in den resultierenden Daten verursacht.
Ein anderes Gerät wird momentan von der amerikanischen Firma LOREDAN BIOMEDICAL of DAVIS, California unter dem Markennamen LIDO® Back Isokinetic System verkauft um die Muskulatur, welche in der Rumpf Flexion und Extension benützt wird, auszuwerten und wiederherzustellen. In diesem Gerät wird das Becken des Patienten unnachgiebig befestigt und seine Brust an ein verschiebbares Brustgestell geheftet, welches den Rumpf zwingt sich auf einer einzigen Achse zu drehen. So führt der Patient verschiedene isokinetische Übungen in entweder sitzender oder stehender Position aus. Während diesen Übungen wird die Drehkraft und die Drehgeschwindigkeit der Bewegung des Patienten gemessen und benützt um seinen Gesundheitszustand auszuwerten.
Eine große Einschränkung dieses Gerätes ist, daß es die ,Wirbelsäulen-Funktion auswertet während es dem Rumpf des Patienten erlaubt ist sich nur auf einer einzigen Achse zu drehen, obwohl die menschliche Wirbelsäule 24 bewegliche Wirbel hat, i.e. 24 Drehpunkte, welche sich ebenfalls über einem beweglichen Becken drehen.

ZWECKE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Zweck der gegenwärtigen Erfindung ist es ein nichtinvasives Verfahren für die dynamische Auswertung der Biegsamkeit der Wirbelsäule eines Patienten zu liefern und, als Ergebnis dieser Auswertung, die Feststellung und Identifizierung möglicher mechanischer Verletzungen in irgend einem Abschnitt dieser Wirbelsäule, wobei diese Methode:
1) ist so einfach wie die Methode, welche in dem kanadischen Patent Nr. 1,219,673 und in dem amerikanischen Komplement Nr. 4,699,156 enthüllt und beansprucht wird;
2) wird abgeleitet von der Beobachtung, daß eine gesunde Wirbelsäule sich in jeder Ebene problemlos beugen kann; und
3) hat nicht die Nachteile und/oder Unfähigkeiten der bekannten Methoden, welche kurz oben dargestellt wurden.
Die Methode nach der gegenwärtigen Erfindung ist jedoch viel umfangreicher in ihrem Ausmaß und ihrer Anwendung als die, die in den obigen Patenten dargestellt und beansprucht worden sind, da sie sich nicht nur auf die Feststellung von Torsionsverletzungen in dem Lendenabschnitt der Wirbelsäule einschränkt. Die Methode nach der gegenwärtigen Erfindung ist von sehr umfangreicher Anwendung und liefert eine volle dreidimensionale dynamische Bewegungsanalyse der Wirbelsäule des Patienten, einschließlich der Nacken, Rumpf und Becken Aktivität und der zwischensegmentalen Bewegungen.
Ein anderer Zweck der Erfindung ist es ein nichtinvasives Gerät zu bieten um diese neue Methode auszuführen.
Gemäß der ersten Verkörperung der Erfindung, welche besonders für die Auswertung der Biegsamkeit des Lendenabschnittes der Wirbelsäule des Patienten in jeder Ebene (nicht nur in der Sagittalebene) entworfen wurde, und dadurch jegliche Nichtübereinstimmungen mit einer "normalen" Reaktion festzustellen, welche einem medizinischen Doktor helfen würde eine Rückenschmerzen Diagnose zu etablieren und/oder zu bestätigen, werden eine Reihe von einzelnen, punktförmigen Hautmarkierungen, welche vorzugsweise aus kleinen LEDs bestehen, welche unter Computersteuerung ausgelöst werden, auf der Haut des Rückens des Patienten auf die Mittellinie seiner Wirbelsäule mindestens vom Halswirbel C7 bis mindestens hinunter zum Kreuzbeinwirbel S3 angebracht.
Zwei weitere Hautmarkierungen werden in beidseitiger und symmetrischer Weise auf der Haut des Rückens des Patienten auf seinem Darmbein lösbar angebracht.
Eine bildgebende Vorrichtung, welche vorzugsweise aus einem Paar voneinander entfernt angeordneter Kameras besteht, wird benützt um die relativen Positionen aller Hautmarkierungen auf dem Rücken des Patienten zu beobachten, zu überwachen und aufzuzeichnen, während sich der Patient nach vorne in der Sagittalebene beugt.
Die so aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierungen, die auf der Mittellinie des Patientenrückens angebracht sind, werden verarbeitet, um den Beugewinkel α des Patienten als Funktion der Zeit zu bestimmen, wobei der besagte Winkel α für die kombinierte Bewegung von Hüfte und Wirbelsäule des Patienten kennzeichnend ist. Die aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierungen, die symmetrisch auf dem Darmbein angebracht sind, werden zusammen mit den aufgezeichneten Positionen von den auf dem Kreuzbeinwirbel S3 angebrachten Hautmarkierungen verarbeitet, um den Rotationswinkel "h" der Hüfte als Funktion der Zeit zu bestimmen, wobei der besagte Rotationswinkel "h" für die Hüftbewegung des Patienten kennzeichnend ist.
Dann wird der Winkel "h" von dem Winkel "α" subtrahiert, um den tatsächlichen Beitrag der Wirbelsäule zur gesamten Beugung des Patienten als Funktion der Zeit zu bestimmen, wobei besagter Beitrag, ausgedrückt als Winkel "s", kennzeichnend ist für die Wirbelsäulenbewegung des Patienten, und die Werte der Winkel α, "h" und "s" werden verarbeitet, um die relativen Änderungen von "h" und "s" gegenüber α berechnen zu können, die Änderungen sind kennzeichnend für den Bereich von Hüft- und Wirbelsäulenbewegung in der Sagittalebene. Nach einer graphischen Darstellung, werden die Änderungen miteinander und mit Ergebnissen, welche von einer Gruppe "normaler" Patienten erhalten wurden, verglichen, um jegliche Abweichung oder Eigentümlichkeit zu bestimmen.
Von diesen Vergleichen und Ermittlungen, kann jeder, der in der medizinischen Kunst erfahren ist, die gesuchte Information über die Biegsamkeit der Wirbelsäule und der Anwesenheit einer möglichen mechanischen Verletzung erhalten.
Es ist erwähnenswert, daß die gleiche Methode benützt werden kann um zahlreiche andere Daten zu sammeln, welche nützlich sind um die Wirbelsäulen Funktion von einer sich frei im Raum bewegenden Wirbelsäule auszuwerten, wie:
- die zwischensegmentale Beweglichkeit der Wirbelsäule, d. h. die relative Bewegung eines Wirbelsäulensegmentes im Vergleich zu dem Segment direkt darunter;
- die segmentale Beweglichkeit der Wirbelsäule, d. h. die Orientierung jedes Segmentes im Vergleich zu einer senkrechten Linie (es wird von allen Segmenten erwartet, daß sie sich zusammen auf die Seite der Beugung hin bewegen, örtlicher Umschwung der Bewegung ist indikativisch für eine Abnormität unter diesem Niveau);
- Information über die seitliche Beugung, wie zum Beispiel der segmentale Flächenbereich, die Flächen-Asymmetrie, die Beckenbewegung, Brust-Lenden-Wirbelsäulenbewegung, Biegungsfläche zur Mitte der Wirbelsäule, Rumpf-Geschwindigkeit, zwischensegmentale Beweglichkeit, und segmentale Beweglichkeit des Patienten, während er sich seitlich in die Frontalebene beugt;
- die Drehkraft des Patienten als Funktion des Beugewinkels α;
- die Kompressionsbelastung an L5 als Funktion von α;
- die Rumpf-Geschwindigkeit;
- Stärke des Patientens Drehkraft;
- die isokinetische Reaktion der Wirbelsäule des Patienten, mit den Drehkraftwerten als Funktion von α zu verschiedenen Geschwindigkeiten; und die isometrische Reaktion der Wirbelsäule des Patienten als Funktion von α.
Gemäß der zweiten Verkörperung der Erfindung, welche besonders für die Auswertung der Biegsamkeit des Halsabschnittes der Wirbelsäule des Patienten in jeder Ebene entworfen wurde, und dadurch jegliche Nichtübereinstimmungen mit einer "normalen" Reaktion festzustellen, welche einem medizinischen Doktor helfen würde eine Rückenschmerzen Diagnose zu etablieren und/oder zu bestätigen, werden eine Reihe von einzelnen, punktförmigen Hautmarkierungen, welche vorzugsweise aus kleinen LEDs, welche unter Computersteuerung ausgelöst werden, auf die Haut des Rückens des Patienten auf der Mittellinie seiner Wirbelsäule mindestens vom Brustwirbel T5 bis zu dem Schädel angebracht. Weitere Hautmarkierungen werden in beidseitiger und symmetrischer Weise auf der Haut des Rückens des Patienten auf die Schulterblätter und auf den Hinterkopf des Patienten lösbar angebracht.
Eine bildgebende Vorrichtung, welche vorzugsweise aus einem Paar voneinander entfernt angeordneter Kameras besteht, wird benützt um die relativen Positionen aller Hautmarkierungen auf dem Rücken, Hals und Kopf des Patienten zu beobachten, zu überwachen und aufzuzeichnen, während der Patient seinen Hals in die Sagittal- und/oder Frontalebene(n) beugt.
Die so aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierungen, werden verarbeitet, um die Schulterbewegung zu messen und deren Beitrag zur Halsbewegung auszuwerten, um die Halswirbelsäulenbewegung zu messen, und um von der letzten Messung die zwischensegmentale und segmentale Beweglichkeit der Halswirbelsäule abzuleiten. All diese Daten und andere wie die Halsgeschwindigkeit, der Prozentsatz der Hals-Ausdehnung, usw. . . . , können dann miteinander und mit Ergebnissen, welche von einer Gruppe "normaler" Patienten erhalten wurden, verglichen werden, um jegliche Abweichung oder Eigentümlichkeit zu bestimmen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:

