DE60211336T2

DE60211336T2 - Orthopädisches gerät zur gangverbesserung

Info

Publication number: DE60211336T2
Application number: DE60211336T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Bengtsson; Bengt Söderberg
Original assignee: GLOBAL ORTHOPAEDIC LAB AB; GLOBAL ORTHOPAEDIC LABORATORY AB; Camp Scandinavia AB
Current assignee: GLOBAL ORTHOPAEDIC LAB AB; GLOBAL ORTHOPAEDIC LABORATORY AB; Camp Scandinavia AB
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: SE0102278L; HUP0401236A2; SE0102278D0; JP2004530510A; NO20035817L; ATE325589T1; US20040154192A1; SE523468C2; CA2449114A1; KR20040017245A; EP1399102B1; DE60211336D1; WO2003002042A1; EP1399102A1; CN1522129A; PL364434A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf orthopädische Vorrichtungen so wie beispielsweise Prothesen und Orthosen, um den Gang einer behinderten oder verkrüppelten Person zu verbessern, und insbesondere auf Sohlen, die Bereiche mit unterschiedlichen Biegefestigkeiten aufweisen.
Hintergrund
Verschiedene Einlagen und Vorrichtungen zum Kompensieren rein anatomischer Insuffizienzen sind seit langer Zeit bekannt. Diese Vorrichtungen berücksichtigen die statischen Aspekte des Gewichts und der Kraftverteilung des Fußes und der unteren Gliedmaßen. Bemühungen, sowohl die statischen als auch die dynamischen Kräfte zu berücksichtigen, das heißt, Kräfte die während eines Schrittes erzeugt werden, schließt die Patentveröffentlichung SE 89967 für Ehrlich 1934 ein. Dieses Dokument offenbart ein orthopädisches Schuhwerk, zusammen mit einem Verfahren und einer Vorrichtung für dessen Herstellung.
In EP 0 931 470 A2 , erteilt für Pavesi, wird ein Schuhwerk-Versteifungselement des Sandwich-Typs mit einem biegesteifen oder zumindest halbbiege-steifen Verhalten offenbart, welches als Teil einer Sohleneinheit oder einer Einlegesohle verwendbar ist.
In GB 1 433 481 , erteilt für Revill, wird eine Schuh-Einlegesohle offenbart, die eine nicht-gewebte verbundene Fasermasse einschließt, welche eine größere Dichte an einem hinteren Abschnitt der Einlegesohle als an einem Anfangsabschnitt von dieser aufweist, wobei der hintere Abschnitt biegesteifer als der Anfangsabschnitt ist.
In US 4,085,758 , erteilt für Castiglia, wird eine orthopädische Vorrichtung zur Neuverteilung des Gewichts offenbart, die an der Sohle eines Schuhs zu befestigen ist. Diese orthopädische Vorrichtung ist ein nicht-elastisches Kissen, das an der Sohle eines Schuhs vor einer Bruchlinie der Sohle befestigt ist, wobei das Kissen ausreichend flexibel ist, um der Oberfläche der Sohle zu folgen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung löst das vorstehend genannte Problem, nicht nur rein anatomische Insuffizienzen zu kompensieren sondern auch sowohl statische als auch dynamische Kräfte, das heißt Kräfte, die während eines Schrittes einer behinderten oder verkrüppelten Person erzeugt werden, durch das Bereitstellen einer orthopädischen Vorrichtung in der Form einer Sohle, die Bereiche mit verschiedenen Biegefestigkeiten aufweist. Den Grenzzonen oder Grenzlinien, welche die Grenzen der Bereiche definieren, wurde eine bestimmte vorteilhafte Form gegeben. Die Sohle selbst oder als ein integraler Teil einer Prothese oder einer Orthose wurde entwickelt, konstruiert und verstärkt, um sich an die Position und/oder die Form der sogenannten Entlastungslinie anzupassen, um ein Problem eines Patienten zu lindern. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis der Erfinder über die Wichtigkeit, die Ausdehnung der sogenannten Verlaufslinie zu kontrollieren, insbesondere wenn es sich um einen amputieren Fuß oder einen geschädigten Muskel handelt. Die Erfindung ist eine wichtige Komponente in dem Bemühen zum Verhindern von Verletzungen, die das Knie, die Hüfte und den Rücken betreffen, bei Patienten mit beeinträchtigtem Gang, wobei es möglich war, dieses mit Hilfe einer dreidimensionalen Ganganalyse zu beschreiben.
