GELENKSTRUKTUREN

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Stützung und zum Training von Gelenkstrukturen des menschlichen Bewegungsapparates. Insbesondere betrifft die Erfindung Stützstrukturen wie Bandagen oder auch Strümpfe und Orthesen, die extern an z.B. Extremitätengelenken oder einer Wirbelsäule angelegt werden können.

HINTERGRUND

Das V erletzungspotential von zum Beispiel einem Kniegelenk korreliert einerseits mit der Intensität unterschiedlicher Krafteinwirkungen und andererseits mit der Ausprägung und dem Reaktionsvermögen der schützenden Kniegelenksmuskulatur. Das heißt, dass eine

ausgeprägte und trainierte Muskulatur im Verhältnis zur funktionellen Belastung des

Kniegelenks zunächst eine notwendige Voraussetzung zur präventiven Verhinderung von Verletzungen per se ist. Bei länger andauernder Belastung des Gelenks oder bei bereits vorhandenen Schädigungen kann eine zusätzliche Stabilisierung durch eine Bandage erfolgen.

Für eine stabilisierende Unterstützung der Kniegelenksfunktion bei Freizeit- und

Leistungssportlern vom Jugend- bis ins Erwachsenenalter, aber auch nach Verletzungen und Operationen werden Bandagen, Stützstrümpfe oder auch Orthesen eingesetzt. Diese

Vorrichtungen sollen den Zweck der Prävention von Verletzungen am gesunden Knie, wie auch am überlasteten, schmerzhaft gereizten Kniegelenk, oder auch bei degenerativen

Veränderungen und nach operativen Eingriffen erfüllen, zum Beispiel durch eine Kräftigung der Gelenksmuskulatur durch Unterstützung der Eigenaktivität.

Die Wirkung herkömmlicher Bandagen besteht in der durch sie bedingten zirkulären

Kompression der Kniegelenksmuskulatur. Die Muskulatur wird durch die Bandage in eine Vorspannung versetzt, durch welche dem Träger ein Gefühl der Sicherheit vermittelt wird und durch welche die muskuläre Reaktionsmöglichkeit zur Stabilisierung des Gelenks verkürzt wird. Durch diese Reaktionskette kann die Anfälligkeit für Verletzungen reduziert werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung wie zum Beispiel eine Bandage bereitzustellen, mit Hilfe derer die Muskulatur eines Gelenks gezielt gekräftigt werden und eine Verbesserung der Gelenkfunktion erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bandage gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung, die eine kontrollierte Behandlungs- und T rainingsmöglichkeit von Muskulatur und Funktion eines Körpergelenks bereitstellt. Die Vorrichtung ermöglicht eine Elektrostimulation der Gelenksmuskulatur unter

Berücksichtigung der anatomisch-funktionellen muskulären Versorgung. Die Vorrichtung kann zum Beispiel einen elastischen Strumpf aufweisen, der Elemente aufweist, die eine anatomisch strukturierte Leitungsmöglichkeit von elektrischen Strömen bereitstellt. Eine Stromversorgung kann mittels Akku bereitgestellt werden und die elektrischen Ströme können mittels einer Kontroll- und Steuerungs-Einheit auf den erforderlichen Bedarf eingestellt werden.

Im Allgemeinen weist eine Bandage zur Verwendung an einer Gelenkstruktur eines menschlichen Körpers mehrere Bereiche auf. Ein erster Bereich kann so ausgebildet sein, dass er einen vorbestimmten Aspekt der Gelenkstruktur stabilisiert. Ein zweiter Bereich kann so ausgebildet sein, dass er Muskelpartien an der Gelenkstruktur mittels elektrischer Impulse stimuliert.

Beispielsweise kann die Bandage ein textiles Gewebe aufweisen, welches in dem ersten Bereich eine erste Festigkeit aufweist und außerhalb des ersten Bereichs eine zweite

Festigkeit aufweist, wobei die erste Festigkeit höher ist als die zweite Festigkeit. Auf diese Weise kann die Elastizität des Gewebes in dem ersten Bereich geringer sein als außerhalb dieses ersten Bereichs. Mit anderen Worten, der erste Bereich mit relativ hoher Festigkeit kann durch andere Bereiche, die elastisch oder sogar federelastisch ausgebildet sind, in Richtung einer zu stützenden Struktur des Körpergelenks gezogen werden. Es könnte zum Beispiel auch wünschenswert sein, eine bestimmte Bewegungsmöglichkeit eines

Körpergelenkes durch eine entsprechende Anordnung eines solchen ersten Bereichs gezielt zu hemmen. Ferner könnte es von Interesse sein, einen Aspekt eines Körpergelenkes wie zum Beispiel eine Knieescheibe gegen unerwünschte Bewegungen abzustützen.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Bandage zumindest teilweise aus steifen Elementen bestehen, wie etwa aus Kunststoffschalen oder auch Metallsegmenten. Federelemente können so angeordnet sein, dass vorbestimmte Kräfte auf Gelenkstrukturen wirken.