In den begleitenden Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Gerätes, welches benützt wird um die Methode der ersten Verkörperung der Erfindung durchzuführen;
Fig. 2 ist eine Darstellung der wahren sagittalen Bewegung der Wirbelsäule des Patienten in verschiedenen Beugungspositionen, welche durch eine drei-dimensionalen Rekonstruktion der Positionen der Hautmarkierungen, welche auf der Wirbelsäule des Patienten befestigt werden, mit dem Gerät in Fig. 1 erhalten werden;
Fig. 3 ist eine sagittale Darstellung der Hautmarkierungen, welche auf der Wirbelsäule des Patienten befestigt sind, welche eine mögliche Definition des Beugungswinkels α des Patienten angibt;
Fig. 4 sind Kurven, welche geometrische Daten der Rumpf-, Wirbelsäule- und Hüft- Bewegung, welche von den Positionen der Hautmarkierungen abgeleitet werden, zeigen.
Fig. 5 sind integrierte elektromyographische (EMG) Messungen der Aktivitäten einiger Muskeln, aufgezeichnet mit dem Gerät in Fig. 1, von einem Patienten, welcher sich nach vorne beugt um das erste Mal eine Kugelhantel zu heben und das zweite Mal sie wieder niederzulegen;
Fig. 6 sind Aufzeichnungen, welche die aufgezeichneten geometrischen Daten gegenüber der Zeit in Fig. 4, nun als Aufzeichnungen gegenüber dem Winkel α zeigen;
Fig. 7 ist eine sagittale Ansicht der Lendenstellung einer gestreckten Wirbelsäule, sie zeigt einen Teil der externen Markierungen vis-a-vis der wahrhaften Stellung der Wirbel, welche von einer Röntgenaufnahme abgezeichnet wurde;
Fig. 8 ist eine Aufzeichnung, welche das existierende Verhältnis zwischen dem Lenden-Kreuzbein-Winkel ψ, berechnet nach den Positionen der Markierungen, und dem wahren Lenden-Kreuzbein- Winkel ψ*, erhalten von Röntgenaufnahmen, für fünf verschiedene Werte, welche fünf verschiedenen Haltungen entsprechen, zeigt;
Fig. 9 sind Aufzeichnungen, welche die geometrischen Daten von einem Patienten vor und nach der Rhizolysis zeigen;
Fig. 10 sind Aufzeichnungen, welche die geometrischen Daten von einem Patienten vor und nach der Fusion zeigen;
Fig. 11 sind Aufzeichnungen, welche die geometrischen Daten von einem anderen Patienten vor und nach der Fusion zeigen;
Fig. 12 sind Aufzeichnungen, welche die geometrischen Daten von einem gesunden Patienten, der möglicherweise eine Krankheit vorgetäuscht hat, zeigen;
Fig. 13 sind Aufzeichnungen, welche die geometrischen Daten von einem Patienten, welcher eine Torsionsverletzung hat zeigen;
Fig. 14 ist ein typisches Beispiel eines Berichtes, welcher von dem Gerät in Fig. 1 erhalten werden kann;
Fig. 15 bis 22 sind andere Beispiele von Berichten, welche von dem Gerät in Fig. 1 erhalten werden können; und
Fig. 23 ist eine schematische Darstellung eines Gerätes, welches benützt wird um die Methode der zweiten Verkörperung der Erfindung auszuführen

EINE AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERSTEN VERKÖRPERUNG

a) allgemeine Beschreibung des Gerätes

Das nichtinvasive Gerät 1 in dem ersten Teil der gegenwärtigen Erfindung, welches in Fig. 1 gezeigt wird, ist primär entworfen um die räumliche Stellung des Lendenabschnittes der Wirbelsäule eines Patienten "P", während einer sehr spezifischen Übung, nämlich Hebungen in der Sagittalebene, zu beobachten und aufzuzeichnen. Die Geometrie der Wirbelsäule des Patienten, während der Übung, wird durch Messungen der Positionen von 24 punktförmiger Hautmarkierungen, gezeigt als runde Punkte in Fig. 1, welche auf dem Patienten befestigt sind, abgeleitet. Von den 24 Markierungen werden 12 entlang des Rückens über der Wirbelsäule verteilt.
Die Markierungen sind vielmehr, kleine licht-emittierende Dioden (LEDs), welche unter Computersteuerung ausgelöst werden (siehe Kasten 3) und mit einem paar voneinander entfernt angeordneten Kameras verfolgt werden 5. Diese Markierungen sind und müssen sehr klein sein. Sie sind und müssen ebenfalls vollständig voneinander getrennt sein um frei jegliche Bewegung oder Streckung des Patienten Rückens verfolgen zu können, ohne durch die Muskel Aktivität seines Rückens beeinflußt zu werden, und dadurch eine wahre und tatsächliche Anzeige der wahrhaften Stellung der Wirbelsäule wiederzugeben.
Die oberste LED in der Mittellinie des Patienten wird vorzugsweise auf dem dornigen Auswuchs des Halswirbels C7 oder T1 befestigt, während die unterste LED auf dem Kreuzbeinwirbel, vorzugsweise S2, befestigt wird. Zwei weitere LEDs werden ebenfalls vorzugsweise auf dem dornigen Auswuchs des Brustwirbels T11 und Lendenwirbels L4 platziert, die anderen LEDs werden lediglich in regelmäßigen Abständen dazwischen gesetzt. In der Tat sobald einige voneinander entfernt angeordnete LEDs gesetzt sind, können die Stellungen der anderen LEDs einfach von normalisierten anatomischen Tabellen in Bezug auf die anatomischen Wendepunkte berechnet werden.
Zwei der übrigen 12 Markierungen sind und müssen in beidseitiger und symmetrischer Weise auf der Haut des Rückens des Patienten auf dem Darmbein des Patienten auf der Höhe halbwegs zwischen dem Lendenwirbel L4 und L5 angebracht werden (welche normalerweise mit der Höhe des neunten und zehnten LED auf der Mittellinie des Patienten übereinstimmen).
Die letzten zehn Markierungen werden nur dazu benützt um mit den Kameras 5 die allgemeine Stellung des Patienten, während er sich nach vorne beugt zu verfolgen. Diese letzten zehn Markierungen werden in beidseitiger und symmetrischer Weise auf des Patientens Schulter auf der Höhe halbwegs zwischen dem Halswirbel L7 und dem Brustwirbel T3 auf dem Rücken des Patienten auf der Höhe halbwegs zwischen dem Brustwirbel T11 und dem Lendenwirbel L1, und auf den Ansätzen des Patienten (i.e. seinen Beinen und Armen), überhalb der Ellenbogen, unter den Knien und auf der Achillessehne angebracht.
Während der Übung, kann sich der Patient, dank einer "Nabelschnur" 7 oder einem telemetrischem System welches die LED's mit der Computersteuerung verbindet, frei in einem Raum von 4 · 6 Metern bewegen. Die LED Markierungen werden mit Kameras 5 mit einer Genauigkeit von 1/500 verfolgt.
Die drei-dimensionale Koordinate jeder Markierung wird mit einem Computer 9 von den Daten, welche durch die zwei Kameras 5 erzeugt wurden, rekonstruiert. Die Daten, welche von den Kameras mit einer Geschwindigkeit von 180 Bilder per Sekunde gesammelt werden, können dann kombiniert werden um die Genauigkeit zu verbessern und eine akzeptabele dynamische Reichweite mit 12 Bildern per Sekunde beizubehalten.
Die rekonstruierte, sagittale Ansicht der Stellungen der 12 Markierungen, welche über der Wirbelsäule in der Mittellinie des Patienten befestigt sind, wird in Fig. 2 dargestellt. Diese 12 Markierungen definieren eine Kurve, welche eine Annäherung der wahren Lendenkurve ist.

b) Beugungswinkel α

Durch eine angemessene Verarbeitung der jeweiligen Stellungen der 12 Markierungen, welche auf der Mittellinie des Rückens des Patienten befestigt sind, kann man einfach den Winkel der vorwärts Beugung des Rumpfes des Patienten als Funktion der Zeit bestimmen.
Dieser Winkel α, welcher die kombinierte Bewegung der Hüfte und Wirbelsäule des Patienten anzeigt, kann als der Winkel zwischen einer Linie, welche durch die obersten LEDs in der Mittellinie des Patienten Rückens geht, und einer der untersten LEDs, welche auf dem Kreuzbeinwirbel und einer senkrechten Achse befestigt ist, definiert werden, wie es in Fig. 3 gezeigt wird. In diesem Fall kann die Verarbeitung in dem Computer 9 ausgeführt werden, indem mit einem X-Y Digitalisator die relativen Stellungen von ausgewählten Markierungen digitilisiert werden und dann der Richtungskoeffizient der Linie, welche durch diese Stellungen geht, ausgerechnet wird und von diesem Richtungskoeffizient der Wert von α (der Richtungskoeffizient einer imaginären Linie, welche tatsächlich der Tangente α gleicht) abgeleitet wird.
Auf der anderen Seite kann Winkel α als Winkel zwischen einer Durchschnitts-Quadrat-Linie, welche mathematisch von den bekannten relativen Stellungen aller Hautmarkierungen, befestigt auf der Mittellinie des Patienten, berechnet wird, und einer senkrechten Achse, definiert werden. Wieder gleicht der Richtungskoeffizient dieser berechneten Linie der Tangente α.
Der Winkel α kann natürlich wie in Fig. 4 (siehe Kurve B) aufgezeichnet oder dargestellt werden.