Die Sohle gemäß der Erfindung löst das Problem der Korrektur der Position und Form der Verlaufslinie und der Entlastungslinie, indem sie seitlich und gleichzeitig mehr frontal als eine Sohle eines normalen Schuhs verstärkt ist. Die Sohle stützt den Fuß in einer bestimmten Art und Weise und die Verlaufslinie des Boden-Gegendrucks wird in einen normalen Zustand zurückgesetzt. Diese Führungs- und Unterstützungswirkung vereinfacht es für die Person, den Fuß während eines Schrittes in einer geraden Position zu halten und auch Gangabweichungen an dem Knöchel, dem Knie und dem Hüftgelenk zu verhindern. Dem Patienten wird ein nicht-physiologischer Gang erspart, bei dem der Fuß bei jedem Schritt gedreht wird. Stattdessen kann das Bein in einer geraden Linie herumgeschwungen werden. Ein natürlicherer Gang wird erzielt. Die vorstehend genannten Ergebnisse, einschließlich der Verlegung oder Verlagerung der Verlaufslinie des Boden-Gegendrucks, wurden durch die Verwendung der dreidimensionalen Ganganalyse ermittelt.
Die Sohle kann mit kohlefaser-verstärkten Verbundstoffen oder ähnlichem hergestellt werden und weist eine unterschiedliche Anzahl von Lagen in unterschiedlichen Teilen der Sohle auf, einschließlich unterschiedlichen Typen von Geweben und Stoffen sowie unterschiedlicher Anzahl von Lagen – mit sich überkreuzenden Faserrichtungen – der Fasern. Die Erfindung ist nicht abhängig von dem Typ des verwendeten Materials.
Kurze Beschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 eine Aufsicht, welche die Verlaufslinie des Boden-Gegendrucks unter dem Fuß darstellt.
2 eine Anzahl von alternativen Entlastungslinien.
3 Bereiche mit unterschiedlicher Biegefestigkeit und
4 eine Aufsicht und Seitenansicht von verschiedenen Lagen der Sohle.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Entwicklung von druckempfindlichen Platten ermöglichte es den Erfindern, den Gegendruck von dem Boden in Richtung auf die Sohle des Fußes oder in Richtung auf die Sohle des Schuhwerks zu messen. In 1 wird eine Sohle gezeigt, bei der zum Vergleich sowohl eine krankhafte 102 als auch eine normale 101 Verlaufslinie des Gegendrucks in die Figur eingezeichnet sind.
Wenn eine Person mit einem normalen Gang geht, ist das Ergebnis eine neutrale Verlaufslinie 101. Die Verlaufslinie 101 beginnt an dem hinteren Teil der Ferse und rückt in Richtung auf den großen Zeh vor. Im Endstadium ist der Fuß an den metatarsophalangealen Gelenken gebogen und die Sohle ist entlang einer sogenannten Entlastungslinie 105 gebogen. Eine normale Entlastungslinie 105 wird in der Figur gezeigt und verläuft entlang des Fußballens. Gutes Schuhwerk ist so gefertigt, dass es sich entlang dieser normalen Entlastungslinie 105 biegt. Wäh rend eines normalen Gehens besteht keine Notwendigkeit, den Fuß bei jedem Schritt zu biegen und das Bein kann in einer geraden Linie geschwungen werden. Eine Anzahl von alternativen Entlastungslinien 202–205, entsprechend unterschiedlichen pathologischen Befunden bezüglich des Gangs von Personen, kann auf der Sohle in 2 gesehen werden. Die normale Entlastungslinie 201 wird als eine gestrichelte Linie gezeigt.
Beispielsweise können Personen, die unter einer Parese leiden und teilweise gelähmt sind oder einen teilweise amputierten Fuß haben, mit normalem Schuhwerk nicht richtig gehen. Für solch eine Person wird sich durch die Behinderung eine Verlaufslinie 102 ergeben, so wie sie in 1 gesehen werden kann. Die Linie 102 biegt sich in Richtung auf den kleinen Zeh, weil der Fuß (oder was von ihm übrig ist) der Belastung nicht widerstehen kann. Durch die gebogene Verlaufslinie 102, das heißt dass die reaktiven Bodenkräfte an einem falschen Angriffspunkt wirken, muss der Fuß in einer schwingenden Phase gedreht werden und das Bein kann nicht in einer geraden Linie geschwungen werden. Außerdem wird das Knie einen erhöhten Spreizzehen-Moment haben und die Person wird anfangen zu hinken, was wiederum Probleme mit dem Fußknöchel, dem Knie und den Hüftknochen der Person hervorrufen wird.