Es wird angemerkt, dass ein vergleichbarer Hemmungseffekt auch durch Polster erzielt werden kann, die in das Gewebe eines ersten Bereichs integriert sind. Ein auf vorbestimmte Weise geformtes Polster könnte an einer vorbestimmten Stelle in das Gewebe eingelegt sein. Beispielsweise könnte ein ringförmiges Polster die Position einer Knieescheibe stabilisieren. Alternative oder auch zusätzlich könnte ein integriertes Polster einen Druck auf einen vorbestimmten Bereich einer Muskulatur ausüben.

Eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform kann mehrere erste Bereiche aufweisen. Beispielsweise können strukturell weniger elastische erste Bereiche ein Körpergelenk von mehreren Seiten stützen und damit eine Bewegung des Gelenkes stabilisieren.

Neben dem zumindest einen ersten Bereich kann zumindest ein zweiter Bereich vorgesehen sein. Während ein erster Bereich so gestaltet und angeordnet sein kann, dass er ein

Körpergelenk und eine Bewegung davon mechanisch stabilisiert und gegebenenfalls sogar beschränkt, wird mit Hilfe eines zweiten Bereichs die Muskulatur des Körpergelenks stimuliert. In dem zweiten Bereich können elektrisch leitfähige Elemente derart angeordnet sein, dass sie in Kontakt mit einer Hautoberfläche an einem Muskel kommen. Elektrische Impulse sorgen dann für eine Stimulierung des Muskels. Je nach Ausführungsform können sich die ersten und zweiten Bereiche überlappen. Es wir angemerkt, dass die ersten und zweiten Bereiche zusammen nicht die vollständige Bandage abdecken müssen, sondern diese auch nur teilweise abdecken können.

Gemäß einer Ausführungsform kann eine Steuerungseinheit bereitgestellt sein, die eingerichtet ist, im Wesentlichen die Stromstärke und die Länge der elektrischen Impulse zu steuern. Auf diese Weise kann je nach medizinischer Indikation eine Unterstützung der Muskeltätigkeit realisiert werden. Je nach Bedarf kann auch ein gezieltes Training der Muskulatur angeregt werden, sogar ohne tatsächlicher Bewegung des Gelenkes oder programmierten, teilweise eingeschränkten Bewegungsausmaßen wie es beispielsweise bei Gelenksorthesen realisiert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können Sensoren vorgesehen sein, die in dem zweiten Bereich der Bandage angeordnet sind und die eingerichtet sind zum Erfassen einer natürlichen Aktivierung der Muskelpartien. Die Sensor signale können dann an eine

Steuereinheit geleitet werden, die dann elektrischen Impulse zur Anregung der Muskulatur in Abhängigkeit von Signalen der Sensoren steuert.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerungseinheit eingerichtet sein, aufgrund von erfassten Sensorsignalen einen Ermüdungszustand der Muskelpartien festzustellen und die elektrischen Impulse, das heißt die Muskelstimulierung an den Ermüdungszustand anzupassen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Steuerungseinheit in die Bandage integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungseinheit zumindest teilweise über eine App für ein Mobiltelefon programmiert werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann eine Energiequelle wie etwa ein Akku in die Bandage integriert sein. Alternative kann die Energiequelle auch entfernt von der Bandage am Körper getragen sein und über Kabel mit der Steuerungseinheit und/oder den elektrisch leitfähigen Elementen verbunden sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können zumindest Teile einer Bandage an die Form und Größe der Gelenkstruktur, für welche die Bandage vorgesehen sein soll, angepasst werden oder nach Vermessung der Gelenkstruktur auf Maß angefertigt werden. Eine schlauchförmige Bandage kann wie ein Strumpf an einem Gelenk der Extremitäten angezogen werden. Alternative kann eine Bandage auch aus mehreren Teilen bestehen, die nach dem Anlegen an die Gelenkstruktur miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Klettbänder oder Gurte mit Schnallen. Die oben definierten Aspekte sowie weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung können ebenfalls den Beispielen entnommen werden, die im Folgenden beschrieben werden, sowie den Ausführungsformen, die in den Figuren dargestellt sind.

BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM

Figur 1 ist eine Ausführungsform einer Bandage gemäß der Erfindung.

Auch wenn die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform eine Bandage zur Verwendung an einem Kniegelenk ist, sind die wesentlichen Aspekte auf Bandagen für andere Gelenke übertragbar.