c) Hüftenbewegung

Gleichzeitig zu der oberen Verarbeitung, werden die aufgezeichneten Stellungen der zwei Hautmarkierungen, welche in symmetrischer Weise auf dem Darmbein des Patienten befestigt sind, in dem Computer 9, mit der aufgezeichneten Position der Hautmarkierung, welche auf einem der Kreuzbeinwirbel, wie S2 oder S3 befestigt ist, verarbeitet, um den Rotationswinkel "h" der Hüfte als Funktion der Zeit zu bestimmen. Dieser Winkel "h", welcher die Hüftbewegung des Patienten andeutet, kann von der Flächenbewegung (siehe das punktierte Dreieck auf dem Patienten in Fig. 1) definiert durch die obenbenannten drei Markierungen, abgeleitet werden.
Der Schnittpunkt dieser Fläche mit der Sagittalebene ergibt eine gerade Linie. Der Winkel zwischen dieser Linie und der Senkrechten charakterisiert die Bewegung der Hüfte und kann aufgezeichnet werden wie es in Fig. 4 gezeigt wird (siehe Kurve C).

d) Wirbelsäulenbewegung

Weil die Gesamtbewegung, welche durch den Winkel α charakterisiert wird, durch die kombinierte Bewegung von Wirbelsäule und Hüfte veranlaßt wird, kann die Wirbelsäulenbewegung abgeleitet werden, indem man die Bewegung der Hüfte mißt und sie von der Rumpfbewegung abzieht. In anderen Worten, die Subtraktion des Winkels "h" von dem Winkel "α" erlaubt es den wirklichen Beitrag der Wirbelsäule zu der Gesamtbeugung des Patienten als Funktion der Zeit zu bestimmen. Dieser Beitrag, welcher hiernach als Winkel "s" ausgedrückt wird, ist indikativisch für die Wirbelsäulen Bewegung des Patienten und kann als Funktion der Zeit aufgezeichnet werden wie es in Fig. 4 gezeigt wird (siehe Kurve D).
Eine sehr interessante Eigenheit der Hüften-Winkel-Variation kann in Fig. 4 erkannt werden. Während der ersten Phase der Übung, wenn sich die Versuchsperson nach vorne beugt um die Kugelhantel zu heben, rotiert sich die Hüfte vorwärts 30 Grad, dann rotiert sie sich rückwärts um die Hüften an einem Winkel mit ungefähr 15 Grad zurückzuhalten. Diese rückwärts Bewegung wird veranlaßt durch die Beugung der Knie, wenn sich die Versuchsperson kauert um die Kugelhantel zu greifen. Trotzdem nimmt die gesamte Rumpfbewegung immer noch zu, i.e. die Wirbelsäulenbewegung hat einen vorwiegenden Einfluß.
Diese letzteren Daten werden natürlich mit der Wirbelsäulenbewegung (Kurve D), welche als die Differenz zwischen der gesamten Rumpfbewegung (Kurve B) und der Hüftbewegung (Kurve C) definiert wird, in Wechselbeziehung gebracht. Es kann bemerkt werden, daß diese Wirbelsäulenbewegung weiterhin zunimmt selbst solange das Becken durch die Kniebeugung zurückgehalten wird. Diese Zunahme in der Wirbelsäulenbeugung ist dafür verantwortlich, daß die Hinter-Bänder-Systeme unter Druck gesetzt werden und deshalb keinen Muskelbeitrag benötigen. Diese Tatsache wird durch Messungen, welche gleichzeitig von elektromyographischen Aktivitäten des Multifidus, Iliocostalis, Longissimus Lumborum und Rectus Abdominis des Patienten gemacht werden, dargestellt in Fig. 5, bestätigt.
Nach der Erfindung, werden die Werte der Winkel α, "h" und "s" weiter verarbeitet um die relative Variation von "h" und "s" gegenüber α zu berechnen. Die Variationen, welche die Reichweiten der Hüft- und Wirbelsäulen-Bewegungen in der Sagittalebene angeben, werden aufgezeichnet oder abgebildet (siehe Fig. 6) und können als akkurates diagnostisches Werkzeug von jedem, der in der medizinischen Kunst geübt ist, benützt werden um die Biegsamkeit der Wirbelsäule auszuwerten und mögliche mechanische Verletzungen an dieser Wirbelsäule festzustellen. Diese Diagnose kann einfach gemacht werden, indem die Aufzeichnungen, welche von einem Patienten erhalten wurden, miteinander verglichen werden, wenn nötig werden diese Aufzeichnungen mit maßgebenden Aufzeichnungen, welche von einer Gruppe "normaler" Patienten erhalten wurden, verglichen um jegliche Verschiedenheit oder Eigentümlichkeit festzustellen.
Wie hiernach gezeigt werden wird ist (siehe die berichteten "Fälle") die Feststellung des Umfanges der Hüften- und Wirbelsäulen-Bewegung in der Sagittalebene ausreichend um eine Diagnose zu stellen oder zu bestätigen. Weitere Informationen wie der Umfang der Variation des Lenden-Kreuzbein-Winkels ψ, der Prozentsatz der Ausdehnung des Bogens und/oder die EMG Aktivitäten der Muskeln des Patienten können ebenfalls mit dem selben Gerät erhalten werden um die schon erhaltenen grundliegenden Daten zu bestätigen, zu vervollständigen und zu kontrollieren.

e) Lenden-Kreuzbein-Winkel ψ

Die Messung des Lenden-Kreuzbein-Winkels als Funktion der Zeit, während der Patient sich beugt, kann ausgeführt werden, indem die respektiven, aufgezeichneten Positionen der LEDs in der Mittellinie des Patienten Rückens benützt werden, um mathematisch die wahre Lendenkurve der Wirbelsäule in der Sagittalebene wiederherzustellen, dann den Biegungspunkt auf der rekonstruierten Kurve festzulegen, dann die Tangenten zu den besagten Biegungspunkten zu verfolgen und schließlich den Winkel zwischen diesen Tangenten auszumessen, der so gemessene Winkel wird als Winkel bestimmt. Die gemessenen Werte von ψ können dann von dem Computer 9 verarbeitet werden um die relative Variation des besagten Winkels ψ gegen α auszurechnen. Diese Variation von ψ gegenüber α, welche die Lenden Lordosis der Wirbelsäule des Patienten anzeigt und somit direkt mit dem Umfang der Wirbelsäulenbewegung in Wechselbeziehung steht, kann aufgezeichnet werden und die Aufzeichnung kann als zusätzliche Information benützt werden um die Anwesenheit einer möglichen mechanischen Verletzung in der Lendenwirbelsäule des Patienten zu entdecken. Eine Abnahme in ψ zeigt eine wesentliche Reduktion in der Lenden Lordosis an, wenn sich die Wirbelsäule gerade richtet (siehe Fig. 4, Kurve E).
Man kann sich jedoch fragen inwieweit die Verlagerung der Markierungen mit der wahren Lendenkurve, welche von Messungen abgeleitet werden, die durch Radiographie erhalten wurden, in einer Wechselbeziehung steht. Diese Wechselbeziehung wurde in der Praxis von dem Erfinder überprüft, indem 3mm diametrische Stahlbälle über die Dornfortsätze und den Darmbeinkamm angeheftet wurden. Um die Bildvergrößerung der Röntgenmaschine zu kontrollieren wurde ein 1 Zoll diametrischer Stahlring über den Multifidus so nahe wie möglich an dem L3 Dornfortsatz angeheftet. Da dieser Ring auf dem Film als eine Ellipse erscheint, kann die Wirbelgröße maßstäblich verkleinert oder vergrößert werden bis der Schatten des größten Diameters der Ellipse genau ein Zoll beträgt.
Indem einige seitliche Radiographien der Versuchsperson aufgenommen wurden (in der aufrechten Haltung und für 15,30,45,60, und 90 Grad in der Vorwärtsbeugung), konnte man sich das Verhältnis zwischen den Positionen der Markierungen und den Wirbeln gut vorstellen. (siehe Fig. 7). In der Praxis erwies sich die Hautbewegung (die Verlagerung der Markierungen gegenüber eines gegebenen Dornfortsatzes, während die Versuchsperson sich nach vorne beugt) als klein (nur ein paar Millimeter) und unwichtig, weil die Hautbewegung in der Sagittalebene statt fand. In anderen Worten hatte die Verschiebung einer Markierung in diese Richtung wenig meßbaren Einfluß auf den berechneten Wert des Winkels ψ. Weil die wahre Lordose und die Kurve, welche durch die Markierungen bestimmt werden, alleine in Verbindung stehen, gibt es keinen Grund die wahre Lordose zu messen um die Daten zu interpretieren. Deshalb ist es gerechtfertigt ψ an Stelle des wahren Lenden-Kreuzbein- Winkels ψ* (definiert als der Winkel zwischen der Mittellinie von T12/L1 und L5/S1) zu benützen, wie es eindeutlich in Fig. 8, wo ein lineares Wechselverhältnis zwischen diesen beiden Winkeln gezeigt wird, bewiesen wird, die Abweichung in der Messung in der Position der Markierungen gegenüber der Knochen-Struktur ist ungefähr +/- 1.5 mm.
Die obigen Daten beweisen, daß die externen Messungen, welche auf der Haut angebrachte Markierungen benützen, einen vernünftigen Annäherungswert der wahren Lordose oder Lenden- Kreuzbein-Winkels geben können.