Es ist bekannt, wie beispielsweise Laufschuhe gefertigt werden, mit Sohlen zum Verhindern von Supination und Pronation. Diese Schuhe sind hauptsächlich um die Ferse und den Mittelfuß herum aufgebaut, um den Fuß aufzurichten und ihn medial oder lateral zu neigen. Diese Neigung hat in keiner Weise irgendeinen Einfluss auf die Entlastungslinie, die an derselben Position wie in normalen Schuhen eingerichtet ist.
In 3 werden Bereiche mit unterschiedlichen Biegefestigkeiten einer Sohle gemäß der Erfindung gezeigt. Die Sohle wurde entwickelt, konstruiert und verstärkt, um die Position und/oder die Form der Entlastungslinie an die Probleme eines Patienten anzupassen. Die Sohle ist verglichen mit einer Sohle eines normalen Schuhs lateral und frontal verstärkt, das heißt dass den Abschnitten des Fußes (oder was von ihm übrig ist), die dem kleinen Zeh-Abschnitt des Fußes entsprechen, und dem seitlichen Teil des Fußes eine biegesteifere Stütze gegeben wird als in den Breichen entsprechend dem großen Zeh und dem medialen Vorderteil des Fußes. Auf diese Weise stützt die Sohle den Fuß und dadurch wird die Verlaufslinie des Boden-Gegendrucks in einen normalen Zustand zurückgesetzt. Diese Führungs- und Stützwirkung vereinfacht es für die Person, den Fuß während des Gehens in einer geraden Position zu halten, und es werden Abweichungen beim Gehen an dem Knöchel, dem Knie und den Hüftknochen vermieden. Dem Patienten bleibt die Unannehmlichkeit erspart, den Fuß bei jedem Schritt zu drehen und das Bein kann in einer geraden Linie geschwungen werden. Ein normalerer Gang wird erzielt.
Erneut auf 3 zurückkommend weist die Sohle flexible Bereiche mit unterschiedlicher Biegefestigkeit auf. Beispielsweise ist in 3 der Bereich, der mit Bezugszeichen I gekennzeichnet ist, der flexibelste. Der Bereich, der mit Bezugszeichen II gekennzeichnet ist, ist ein bisschen weniger flexibel als der Bereich I. Der Bereich, der mit Bezugszeichen III gekennzeichnet ist, ist ein bisschen weniger flexibel als der Bereich II. Der Bereich, der mit Bezugszeichen IV gekennzeichnet ist, ist der biegefesteste Bereich. Eine andere positive Seite dieser Konstruktion ist ein federnder Effekt, der bei einem fehlenden Zeh erzeugt wird, welches Energien schont.
Ein solcher flexibler Bereich der Sohle ist entweder durch eine äußere Begrenzung oder durch Kanten der Sohle und einer oder mehreren Grenzzonen oder Grenzlinien 301, 302, 303 oder nur durch Grenzlinien verbunden. In den Figuren sind Grenzlinien als dünne Linien gezeichnet, aber bei einem wirklichen Produkt können diese Linien eine Breite von bis zu einigen Millimetern aufweisen, die einen Bereich von mittlerer Biegefestigkeit aufweisen.
Zwei Grenzlinien 301, 302 einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie in 3 gezeigt, beginnen an einer lateralen Seitenkante 310 der Sohle 300, erstrecken sich in Richtung auf eine Mittelinie der Sohle (nicht gezeigt), erstrecken sich gleichzeitig in einer hinteren Richtung, in einer solchen Art und Weise, dass wenn eine mittlere Seitenkante 320 der Sohle 300 erreicht ist, ein Endpunkt 331, 332 der Grenzlinien 301, 302 entschieden weiter hinten eingerichtet ist, das heißt näher an das Fersen-Ende 340 der Sohle 300, als es ein Anfangspunkt der Linie ist. Auf diese Weise wird die Verlaufslinie in einer Richtung auf den großen Zeh hin bewegt. Die Entlastungslinie wird gleichzeitig in Richtung auf eine normalere oder Pronations-Position bewegt oder geneigt. Eine dritte Grenzlinie 303 ist eingerichtet, um sich in einer geraden Linie zu erstrecken.