Figur 1 zeigt eine Bandage 10, die wie ein Stützstrumpf im Bereich eines Kniegelenks angezogen werden kann. Die zum Beispiel aus einem Gewebe hergestellt Bandage weist einen ersten Bereich 12 auf, der unterhalb der Kniescheibe angeordnet ist und der geeignet ist, die Position der Kniescheibe zu stabilisieren. Ferner weist die Bandage 10 zwei zweite Bereiche 14 auf. In das Gewebe der Bereiche 14 können elektrisch leitfahige Elemente integriert sein, die in Kontakt mit der Haut kommen und bestimmte Muskeln des

Oberschenkels stimulieren können, hier den Quadriceps femoris und den Triceps femoris. An der Bandage ist ferner eine Steuerungseinheit 16 mit Energiequelle vorgesehen, die mit den elektrischen Elementen in den zweiten Bereichen 14 verbunden ist, sodass die

Steuerungseinheit mittels der elektrischen Elemente die Muskeln stimulieren kann. Ferner weist die Bandage 10 Sensoren 20 auf, die eine Bewegung des Unterschenkels relativ zum Oberschenkel erfassen können. Die Sensoren 20 sind mit der Steuerungseinheit verbunden. Ausgelöst durch ein Signal der Sensoren 20 kann die Steuerungseinheit 16 elektrische

Impulse an denjenigen Muskel schicken, der für die entsprechende Bewegung benötigt wird und kann auf diese Weise die Kraft bei der Bewegung verstärken.

Die Bandage gemäß Figur 1 weist eine Öffnung 24 im Bereich der Kniescheibe auf. Der Oberschenkel-Abschnitt 22 der Bandage kann eine Länge von 10 bis 20 cm aufweisen, um einen zuverlässigen Sitz zu ermöglichen. Der Unterschenkel - Ab schnitt 26 kann bis zu der dicksten Stelle des Unterschenkels und etwas darüber hinaus ausgebildet sein. Der Abschnitt 26 kann etwa eine Länge von 15 cm haben. Die Längen werden typischerweise vom

Gelenkspalt aus gemessen. Entsprechend kann zur Stabilisierung eines Kniegelenks ein den individuellen Kniegelenksmaßen (Oberschenkel, Kniegelenk, Unterschenkel) angepasster Strumpf hergestellt werden, mit integrierter Struktur zur Elektrostimulation unter Berücksichtigung der differenzierten funktionellen muskulären Anatomie des Kniegelenks.

Die Energiequelle kann ein austauschbarer, am Körper getragener Akku sein.

Die Steuerungseinheit kann einen ausreichenden, individuellen, auf die Bedürfnisse des Anwenders und den die Kniegelenksfunktion unterstützenden elektrischen Impuls

bereitstellen. Beispielsweise bei einer Streckung des Kniegelenks wird die vorderseitige Oberschenkelmuskulatur, d.h. der Quadriceps Femoris aktiviert. Die Beugung wird durch die rückseitige Oberschenkelmuskulatur, d.h. den Triceps Femoris ausgelöst. Die

elektrostimulatorische Unterstützung der jeweiligen Muskelaktivität kann durch anatomisch platzierte Sensoren ausgelöst werden, welche über die Spontanaktivität des jeweiligen Muskels der funktionellen Muskelgruppe initiiert wird.

Die Beendigung der jeweiligen Elektrostimulation kann in Abhängigkeit vom (i)

Bewegungsausmaß, (ii) der V erkürzungsstrecke des Muskels bzw. der Muskelgruppe und (iii) der justierbar gewollten Maximalstimulation erfolgen.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Intensität der Elektrostimulation individuell reguliert bzw. mit zusätzlicher Vorgabe und Kontrolle der Trainingsfrequenz auf den gewünschten Trainingserfolg abgestimmt werden. Ein Ermüdungseffekt der Muskulatur kann durch Messkopplung erfasst werden. Dadurch entsteht ein kontrollierter Messkreislauf, der eine Überlastung der Muskulatur verhindern und ein individuell mögliches Muskeltraining ermöglicht. Erfahrungswerte aus den aktuell geläufigen wissenschaftlichen Daten können dem Programm zugrunde gelegt werden.

Die Steuerung des Prozesses mit einer entsprechend programmierten App 18 erlaubt die Erfüllung der vorgesehenen funktionell-anatomischen Abläufe, die Kontrolle der tatsächlich erfolgten Elektrostimulation sowie die Kontrolle des gewünschten Therapieergebnisses. Neben der beschriebenen Elektrostimulation, die durch eine funktionelle Eigenaktivität des Trägers der Bandage ausgelöst wird, kann für einen Bewegungsreduzierten, z.B. am

Arbeitsplatz sitzenden Menschen, eine über einen weiteren Regelkreis zur Stimulierung der zu trainierenden Muskulatur eine passive Muskelstimulation unter Kontrolle der Muskelkraft durch die App-Steuerung möglich sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann individuell auf die Bedürfnisse des Anwenders (Patienten) eine funktionell angepasste Elektrostimulation im Bewegungsablauf mit zeitlicher Variabilität und variabler Intensität bereitgestellt werden. Damit ist prinzipiell die

Möglichkeit einer kurzzeitigen bis dauerhaften Elektrostimulation je nach Indikation der Anwendung und der individuellen Toleranz möglich.