f) Prozentsatz der Bogen-Ausdehnung

Die Messung des Prozentsatzes der Bogen-Ausdehnung gestützt von den Hautmarkierungen, während der Patient sich beugt, kann ausgeführt werden, indem die respektiven, aufgezeichneten Positionen der LEDs in der Mittellinie des Patienten Rückens benützt werden, um mathematisch die wahre Lendenkurve der Wirbelsäule in der Sagittalebene wiederherzustellen (siehe Fig. 2), und dann der Abstand zwischen den Markierungen entlang der Kurve gemessen wird. Die gemessenen Werte des Prozentsatzes der Bogen-Ausdehnung können dann von dem Computer 9 verarbeitet werden um die relative Variation der Ausdehnung gegen α auszurechnen. Diese Variation, welche die Lenden-Lordose der Wirbelsäule des Patienten anzeigt und somit direkt mit dem Umfang der Wirbelsäulenbewegung in Wechselbeziehung steht, kann natürlich aufgezeichnet werden (siehe Fig. 4, Kurve F) und als zusätzliche Information benützt werden um die Anwesenheit einer möglichen mechanischen Verletzung in der Lendenwirbelsäule des Patienten zu entdecken.
Die Auswirkung einer Abnahme in der Lenden Lordose auf die Rotation der Zwischen-Wirbel-Gelenke wird in Fig. 4 (Kurve F) dargestellt. In diesem Beispiel war der Abstand zwischen Markierung #12 (Punkt Null) und #6 (Punkt A) 113mm, wenn die Person eine aufrechte, entspannte Haltung einnahm (siehe Fig. 2). Dieser Abstand vergrößerte sich bis 153mm (Punkt B) und wurde schließlich bis zu 170mm (Punkt C) erweitert, wenn die Person sich voll ausstreckte und die Kugelhantel griff.
Von dem Prozentsatz der Zunahme aufgezeichnet in dieser Fig. 2 (Kurve F), wird es eindeutlich, daß diese Zunahme die Variation in dem Lenden-Kreuzbein-Winkel ψ spiegelt (siehe Kurve E). Es sollte hier bemerkt werden, daß eine 50% Zunahme in dem Abstand OA bedeutsam ist, da es dem Hinter-Bänder-System (HBS) erlaubt sich zu strecken. Da die Versuchsperson imstande ist, während der vorwärts Beugung, alle Zwischen-Wirbel-Gelenke zu rotieren ist ebenfalls Beweis dafür, daß sie in guter Form sind und sie deshalb dem HBS erlauben seine wichtige Rolle zu spielen. Die Versuchsperson wurde ebenfalls mit einem Gewicht von 60 kg getestet mit ähnlichen Ergebnissen, eine Anzeige dafür, daß seine Hebungsfähigkeit 60 kg übersteigt.

g) EMG Aktivität

Die Messungen der elektromyographischen (EMG) Aktivitäten der Muskel des Patienten können ausgeführt werden, indem ein Satz von Oberflächenelektroden (dargestellt als Sterne auf dem Patienten P in Fig. 1) beidseitig auf dem Latissimus Dorsi unterhalb dem Schulterblatt, dem Longissimus Lumboruni an dem Wirbel L3, dem Multifidus an L5 und dem Streckmuskel der Hüfte ablösbar befestigt wird. Andernfalls können die EMG Daten beidseitig auf dem Multifidus (2 cm neben der Mittellinie auf der Höhe des L5), auf dem Iliocostalis und Longissimus Lumborum (5 cm neben der Mittellinie auf L3), auf den externen Obliquen überhalb dem Dreieck des Petits, auf dem Latissimus Dorsi auf T5 und auf dem Rectus Abdominis auf der Höhe des L3 gesammelt werden. Die aufgezeichneten, rohen EMG Signale werden Band gefiltert (5Hz bis 300 Hz), digitalisiert auf 1 Khz, rektifiziert (auf 11) und in den Computer 9 integriert um das Ausmaß der Aktivität jedes Muskels zu bestimmen und die integrierten Signale als Funktion der Zeit aufzuzeichnen.
Die Aufzeichnungen, welche von der linken und rechten Seite des Patienten erhalten wurden, können verglichen werden um jegliche Verschiedenheit zu entdecken, und diese Information sowie die allgemeine Muskel Aktivität, welche in allen EMG Aufzeichnungen widergespiegelt wird, kann als weitere Information benützt werden um die Anwesenheit einer möglichen mechanischen Verletzung in der Lenden-Wirbelsäule des Patienten zu entdecken.
Fig. 5 zeigt die integrierte EMG (IEMG) einiger Muskel aufgezeichnet während einer sehr spezifischen Übung, welche vier ausgeprägte Phasen umfaßt:
1. aus einer entspannten, auf rechten Haltung beugte sich der Patient vorwärts um ein Gewicht (eine 20 kg Kugelhantel) zu heben. Die Knie mögen oder mögen auch nicht gesperrt sein, je nach Wahl der Person;
2. die Kugelhantel wurde dann gehoben. Der Patient richtet sich wieder in die aufrechte Haltung die Kugelhantel bleibt auf Armlänge, so daß die Arme immer von der Schulter runter hängen;
3. der Patient beugt sich wieder vorwärts um das Gewicht runterzulegen, und
4. er richtet sich wieder mit leeren Händen in die aufrechte Haltung.
Fig. 6 zeigt eindeutig wie die Aufzeichnung der IEMG zusätzlich hilfreich sein kann um eine Diagnose zu stellen.
Kurve A dieser Fig. 6 wurde erhalten, indem ein Maßstab für die IEMG des Multifiduses festgelegt wurde, und die IEMG des Multifiduses mit dem berechneten Moment an L überlagert wurde. Das Muskel-Entspannungs-Phänomen ist offensichtlich. Man kann eine heftige Senkung des Muskel Beitrags bemerken zu dem gleichen Moment an dem er am meisten gebraucht wird, nach einer Ideenrichtung wird es vorgeschlagen, daß die Rückenmuskeln für die Hebung verantwortlich sind. Dies unterstützt natürlich die mathematische Darstellung des Erfinders der Wirbelsäulenanatomie und Mechanismen wie sie kurz oben in der Einleitung der Patentbeschreibung beschrieben wurden.

h) Zwischen-Wirbel-Beweglichkeit

Durch eine angemessene Verarbeitung, in dem Computer 9, der aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierungen, welche in der Mittellinie des Patientenrückens befestigt sind, kann man leicht die relative Bewegung jeder Hautmarkierung in Bezug auf die Hautmarkierung direkt darunter feststellen und messen. Die so gemessenen Werte der relativen Bewegungen der Hautmarkierungen, während dem Beugungsschritt und dem darauf folgenden Streckungsschritt, sind in der Praxis anzeigend für den Beitrag jedes Wirbelsäulengliedes zu der Beweglichkeit im Lendenabschnitt der Wirbelsäule (siehe das resultierende Diagramm in der oberen, rechten Ecke der Fig. 16).

i) Andere brauchbare Information

Wie schon oben angedeutet kann das Gerät, gemäß der Erfindung, ebenfalls benützt werden um zahlreiche andere Daten zu sammeln, welche nützlich sind um die Wirbelsäulenfunktion, während sie sich frei im Raum bewegt, auszuwerten.
Zum Beispiel kann das Gerät 1, welches oben offenbart wurde, benützt werden um folgendes zu ermitteln:
- die Drehkraft des Patienten als Funktion des Beugungswinkels α;
- die Drucklast auf L5 als Funktion von α;
- Rumpf-Geschwindigkeit;
- das Vermögen der Drehkraft des Patienten;
- die isokinetische Reaktion der Wirbelsäule des Patienten mit den gegebenen Drehkraft-Werten als Funktion von α zu verschiedenen Geschwindigkeiten; und
- Kraft gegenüber Geschwindigkeit;
Das gleiche Gerät kann ebenfalls benützt werden um die Beweglichkeit der Wirbelsäule bei seitlichen Beugungen auszuwerten, indem folgendes ermittelt wird:
- das segmentale Flächen-Schwingen (die Fläche, welche von der Wirbelsäule ausgeschwungen wird während sie sich durch den Raum aus der Ruhe-Position heraus bewegt);
- die Flächen-Asymmetrie (i.e. der Betrag der Asymmetrie in der Fläche, welche von jedem Glied, während den linken und rechten Bewegungen, ausgeschwungen wird);
- Beckenbewegung
- der Beitrag des Beckens zu der Bewegung des Patienten, während sich der Rumpf seitwärts beugt;
- die Brust und Wirbelsäulenbewegung (i.e. der Beitrag der Lenden- und Brust- Wirbelsäule zu dem gesamten Rumpf);
- die Beugungsfläche bis zur Mitte der Wirbelsäule (i.e. die Variation in der Fläche, welche von der gesamten Lenden- Wirbelsäule, aus den Ruhe-Positionen heraus, während sich der Patient von Rechts nach links schwingt, ausgeschwungen wird);
- die Rumpf-Geschwindigkeit (i.e. die Geschwindigkeit des Rumpfes, angefangen bei Null in der ursprünglichen Ruhe Position und wiederkehrend auf Null in der endgültigen Ruhe Position während sich der Patient seitwärts beugt);
- die segmentale Beweglichkeit der Wirbelsäule (i.e. die Richtung jedes Gliedes in Bezug auf eine senkrechte Linie, von allen Gliedern wird es erwartet, daß sie sich zusammen auf die Beugungsseite hin bewegen und, demnach ist ein örtlicher Umschwung der Bewegung indikativisch für eine Abnormität unter diesem Niveau);
- die zwischensegmentale Beweglichkeit der Wirbelsäule (i.e. die relative Bewegung jedes Wirbelsäulen-Gliedes in Bezug auf das Glied direkt darunter); und
- die gleiche Information wie oben, wenn der Becken Beitrag zu der seitlichen Beugung beseitigt wird.
Natürlich kann weitere allgemeine Information erhalten werden wie zum Beispiel, eine vorder-hinter Ansicht des Patienten, während er still steht, eine seitliche Ansicht des gleichen Patienten, während er still steht und ein Durchschnitts- Gesamt-Umfang der Rumpfbewegung, während einem oder mehreren Versuchen, während der Patient sich vorwärts und/oder seitwärts beugt.