Wie aus der 3 zu sehen ist, können die Grenzlinien gebogene Formen annehmen, die an ein „S" erinnern, oder sie können anders gebogen oder gerade sein. Versuche haben ergeben, dass die Formen der Grenzlinien im Allgemeinen einem verlängerten „S" ähneln, wobei ebenso ein Ähneln der Hyperbeltangens-Funktionskurve, der Sigmoid-Funktionskurve, des Integralzeichens oder ähnlichem gut geeignet ist, um eine angemessene Funktion zu erzielen. Eine Biegung 351, 352 in einer Grenzlinie 301, 302 kann in Richtung auf das Zehen-Ende 360 der Sohle oder in Richtung auf das Fersen-Ende 340 gerichtet sein. Eine Biegung kann auch in Richtung auf oder teilweise in Richtung auf die laterale 310 oder mediale 320 Seitenkante der Sohle 300 gerichtet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind drei Grenzlinien 301–303 eingerichtet. Die erste Grenzlinie 301 ist mit einer ersten Biegung 351 eingerichtet, welche in einer Richtung auf das Zehen-Ende 360 der Sohle 300 einen konvexen Zustand aufweist. Die Grenzlinie 301 ist auch eingerichtet mit einer zweiten Biegung 352, welche in Richtung auf das Zehen-Ende 360 der Sohle 300 einen konkaven Zustand aufweist. Die zweite Grenzlinie 302 ist so eingerichtet, dass sie eine erste Biegung 353 aufweist, welche in einer Richtung auf das Zehen-Ende 360 der Sohle 300 einen konvexen Zustand aufweist. Die zweite Grenzlinie 302 ist auch so eingerichtet, dass sie eine zweite Biegung 354 aufweist, welche in Richtung auf das Zehen-Ende 360 der Sohle 300 einen konkaven Zustand aufweist.
Die Sohle kann aus kohlefaser-verstärkten Verbundstoffen oder ähnlichem hergestellt werden. Die Erfindung ist jedoch nicht abhängig von der Art des verwendeten Materials. Jedes Material mit einer geeigneten Flexibilität kann verwendet werden, so wie gasfaser-verstärkter Kunststoff, andere Kunstoffe, Holz, Stahl oder andere Metalle. Bevorzugte Materialien umfassen KEVLAR^® (Aramid) Faser, Kohlefaser, Glasfaser, Stahl und thermoplastischen Harz.
Eine bevorzugte Art und Weise, die Bereiche mit unterschiedlicher Biegefestigkeit einzurichten, ist, die Sohle aus einer Anzahl von Lagen eines Materials herzustellen. Bezugnehmend auf 3 könnte die Sohle konstruiert sein mit einer Lage Material in Bereich I, zwei Lagen Material in Bereich II, drei Lagen Material in Lage III und vier Lagen Material in Lage IV.
In einer bevorzugten Ausführungsform jedoch ist der Bereich I zusammengesetzt aus zwei Lagen von sich überkreuzendem Kohlefaser-Gewebe zusammen mit zwei Lagen Kohlfaser-Material, das in einer selben Richtung verläuft. Der Bereich II ist zusammengesetzt aus zwei Lagen Kohlefaser-Material, das in einer selben Richtung verläuft, zusammen mit zwei Lagen sich überkreuzendem Gewebe, zusammen mit wieder zwei Lagen Kohlefaser-Material, das in einer selben Richtung verläuft. Der Bereich III ist zusammengesetzt wie die Lage II, aber mit einer zusätzlichen Schicht Kohlefaser-Material, das in einer selben Richtung verläuft. Der Bereich IV ist zusammengesetzt aus drei Lagen Kohlefaser-Material, das in einer selben Richtung verläuft, zusammen mit drei Lagen von sich überkreuzendem Gewebe, zusammen mit wieder zwei Lagen Kohlefaser-Material, das in einer selben Richtung verläuft.
In 4 wird eine weitere Ausführungsform gezeigt. Die Sohle wird von oben und von der Seite gezeigt. Die entsprechenden Positionen und Linien C1, C2 und C3 sind in beiden Ansichten markiert. Unterschiedliche Lagen mit unterschiedlichen Ausdehnungen und aus unterschiedlichen Materialien werden gezeigt. Die obere Lage 401 erstreckt sich auf die gesamte Breite der Sohle und besteht aus 45 Grad KEVLAR^® Faser (45 Grad zwischen Kette und Schuss). Die zweite Lage 402 erstreckt sich zu der C1-Linie und besteht aus 45 Grad Kohlefaser-Gewebe. Die dritte Lage 403 erstreckt sich zu der Linie C2 und besteht aus geraden Kohlefasern. Die vierte Lage 404 erstreckt sich zu der Linie C1 und besteht aus 45 Grad Kohlfaser-Gewebe. Die fünfte Lage 405 erstreckt sich über die ganze Sohle und besteht auch aus 45 Grad Kohlefaser-Gewebe. Die sechste Lage erstreckt sich zu der Linie C3 und besteht aus geraden Kohlefasern. Die siebte Lage erstreckt sich zu der Linie C1 und besteht aus 45 Grad Kohlfaser-Gewebe. Die achte Lage erstreckt sich zu der Linie C2 und besteht aus geraden Kohlefasern. Die neunte Lage erstreckt sich zu der Linie C1 und besteht aus 45 Grad Kohlfaser-Gewebe. Die zehnte und Boden-Lage erstreckt sich über die ganze Breite der Sohle und besteht aus 45 Grad KEVLAR^® Faser.