Ein besonderer Benefit besteht in der Kombination der kurzzeitigen Muskelkräftigung durch die Elektrostimulation mit der belastungsabhängigen, länger anhaltenden Kräftigung der Muskulatur durch die Eigenaktivität der Muskulatur bis hin zur dauerhaften Unterstützung und Vermeidung von Muskelatrophien bei nicht ausreichender muskulärer oder

T rainingsaktivität, z.B. durch alltägliche Inaktivität wie langes Sitzen, wenig Bewegung, wenig Sport, Krankheit bedingte Lähmungserscheinungen mit muskulärer Schwächung, nicht rechtzeitige oder ausreichende Physiotherapie bzw. andere Trainingsoptionen.

Die Steuerung der Elektrostimulation mittels App kann ferner definierte zeitliche und intensitätsorientierte Zielvorgaben mit Kontrolle der Anwendungszeit des Systems und der Kontrolle des Ergebnisses der muskulären Kräftigung als Feedback-System erlauben.

Ein weiterer Anwendungsbereich des Systems umfasst das individuell selbst empfundene Bedürfnis zur muskulären Stabilisierung des Kniegelenks, die medizinisch festgestellte Notwendigkeit der muskulären Kräftigung der Gelenk stabilisierenden sowie den Ersatz bzw. die Ergänzung einer z. B nach operativer Behandlung notwendigen Physiotherapie, die häufig in direktem Anschluss an eine operative Behandlung erst mit zeitlicher Verzögerung von einigen Wochen erst möglich sind. Je nach Indikation erlaubt das System ein zeitnahes Ineinandergreifen der therapeutisch sinnvollen bzw. notwendigen Schritte mit dem Vorteil einer zeitlichen Verkürzung der Behandlung bis zur vollständigen W iederher Stellung der Gelenkbelastung und -funktion. Konkret können zur Muskelstimulation elektrische Impulse mit Frequenzen zwischen 50 und 150 Hz und einer Impulsbreite von 30 bis 50 Mikrosekunden eingesetzt werden.

Vorzugsweise können zumindest die zweiten Bereiche der Bandage aus

wasserabsorbierenden Materialien hergestellt sein, womit eine gute Leitung der elektrischen Impulse gewährleistet werden kann. Eine spezielle Nahtführung kann an die Form und Größe von Muskelpartien angepasst sein.

Die Steuerung der Elektrostimulation mittels App erlaubt außerdem eine definierte zeitliche und intensitätsorientierte Zielvorgaben mit Kontrolle der vorgegebenen Anwendungszeit des Systems und der Kontrolle des Ergebnisses der muskulären Kräftigung als F eedback- System.

Folgende Ausführungsformen beschreiben Beispiele gemäß der hierin beschriebenen

Erfindung.

Gemäß einer Ausführungsform weist eine Bandage zur Verwendung an einer Gelenkstruktur eines menschlichen Körpers einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich auf, wobei der erste Bereich so ausgebildet ist, dass er einen vorbestimmten Aspekt der Gelenkstruktur stabilisiert, und wobei der zweite Bereich so ausgebildet ist, dass er Muskelpartien an der Gelenkstruktur mittels elektrischer Impulse stimuliert.

Eine Bandage gemäß der Ausführungsform kann ferner eine Steuerungseinheit aufweisen, die eingerichtet ist, die Stromstärke und die Länge der elektrischen Impulse zu steuern. Die Bandage kann dabei ferner Sensoren aufweisen, die in dem zweiten Bereich der Bandage angeordnet sind und die eingerichtet sind zum Erfassen einer natürlichen Aktivierung der Muskelpartien, wobei die Steuereinheit derart eingerichtet ist, dass sie die elektrischen Impulse in Abhängigkeit von Signalen der Sensoren steuert. Ferner kann die

Steuerungseinheit eingerichtet sein, einen Ermüdungszustand der Muskelpartien festzustellen und die elektrischen Impulse an den Ermüdungszustand anzupassen.

Gemäß einer Ausführungsform kann eine Bandage ein textiles Gewebe aufweisen, wobei das textile Gewebe in dem ersten Bereich eine erste Festigkeit aufweist und außerhalb des ersten Bereichs eine zweite Festigkeit aufweist, wobei die erste Festigkeit höher ist als die zweite Festigkeit. Gemäß einer Ausfuhrungsform kann der erste Bereich der Bandage ein

Stabilisierungselement aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können sich der erste Bereich der Bandage und der zweite Bereich der Bandage überlappen.