j) Klinische Bewertung

Natürlich können (und müssen) alle objektiven Daten, welche durch die Methode und das Gerät, gemäß der Erfindung, erhalten wurden, auf Ergebnisse von einer klinischen Bewertung in welcher der Patient eine Reihe von psychologischen Fragen beantwortet, welche seine Schmerzen in spezifischen Situationen wie laufen, sitzen und liegen beschreiben, bezogen werden.
Die Ergebnisse können, in großen Zügen, benützt werden um festzustellen ob die Schmerzen von Natur aus mechanisch sind (e.g. radikulär, somatisch, etc.) oder einen anderen Ursprung haben (e.g. neoplastisch, viszerogenisch, etc.). Andere Untersuchungen, die ebenfalls gemacht werden können sind: der Oswestry Kreuzschmerzbehinderung Fragebogen, die Waddell Ungeeignete-Symptom Untersuchung, die Mooney-Wiltse Schmerz- Zeichnung, die Dallas Schmerz-Zeichnung und Bewertung, die Schmerz-Intensität und -Längen Skala, und die Million visuelle Analogon Skala.

k) Methode

Eine praktische Weise die Methode gemäß der Erfindung in die Praxis einzuführen und von allen Eigenschaften Gebrauch zu machen ist wie folgend.
Als erstes, wird der Patient gebeten einen vorher auserwählten Fragebogen, welcher in dem Computer gespeichert werden kann, auszufüllen um die klinische Bewertung zu erhalten welche für Korrelationszwecke notwendig ist (siehe Kapitel (j) oben).
Als zweiter Schritt wird der Patient in die LED Markierungen und die EMG Elektroden des Gerätes eingespannt (siehe Kapitel (a) oben).
Als dritter Schritt wird der Patient gebeten einfache Aufgaben auszuführen, wie sich vorwärts zu beugen und rückwärts zu strecken und wenn erwünscht sich seitlich auf die eine und die andere Seite zu beugen und/oder Gewichte zu heben, während die LED Markierungen befestigt sind und die relativen Positionen der Markierungen von den Kameras 5 verfolgt werden. Während dem gleichen Zeitabschnitt wird die EMG Aktivität gemessen und aufgezeichnet.
Als letztes, in dem vierten und letzten Schritt werden die gesammelten Daten in dem Computer gespeichert und können auf der Monitor Anzeige von dem Arzt nach Belieben überprüft werden und wenn erwünscht ausgedruckt werden.
Die Art der Information, welche mit dieser Methode erhältlich ist, wird in Fig. 15 bis 22 gezeigt. Es ist erwähnenswert, daß diese Information nicht nur benützt werden kann um die Biegsamkeit der Wirbelsäule des Patienten zu bewerten und eine Verletzung daran festzustellen, sondern ebenfalls um seinen Fortschritt während der Physiotherapie zu bestimmen oder um die Dauer der Physiotherapie zu entscheiden.
Die erste Information, welche gezeigt und ausgedruckt werden kann, ist ein allgemeiner Überblick, welcher die Positionen der Markierungen im Verhältnis zu anatomischen Wahrzeichen und dem Gesamtumfang der Bewegung in Beugung, Ausdehnung und seitlicher Beugung zeigt.
Wie es eindeutlich in Fig. 15 gezeigt wird, kann eine vorder-hinter Ansicht des Patienten, während er still steht, dargestellt werden. Eine seitliche Ansicht des Patienten, während er still steht, kann ebenfalls gezeigt werden. In beiden Fällen kann eine vergrößerte Ansicht der Positionen der Markierungen im Verhältnis zu den anatomischen Hauptwahrzeichen der Lenden- Wirbelsäule erhalten werden. Die Durchschnittsgesamtbewegung des Rumpfes (Brust-Lenden-Wirbelsäule und Becken), während ein oder zwei Untersuchungen, während der Patient seitlich steht, zusammen mit dem Durchschnittsgesamtumfang der Bewegung des Rumpfes, während der Patient sich vorwärts beugt und rückwärts streckt, können ebenfalls gezeigt werden.
Dann kann die Beugung/Ausdehnung segmentale Bewegung und Muskel Aktivität gezeigt werden, wie es in Fig. 16 dargestellt wird. In dieser Figur wird der Durchschnittsgesamtumfang der Bewegung des Rumpfes wieder als Bezugspunkt gezeigt. Die zwischensegmentale Beweglichkeit und beidseitige Aktivität des Multifiduses an L5 werden ebenfalls dargestellt.
Dann kann sich der praktische Arzt an anwendbarere Informationen, namentlich den relativen Beitrag der Wirbelsäule und des Beckens zu der gesamten Rumpfbewegung in Beugung und Ausdehnung, wenden. Diese Information, welche in Fig. 17 dargestellt wird umfaßt
- die Becken Bewegung (i.e. der Beitrag des Beckens zu der gesamten Rumpfbewegung)
- die Brust-Lenden-Wirbelsaülen Bewegung (der Beitrag der Lenden und Brust Wirbelsäule zu der gesamten Rumpf Bewegung)
- das Wirbelsäulen-Becken Verhältnis
- die Variation des Lenden-Kreuzbein-Winkels
- Der Prozentsatz der Lenden Streckung; und
- die Multifidus Aktivität (die Muskel Aktivität des Multifidus ist alleine keine zuverlässige Anzeige, jedoch deutet die Anwesenheit des Muskelentspannungsphänomens auf Hinter- Wirbel-Bänder-Streckung und auf gute einzelne Zwischen-Wirbel Bewegung).
Fig. 18 bis 21 zeigen weitere Informationen- welche mit dem gleichen Gerät erhalten werden können, wenn die gestellte Aufgabe eine seitliche Beugung des Patienten in die Frontalebene ist.
Andere Information, die mit dem Gerät erhalten werden kann, und später gezeigt und ausgedruckt werden kann, wird in Fig. 22 dargestellt. Die Information, welche in dieser Figur dargestellt wird, kann leicht von Rechnungen, basierend auf den relativen Positionen der Hautmarkierungen während der Beugungs/Ausdehnungs- Untersuchung, welche die Geschwindigkeit des Patienten berücksichtigt, welche von dem Computer 9 ausgeführt wird, abgeleitet werden. Diese zusätzliche Information beinhaltet:
- die Drehkraft des Patienten als Funktion des Beugewinkels
- die Drucklast auf L5 als Funktion von α;
- Rumpf-Geschwindigkeit;
- das Vermögen der Drehkraft des Patienten;
- die isokinetische Reaktion der Wirbelsäule des Patienten mit dem gegebenen Drehkraft-Wert als Funktion von α zu verschiedenen Beugungs/Ausdehnungs-Geschwindigkeiten; und
- das Vermögen der Drehkraft des Patienten als Funktion von seiner Geschwindigkeit.

l) Beispiele

Das Gerät 1 entsprechend der obigen Erfindung, wurde benützt um Daten von einer Mehrzahl von Personen von denen es bekannt war, daß sie Wirbelsäulenverletzungen haben, zu sammeln. Die verschiedenen Fälle, welche hiernach berichtet werden, werden eindeutig zeigen wie die gesammelten Daten als diagnostische Mittel benützt werden können um die Beweglichkeit der Wirbelsäule auszuwerten und jegliche mechanische Verletzungen daran festzustellen.

Fall # 1:

Ein Patient mit einem Facetten-Syndrom zerteilt von Rhizolysis

Dieser Patient wurde mit dem Gerät 1, entsprechend der Erfindung, im Oktober 1986 untersucht. Er wurde gebeten sich so weit wie möglich nach vorne zu beugen ohne ein Gewicht zu heben. Die gesammelten Daten sind in Fig. 9 dargestellt und können mit denen in Fig. 6, welche eine "normale" Reaktion verkörpern, verglichen werden.
Die Versuchsperson zögerte sich mit Wirbelsäulenbiegung völlig nach vorne zu beugen. Hier ist die Hüftbewegung ebenso wichtig. Im November 1986 unterzog sich die Person ein Verfahren, welches Rhizolysis genannt wird, in welchem Nerven, die sowohl die rechten als auch linken Facetten an L4 versorgen, angebrannt werden. Dies hat den gleichen Wert wie wenn man das örtliche Alarm-System (und deshalb die Schmerzen) unterbricht ohne irgendetwas in der mechanischen Struktur zu verändern.
Der gleiche Patient kam im Januar 1987 zurück in unser Labor für eine weitere Untersuchung. Seine Schmerzen hatten sich (nach der subjektiven Bewertung) zu 50% verringert und er war sehr glücklich. Trotzdem zeigen die gesammelten Daten fast keinen Unterschied in der Wirbelsäulen Bewegung. Dies bestätigt das Wesen des Rhizolysis Verfahrens. Der Funktionsgrad seiner Wirbelsäule veränderte sich nicht.

Fall # 2:

Ein Patient mit klinisch diagnostizierter Scheibenverletzung bei L5/S1. zerteilt durch Zwischenwirbel Körper Fusion (vordere Annäherungsmethode ein erfolgreicher Fall.