Claims

Sohle (300) zum Plazieren unter dem Fuß eines Patienten in einem Schuh oder als Teil einer orthopädischen Vorrichtung, Material umfassend, welches eingerichtet ist, um die Sohle mit einer ersten Biegefestigkeit in einem ersten Bereich der Sohle und einer zweiten Biegefestigkeit in einem zweiten Bereich der Sohle auszustatten, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Bereiche in der Weise eingerichtet sind, dass der kleinen Zehe und einem der Körpermitte abgewandten Teil des Fußes eine festere Stütze gegeben wird als dem Bereich, welcher der großen Zehe und einem der Körpermitte zugewandten vorderen Teil des Fußes entspricht.
Sohle (300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Grenzlinie (302), welche die Bereiche unterschiedlicher Biegefestigkeit trennt, von einer der Körpermitte abgewandten Seite der Sohle zu einer der Körpermitte zugewandten Seite der Sohle erstreckt, so dass sich der erste Bereich im Wesentlichen über den Zehenabschnitt und gleichzeitig über einen Teil des der Körpermitte zugewandten Seitenabschnitts der Sohle erstreckt, und dass sich der zweite Bereich über den Fersenabschnitt und gleichzeitig über den größten Teil des der Körpermitte abgewandten Seitenabschnitts der Sohle erstreckt.
Sohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie drei oder mehr Bereiche unterschiedlicher Biegefestigkeit (I–IV) umfasst, die durch Grenzlinien (301–303) voneinander getrennt sind.
Sohle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Grenzlinien von einer der Körpermitte abgewandten Seitenkante (310) der Sohle (300) zu einer der Körpermitte zugewandten Seitenkante (320) der Sohle verlaufen.
Sohle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endpunkt (331) einer Grenzlinie an der der Körpermitte zugewandten Seitenkante (320) der Sohle deutlich weiter entfernt von dem Zehen-Ende der Sohle positioniert ist, als ein Ausgangspunkt (341) der Linie an der der Körpermitte abgewandten Seitenkante (310) der Sohle.
Sohle nach Anspruch 1, dadurch charakterisiert, dass eine Grenzlinie (302) eine gebogene Form aufweist.
Sohle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzlinie einem „S" ähnelt.
Sohle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Grenzlinien (303) der Sohle die Form einer geraden Linie aufweisen.
Sohle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Grenzlinien (301–303) der Sohle an zumindest einer Position (351–354) entlang der Linie gebogen sind.
Sohle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Grenzlinien der Sohle an einer Position (351) in Richtung des Zehen-Endes und an einer anderen Position (352) in Richtung des Fersen-Endes gebogen sind.
Sohle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Grenzlinien (301–303) der Sohle eine Form aufweisen, die einer Hyperbeltangens-Kurve oder einer gespiegelten Hyperbeltangens-Kurve ähnelt.
Sohle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (I) der Sohle eine geringere Biegefestigkeit aufweist, das heißt flexibler ist als der Rest der Sohle (II–IV).
Sohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohle eine oder mehr der folgenden Materialien einschließt: Verbundstoff, Kohlefaser, Glasfaser, Aramid z.B. KEVLAR^®-Faser, Kunststoff oder Metall.
Sohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Sandwich-Lagen (401–410) einschließt.
Sohle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Lagen (401–410) unterschiedliche Ausdehnungen aufweisen, je nachdem, wieviel sie von dem Bereich der ganzen Sohle bedecken.
Sohle nach Anspruch 14, wobei die Lagen (401–410) Lagen von sich abwechselnden Aramidfasern und Kohlefasern einschließen.
Sohle nach Anspruch 14, wobei die Lagen (401–410) Lagen unterschiedlicher Faserrichtungen einschließen.
Sohle nach Anspruch 14, wobei die Lagen Lagen von unterschiedlichen Arten von Gewebe einschließen.
Prothese, welche eine Sohle nach einem der vorstehenden Ansprüche einschließt.
Schuh, welcher eine Sohle nach einem der Ansprüche 1–18 einschließt.
Orthose, welche eine Sohle nach einem der Ansprüche 1–18 einschließt.