Dieser Patient wurde mit dem Gerät, entsprechend der Erfindung, im Februar 1987 untersucht (siehe Fig. 10). Seine Daten zeigen beschränkte Wirbelsäulen Bewegung, mit fast nicht meßbarer Variation in seinem Lenden-Kreuzbein-Winkel (bemerken Sie die fast flache Reaktion des Lenden-Kreuzbein-Winkels vor der chirurgischen Behandlung). Die Schmerzen waren so intensiv, daß die ganze Wirbelsäule als Einheit um das Acetabulum herum rotierte. Nach der chirurgischen Behandlung und der Fusion von L5/S1, erhielt der ganze Lendenabschnitt eine wesentliche Menge der Beweglichkeit zurück. Die psychologischen Ergebnisse des Patienten zeigen ebenfalls eine Verbesserung. Dies wird geglaubt ein erfolgreicher Fall zu sein.
Dies ist ein paradoxes Ergebnis, welches auf die Linderung der Schmerzen an L5 und S1 zurückzuführen ist, welche es dem oberen Teil der Wirbelsäule erlaubte sich freier zu bewegen.
Dieser chirurgische Eingriff war deshalb erfolgreich, indem er den Umfang der Bewegung der Wirbelsäule, und es wird geglaubt deren Funktion, verbesserte.
Es wurde jedoch bemerkt, daß andere fusionierte Patienten, die untersucht wurden, eine wesentliche Verringerung in der Wirbelsäulenfunktion zeigten. Die Vorteile der Wirbelsäulen- Fusion werden eher energisch in der Literatur diskutiert. Es scheint, daß es so viel Erfolge wie Mißerfolge gibt ohne einer klaren Begründung warum dies so ist. Das Gerät, entsprechend der Erfindung, betrachtet Erfolge und Mißerfolge nach der Funktion und in diesem Sinne ist es eine objektive Methode um die Vorteile der chirurgischen Behandlung festzustellen. Es kann ebenfalls argumentiert werden, daß die vordere Methode, welche für die Fusion gewählt wurde das Durchschneiden der HBS und jeglicher Aufrichtmuskel nicht benötigte. Deshalb behielt der Patient sein Bändersystem unversehrt, dies wird geglaubt ein Hauptgrund für den Erfolg zu sein.

Fall #3:

Ein Patient mit klassisch diagnostizierter mehrfacher Verletzung an L4/5 hatte einen Mißerfolg mit Chemopapain (zerteilt durch Fusion) - ein weniger erfolgreicher Fall.

Dieser Patient wurde von L4 bis S1 fusiert. Der bedeutsame Verlust des Bewegungsumfanges, resultierend von der Fusion, bestätigte, daß der Fall weniger als erfolgreich war. Die EMG des Multifiduses zeigte unregelmäßige Daten, dies bewies eine umfaßende Beschädigung des Muskels (siehe Fig. 11). Weil dieser Patient mit der hinteren Methode fusiert wurde, resultierte eine umfaßende Beschädigung der HBS und der Aufrichtmuskel, deshalb die Schwierigkeit des Patienten einen normalen Bewegungsumfang wiederzugewinnen.

Fall #4:

Übertreibung der Symptome - mögliche Krankheitsvortäuschung

Ein Patient, welcher mit dem Gerät, entsprechend der Erfindung, im März 1987 untersucht wurde, erhielt wahllose Bewertungen für verschiedene psychologische Untersuchungen.
Objektive Daten über seine Wirbelsäulenbewegung erwiesen eine sehr gute, fast normale Reaktion. Die seitliche Beugung zeigte ein kleines, übriggebliebenes Problem bei L4/5 möglicherweise von einer frischen Torsions-Verletzung (siehe Fig. 12).
Die Schlußfolgerung in diesem Fall war, nach einer Untersuchung der seitlichen Beugereaktion, daß der Patient objektive Zeichen zeigte, welche wahrscheinlich durch eine kleine Torsions-Verletzung an L4/5 veranlaßt wurden. Diese Verletzung störte die Wirbelsäulenfunktion nicht wesentlich. Die Wahllosigkeit der Bewertungen von verschiedenen psychologischen Untersuchungen kann den Versuch des Patienten seine Symptome zu übertreiben darlegen, um bessere Entschädigung für seine wirkliche Verletzung zu erhalten.

Fall # 5:

Torsionsverletzung an L4/5 - EMG Reaktion in Beugung-Streckung.

Dieser Patient hatte zwei Jahre lang gelegentlich Rückenschmerzen bevor diese Aufzeichnung gemacht wurde (Fig. 13). Die klinische Diagnose war Torsionsverletzung an L4/5.
Die Daten zeigten einen völligen Mangel an Vertrauen in der Fähigkeit der Wirbelsäule sich zu beugen. Der Höchstprozentsatz an Streckung war 10%. Die EMG Reaktion des Multifidus, Illiocostalis und Longissimus Lumborum bestätigt die Abneigung des Patienten seinem HBS zu vertrauen und seine Wirbelsäule zu beugen. Die Erektoren feuerten sofort als Gruppe sobald die vorwärts Beugung begann. Dies ist die typische Reaktion, welche mit der Fig. 5 verglichen werden sollte.
Die seitliche Beugeuntersuchung zeigte eine Abneigung die Wirbelsäule nach rechts zu biegen. Diese Ablehnung kann erklärt werden wegen der Notwendigkeit die seitliche Beugung des L4/5 zu verhindern, damit in der Richtung der ursprünglichen Verletzung keine Achsel-Drehkraft ausgelöst wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZWEITEN VERKÖRPERUNG DER ERFINDUNG

Das nichtinvasive Gerät 1, entsprechend der zweiten Darstellung der gegenwärtigen Erfindung, wie gezeigt in Fig. 23, ist hauptsächlich beabsichtigt um die räumliche Stellung des Halsabschnittes der Wirbelsäule eines Patienten "P" zu beobachten und aufzuzeichnen, während der Patient seinen Kopf vorwärts und rückwärts streckt und/oder seitlich beugt.
Die Geometrie der Halsstellung der Wirbelsäule des Patienten, während dieser Übung, kann durch das Messen der Positionen von mindestens sieben punktförmigen Hautmarkierungen, welche lösbar auf der Haut des Rückens und Nackens des Patienten auf der Mittellinie seiner Wirbelsäule mindestens von Brustwirbel T5 bis zum Schädel angebracht sind, abgeleitet werden.
Wie in dem ersten Gerät, bestehen die Markierungen aus kleinen Licht emittierenden Dioden 5, welche unter Computersteuerung ausgelöst werden (siehe Kasten 3) und mit einem Paar voneinander entfernt angeordneten Kameras verfolgt werden 5 (um eine räumliche Sicht der Markierungen zu erhalten).
Um den wirklichen Beitrag des Halsabschnittes der Wirbelsäule zu der gesamten Kopfbewegung richtig zu bestimmen, werden mindestens zwei weitere Hautmarkierungen lösbar auf der Haut des Rückens des Patienten in beidseitiger und symmetrischer Weise auf seinem Schulterblattkamm angebracht. Zusätzlich werden mindestens zwei weitere Hautmarkierungen lösbar auf den Hinterkopf des Patienten in beidseitiger und symmetrischer Weise befestigt um die Position des Kopfes, während dem Messen, festzustellen und um seinen Winkel und seine Neigung richtig festzulegen.
Während der Übung, kann sich der Patient, infolge von einer Nabelschnur oder einem telemetrischen System (nicht gezeigt), welche die LEDs mit der Computersteuerung durch einen Strober verbinden, frei bewegen.
Die drei-dimensionalen Koordinate jeder Markierung werden mit einem Computer 9 von den Daten, welche mit den zwei Kameras 5 erzeugt wurden, wiederhergestellt.
Durch eine angemessene Verarbeitung der respektiven Positionen aller Hautmarkierungen, welche von den Kameras auf dem Rücken, Nacken und Kopf des Patienten verfolgt werden, während der Gleiche seinen Nacken bewegt, ist es möglich die Schulterblatt Bewegung zu ermessen und den Beitrag zu der Nackenbewegung auszuwerten. Es ist ebenfalls möglich von dieser ersten Information den Beitrag der Halswirbelsäulen Bewegung zu der gesamten Nacken-Bewegung abzuleiten. Weiterhin ist es möglich von dem gemessenen Wert die Halswirbelsäulen Bewegung und die zwischensegmentale und segmentale Beweglichkeit der Halswirbelsäule zu extrahieren.
Alle dies Daten können aufgezeichnet werden.
Indem diese Aufzeichnungen miteinander und mit Aufzeichnungen von einer Gruppe "normaler" Patienten verglichen werden, wie es oben erklärt wurde, ist es möglich jegliche Verschiedenheit oder Abnormität festzustellen und durch diesen Vergleich und diese Feststellung kann die erwünschte Information über die Biegsamkeit des Halsabschnittes der Wirbelsäule, und/oder der Anwesenheit einer möglichen mechanischen Verletzung daran, abgeleitet werden.
Obwohl in diesem Text und in den folgenden Ansprüchen ausschließlich das männliche Fürwort benutzt wurde, soll es ausgelegt werden, daß das weibliche miteingeschlossen ist.

Claims

1. Ein nichtinvasives Verfahren zur Auswertung der Biegsamkeit der Wirbelsäule eines Patienten und, als Ergebnis dieser Auswertung, zur Feststellung und Identifizierung möglicher mechanischer Verletzungen im Lendenabschnitt der Wirbelsäule, welches folgende Schritte umfaßt:

a) eine Reihe von einzelnen, punktförmigen Hautmarkierungen wird lösbar auf der Haut des Rückens des Patienten auf der Mittellinie seiner Wirbelsäule mindestens vom Halswirbel C7 bis mindestens hinunter zum Kreuzbeinwirbel S3 angebracht;

b) zwei weitere punktförmige Hautmarkierungen werden in beidseitiger und symmetrischer Weise auf der Haut des Rückens des Patienten auf dem Darmbein des Patienten lösbar angebracht;

c) die relativen Positionen von allen besagten Hautmarkierungen auf dem Rücken des Patienten werden überwacht und aufgezeichnet, während er sich in der Sagittalebene nach vorne beugt;

d) die aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierungen, die auf der Mittellinie des Patienten aufgebracht sind, werden verarbeitet, um den Beugewinkel α des Patienten als Funktion der Zeit zu bestimmen, wobei der besagte Winkel α für die kombinierte Bewegung von Hüfte und Wirbelsäule des Patienten kennzeichnend ist;

e) die aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierungen, die symmetrisch auf dem Darmbein angebracht sind, werden zusammen mit den aufgezeichneten Positionen von den auf dem Kreuzbeinwirbel angebrachten Hautmarkierungen verarbeitet, um den Rotationswinkel h der Hüfte als Funktion der Zeit zu bestimmen, wobei der besagte Rotationswinkel h für die Hüftbewegung des Patienten kennzeichnend ist;

f) der Winkel h wird von dem Winkel α subtrahiert, um den tatsächlichen Beitrag der Wirbelsäule zur gesamten Beugung des Patienten als Funktion der Zeit zu bestimmen, wobei besagter Beitrag, ausgedrückt als Winkel s, kennzeichnend ist für die Wirbelsäulenbewegung des Patienten; und

g) die Werte der Winkel α, h und s werden verarbeitet, um die relativen Änderungen von h und s gegenüber α berechnen zu können, und besagte Änderungen, welche kennzeichnend für den Bereich von Hüft- und Wirbelsäulenbewegung in der Sagittalebene sind, werden graphisch dargestellt; und

h) die besagten graphischen Darstellungen werden miteinander und mit graphischen Darstellungen, welche von einer Gruppe "normaler" Patienten erhalten wurden, verglichen, um jegliche Abweichung oder Eigentümlichkeit zu bestimmen und durch diesen Vergleich und diese Bestimmung die geforderte Information über die Biegsamkeit der Wirbelsäule und das Vorhandensein einer möglichen mechanischen Verletzung an ihr abzuleiten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt a) und b) LEDs als Hautmarkierungen benutzt werden, welche unter Computersteuerung ausgelöst werden, und wobei Schritt c) mit einem Paar voneinander entfernt angeordneter Kameras ausgeführt wird, welche die relativen Positionen der LEDs räumlich verfolgen, überwachen und aufzeichnen, wenn die genannten LEDs ausgelöst werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in Schritt d) die Bestimmung des Winkels α durchgeführt wird, indem mathematisch eine gedachte Linie durch eine der obersten LEDs auf der Mittellinie des Rückens des Patienten und durch eine der untersten auf einem Kreuzbeinwirbel angebrachten LEDs gezogen wird und der Winkel zwischen besagter gedachter Linie und einer vertikalen Achse gemessen wird, wobei der gemessene Winkel als Winkel α benutzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in Schritt d) die Bestimmung des Winkels α erfolgt, indem man die jeweiligen aufgezeichneten Positionen jeder LED auf der Mittellinie des Rückens des Patienten benutzt, um mathematisch eine Ausgleichslinie nach der Methode der kleinsten Quadrate zu ziehen, welche kennzeichnend für den allgemeinen Beugewinkel des Patienten ist, und man den Winkel zwischen besagter Linie und einer vertikalen Achse mißt, wobei besagter gemessener Winkel als Winkel α benutzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, bestehend aus den zusätzlichen Schritten:

i) der Lenden-Kreuzbein-Winkel ψ wird als Funktion der Zeit gemessen, während sich der Patient beugt, wobei die besagte Messung durchgeführt wird, indem die jeweiligen aufgezeichneten Positionen der LEDs auf der Mittellinie des Patientenrückens benutzt werden, um mathematisch die wahre Lendenwölbung der Wirbelsäule in der Sagittalebene zu rekonstruieren, daraufhin wird der Beugepunkt auf der rekonstruierten Wölbung festgelegt, und Tangenten werden an besagtem Beugepunkt gezogen, und schließlich wird der Winkel zwischen besagten Tangenten gemessen und besagter Winkel als Winkel ψ benutzt;

j) die gemessenen Werte von-werden verarbeitet, um die relative Änderung des besagten Winkels ψ gegenüber α zu berechnen, und die besagte Änderung, welche kennzeichnend für die Krümmung der Lendenwirbelsäule des Patienten ist, wird graphisch dargestellt und so in eine direkte Beziehung zum Bereich der Wirbelsäulenbewegung gebracht;

k) diese graphische Darstellung wird als zusätzliche Information benutzt, um das Vorhandensein einer möglichen mechanischen Verletzung der Lendenwirbelsäule des Patienten festzustellen.

6. Verfahren nach Anspruch 2, bestehend aus den zusätzlichen Schritten:

l) der Prozentsatz der Ausdehnung des Bogens, welcher durch die Hautmarkierungen gebildet wird, wird, während der Patient sich beugt, gemessen, indem die jeweiligen aufgezeichneten Positionen der besagten Markierungen auf der Mittellinie des Patientenrückens benutzt werden, um mathematisch die wahre Lendenwölbung der Wirbelsäule in der Sagittalebene zu rekonstruieren, und dann die Entfernung zwischen den Markierungen entlang der Wölbung auszumessen;

in) die gemessenen Werte des Prozentsatzes der Ausdehnung des Bogens werden verarbeitet, um die relative Änderung der besagten Ausdehnung gegenüber α zu errechnen, und die besagte Änderung, welche für die Krümmung der Lendenwirbelsäule des Patienten kennzeichnend ist, wird graphisch dargestellt und so direkt in Beziehung mit dem Bereich der Wirbelsäulenbewegung gebracht;

n) diese graphische Darstellung wird als zusätzliche Informationsquelle genutzt, um das Vorhandensein einer möglichen mechanischen Verletzung an der Lendenwirbelsäule des Patienten festzustellen.

7. Verfahren nach Anspruch 2, bestehend aus den zusätzlichen Schritten:

o) mit einer Gruppe von Oberflächenelektroden wird die elektromyographische Aktivität (EMG) des Patienten beidseitig auf dem Latissimus Dorsi unterhalb des Schulterblatts, dem Longissimus Lumboruni am Rückenwirbel L3, dem Multifidus an L5 und am Streckmuskel der Hüfte gemessen;

p) die genannten EMG-Signale werden integriert, um das Ausmaß der Aktivität eines jeden Muskels zu bestimmen;

q) die besagten integrierten Signale werden graphisch als Funktion der Zeit dargestellt; und

r) die graphischen Darstellungen, die man von der linken und rechten Seite des Patienten erhalten hat, werden verglichen, um jegliche Abweichung festzustellen, und diese Information wird, ebenso wie die allgemeine Muskelaktivität, wie sie sich in allen graphischen EMG- Darstellungen widerspiegelt, als weitere Information genutzt, um das Vorhandensein einer möglichen mechanischen Verletzung der Lendenwirbelsäule des Patienten zu entdecken.

8. Verfahren nach Anspruch 2, bestehend aus den zusätzlichen Schritten:

s) weitere punktförmige Hautmarkierungen werden beidseitig und symmetrisch auf den Schultern, den Armen oberhalb der Ellbogen und den Beinen unterhalb der Knie und auf den Achillessehnen lösbar angebracht; und

t) die genannten zusätzlichen Hautmarkierungen werden benutzt, um die allgemeine Position des Patienten zu verfolgen, während er sich nach vorne beugt.

9. Verfahren nach Anspruch 2, bestehend aus den zusätzlichen Schritten:

u) die relative Bewegung einer jeden Hautmarkierung, die auf der Mittellinie der Wirbelsäule des Patienten angebracht ist, wird in Bezug auf die Hautmarkierung, die sich direkt unter ihr befindet, gemessen;

v) die gemessenen Werte der besagten relativen Bewegung während des jeweiligen Beugens und Streckens werden graphisch dargestellt, wobei die besagten graphisch dargestellten Werte für den Beitrag eines jeden Wirbelsäulensegments zur Beweglichkeit der Wirbelsäule in der Lendenregion kennzeichnend sind.

10. Gerät zur nichtinvasiven Auswertung der Biegsamkeit der Wirbelsäule eines Patienten und, als Ergebnis dieser Auswertung, zur Feststellung und Identifizierung möglicher mechanischer Verletzungen im Lendenabschnitt der besagten Wirbelsäule, bestehend aus:

a) einer Vielzahl einzelner punktförmiger Hautmarkierungen, welche auf der Haut des Rückens des Patienten auf der Mittellinie seiner Wirbelsäule mindestens vom Halswirbel C7 bis mindestens hinunter zum Kreuzbeinwirbel S3 angebracht werden können;

b) zwei anderen punktförmigen Hautmarkierungen, welche beidseitig und symmetrisch auf dem Darmbeinkamm des besagten Patienten angebracht werden;

c) einer bildgebenden Vorrichtung zur Beobachtung und Überwachung der relativen Positionen aller Hautmarkierungen auf dem Rücken des Patienten, während dieser sich in der Sagittalebene nach vorne beugt;

d) Mitteln, welche an die bildgebende Vorrichtung angeschlossen sind, um die überwachten Positionen der Hautmarkierungen aufzuzeichnen, während sich der Patient nach vorne beugt;

e) Mitteln, welche an die Aufzeichnungsvorrichtung angeschlossen sind, um die aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierungen, die auf der Mittellinie des Rückens des Patienten angebracht sind, zu verarbeiten, um den Beugewinkel des Patienten als Funktion der Zeit zu bestimmen, wobei besagter Winkel für die kombinierte Bewegung von Hüfte und Wirbelsäule des Patienten kennzeichnend ist;

f) Mitteln, welche mit den Aufzeichnungsvorrichtungen verbunden sind, um die aufgezeichneten Positionen der symmetrisch auf dem Darmbein angebrachten Hautmarkierungen zusammen mit den aufgezeichneten Positionen der auf dem Kreuzbeinwirbel S3 angebrachten Hautmarkierungen zu verarbeiten, um den Rotationswinkel h der Hüfte als Funktion der Zeit zu bestimmen, wobei besagter Winkel h für die Hüftbewegung des Patienten kennzeichnend ist;

g) Mitteln, welche mit den Bearbeitungsvorrichtungen e) und f) verbunden sind, um den Winkel h vom Winkel α zu subtrahieren, um den tatsächlichen Beitrag der Wirbelsäule zur gesamten Beugung des Patienten als Funktion der Zeit zu bestimmen, wobei besagter Beitrag, ausgedrückt als Winkel s, kennzeichnend ist für die Wirbelsäulenbewegung des Patienten;

h) Mitteln, welche mit den Verarbeitungsvorrichtungen e) und f) verbunden sind, um die relativen Änderungen der Winkel h und s gegenüber dem Winkel α zu berechnen.

i) Mitteln, welche mit den genannten Berechnungsvorrichtungen h verbunden sind, um die verarbeiteten Änderungen von h und s gegenüber α graphisch darzustellen, wobei die genannten Änderungen kennzeichnend für den Bereich der Hüft- bzw. Wirbelsäulenbewegung in der Sagittalebene sind.

11. Gerät nach Anspruch 10, wobei:

- die Hautmarkierungen (a) und (b) aus LEDs bestehen, die nach vom Computer angegebenen Intervallen ausgelöst werden;

- die bildgebende Vorrichtung aus einem Paar voneinander entfernt angeordneter Kameras besteht, welche die relativen Positionen der LEDs räumlich verfolgen und überwachen, während besagte LEDs ausgelöst werden;

und

- alle besagten Aufzeichnungs-, Verarbeitungs- und Berechnungsmittel (d) bis (h) in einem zweiten Computer enthalten sind.

12. Gerät nach Anspruch 11, wobei der genannte andere Computer weiterhin umfaßt

j) Mittel zur Messung des Lenden-Kreuzbein-Winkels ψ als Funktion der Zeit, wenn sich der Patient beugt, wobei besagte Meßmittel beinhalten:

- Mittel zur mathematischen Rekonstruktion der Lendenwölbung der Wirbelsäule in der Sagittalebene aus den jeweiligen relativen Positionen der LEDs auf der Mittellinie des Patientenrückens;

- Mittel zur Festlegung des Beugepunktes auf der rekonstruierten Wölbung;

- Mittel zur Ziehung von Tangenten an den besagten Beugepunkt;

- Mittel zur Messung des Winkels zwischen besagten Tangenten;

- besagter gemessener Winkel wird als Winkel ψ benutzt; und

k) Mittel zur Verarbeitung der gemessenen Werte von ψ, um relative Änderungen des besagten Winkels ψ gegenüber α zu berechnen, wobei die besagte Änderung für die Krümmung der Lendenwirbelsäule des Patienten kennzeichnend ist und in einer direkten Beziehung zum Bereich der Wirbelsäulenbewegung steht, und wobei die relative Änderung des besagten Winkels ψ gegenüber α mit den genannten graphischen Darstellungsmitteln (i) graphisch dargestellt wird.

13. Gerät nach Anspruch 11, wobei der genannte andere Computer weiterhin umfaßt:

l) Mittel zur Messung des Prozentsatzes der Ausdehnung des Bogens, welcher von den Hautmarkierungen in der Mittellinie des Patientenrückens gebildet wird, während sich der genannte Patient beugt, wobei besagte Meßmittel beinhalten:

- Mittel zur mathematischen Konstruktion der wahren Lendenwölbung der Wirbelsäule des Patienten in einer Sagittalebene aus den jeweiligen aufgezeichneten Positionen der Markierungen auf der Mittellinie des Patientenrückens;

- Mittel zur Messung des Abstands zwischen den Hautmarkierungen entlang der Wölbung;

m) Mittel zur Verarbeitung der gemessenen Werte des Prozentsatzes der Ausdehnung des Bogens, um die relative Änderung der besagten Ausdehnung gegenüber α zu berechnen, wobei die besagte Änderung für die Krümmung der Lendenwirbelsäule des Patienten kennzeichnend ist und so in einer direkten Beziehung zum Bereich der Wirbelsäulenbewegung steht, wobei die besagte relative Änderung der genannten Ausdehnung gegenüber α mit den graphischen Darstellungsmitteln (i) graphisch dargestellt wird.

14. Gerät nach Anspruch 11, welches weiterhin umfaßt:

o) eine Gruppe von Oberflächenelektroden zur Messung der elektromyographischen Aktivität (EMG) des Patienten beidseitig auf dem Latissimus Dorsi unterhalb des Schulterblatts, auf dem Longissimus Lumboruni am Rückenwirbel L3, dem Multifidus an L5 und am Streckmuskel der Hüfte;

p) Mittel zur Integration der besagten EMG-Signale, um das Ausmaß der Aktivität eines jeden Muskels zu bestimmen, wobei die besagten integrierten Signale von den genannten graphischen Darstellungsmitteln (i) als Funktion der Zeit graphisch dargestellt werden.

15. Gerät nach Anspruch 11, das weiterhin umfaßt:

q) weitere punktförmige Hautmarkierungen, welche beidseitig und symmetrisch auf dem Rücken, den Schultern, den Armen oberhalb der Ellbogen und den Beinen unterhalb der Knie und auf den Achillessehnen lösbar angebracht werden können, um mit den Kameras die allgemeine Position des Patienten zu verfolgen, während er sich nach vorn beugt.

16. Gerät nach Anspruch 11, welches weiterhin umfaßt

r) Mittel zur Messung der relativen Bewegung einer jeden Hautmarkierung, die auf der Mittellinie der Wirbelsäule des Patienten angebracht ist, in Bezug auf die Hautmarkierung, die sich direkt unter ihr befindet;

s) Mittel zur graphischen Darstellung der gemessenen Werte der besagten relativen Bewegung während des jeweiligen Beugens und Streckens, wobei die besagten graphisch dargestellten Werte für den Beitrag eines jeden Wirbelsäulensegments zu der Beweglichkeit der Wirbelsäule in der Lendenregion kennzeichnend sind.

17. Ein nichtinvasives Verfahren zur Auswertung der Biegsamkeit der Wirbelsäule eines Patienten und, als Ergebnis dieser Auswertung, zur Feststellung und Identifizierung möglicher mechanischer Verletzungen im Halsabschnitt der Wirbelsäule, welches folgende Schritte umfaßt:

a) eine Kette einzelner punktförmiger Hautmarkierungen wird auf der Haut des Rückens und des Halses des Patienten auf der Mittellinie seiner Wirbelsäule mindestens vom Thorax-Wirbel T5 bis zum Schädel lösbar angebracht;

b) zwei andere punktförmige Hautmarkierungen werden in beidseitiger und symmetrischer Weise auf der Haut des Rückens des Patienten am Schulterblattkamm lösbar angebracht;

c) mindestens zwei weitere punktförmige Hautmarkierungen werden in beidseitiger und symmetrischer Weise am Hinterkopf des Patienten lösbar angebracht;

d) die relativen Positionen aller genannten Hautmarkierungen auf dem Rücken, dem Hals und dem Kopf des Patienten werden mit einem Paar voneinander entfernt angeordneter Kameras verfolgt, um die relativen Positionen der Hautmarkierungen räumlich zu überwachen und aufzuzeichnen, während der Patient seinen Hals bewegt;

e) die so aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierungen werden verarbeitet, um die Schulterblattbewegung zu messen und ihren Beitrag zur Halsbewegung zu bewerten;

f) die aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierungen werden weiter verarbeitet, um die Bewegung der Halswirbelsäule zu messen;

g) aus den gemessenen Werten der Halswirbelsäulenbewegung wird die intersegmentale und segmentale Beweglichkeit der Halswirbelsäule bestimmt;

h) die genannten verarbeiteten und bestimmten Daten werden graphisch dargestellt;

i) die graphischen Darstellungen werden untereinander und mit graphischen Darstellungen, welche von der Gruppe "normaler" Patienten erhalten wurden, verglichen,um jegliche Abweichung oder Eigentümlichkeit festzustellen und um aus diesen Vergleichen und Feststellungen die geforderte Information über die Beweglichkeit der Halswirbelsäule und das Vorhandensein einer möglichen mechanischen Verletzung an ihr abzuleiten.

18. Nichtinvasives Gerät zur Auswertung der Biegsamkeit der Wirbelsäule eines Patienten und, als Ergebnis dieser Auswertung, zur Feststellung und Identifizierung möglicher mechanischer Verletzungen im Halsabschnitt der genannten Wirbelsäule, bestehend aus:

a) einer Vielzahl einzelner punktförmiger Hautmarkierungen, die auf der Haut des Rückens und Halses des Patienten auf der Mittellinie der Wirbelsäule mindestens vom Thorax-Wirbel T5 bis zum Schädel angebracht werden können;

b) zwei anderen punktförmigen Hautmarkierungen, welche in beidseitiger und symmetrischer Weise auf der Haut des Rückens des Patienten am Schulterblattkamm angebracht werden können;

c) zwei weiteren punktförmigen Hautmarkierungen, welche in beidseitiger und symmetrischer Weise am Hinterkopf des Patienten angebracht werden können;

d) einer bildgebenden Vorrichtung, die ein Paar voneinander entfernt angeordneter Kameras umfaßt, um die relativen Positionen aller genannten Hautmarkierungen auf dem Rücken, dem Hals und dem Kopf des Patienten zu verfolgen und aufzuzeichnen, während der Patient seinen Hals bewegt;

e) Mitteln, welche an die bildgebende Vorrichtung angeschlossen sind, zur Aufzeichnung der überwachten Positionen der Hautmarkierungen;

f) Mitteln zur Verarbeitung der auf diese Weise aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierungen, um die Schulterblattbewegung zu messen und ihren Beitrag zur Halsbewegung zu bewerten;

g) Mitteln zur weiteren Verarbeitung der aufgezeichneten Positionen der Hautmarkierung, um die Bewegung der Halswirbelsäule zu messen;

h) Mitteln zur Bestimmung der intersegmentalen und segmentalen Beweglichkeit der Halswirbelsäule aus den gemessenen Werten;

i) Mitteln zur graphischen Darstellung der verarbeiteten und bestimmten Daten.