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Die
Erfindung betrifft ein Prothesen- oder Orthesensystem. Mit Hilfe
des Prothese- oder Orthesensystems kann eine Überwachung
einer Prothese- oder Orthese und/oder eine Stimulation des Prothesen-
oder Orthesenträgers durchgeführt werden.
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Prothesen
von Körperextremitäten, das heißt von
Armen oder von Beinen, und Orthesen, das heißt Stützmittel
für Gliedmaßen oder den Rumpf, werden intensiv
genutzt und unterliegen einem Verschleiß. Das trifft insbesondere
auf bewegliche und elastische Komponenten der Prothesen und Orthesen
zu. Der Verschleiß kann sich ungünstig auf das
Wohlbefinden oder die Gesundheit des Prothesen- oder Orthesenträgers
auswirken bzw. kann auch zu einem Sicherheitsrisiko führen.
Zur Vermeidung nachteiliger Verschleißfolgen sind aus dem
Stand der Technik sowohl technische Lösungen für
günstige Gestaltungen von Prothesen- oder Orthesenkomponenten
als auch Sensoren zur Überwachung von Prothesenfunktion und
physiologischen Kenngrößen des Prothesen- oder
Orthesenträgers im Auflagebereich der Prothese oder Orthese
auf der Haut des Prothesen- oder Orthesenträgers bekannt.
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Die
Druckschrift
DE
10 2007 035 409 A1 beschreibt ein orthopädisches
Interface einer Prothese, welches zur Polsterung zwischen Prothese
und Körperstumpf dient. Eine günstige mechanische
Funktion des Polsters wird durch ein Abstandsgewirk mit normal zur
Haut ausgerichteten Stützfäden bewirkt. Eine günstige
Haftung zwischen Haut und Interface wird mit einer haftenden Beschichtung
auf der Polsteroberfläche, die im Kontakt mit der Haut
steht, erreicht. Die Beschichtung kann auch elektrisch leitfähig
als Elektrode ausgebildet sein, um die Hautoberfläche zu
stimulieren, Potenziale abzuleiten oder um Signale zu einer Auswerteeinrichtung
weiterzuleiten.
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Die
Druckschrift
WO
2004/004601 A3 beschreibt ein Polster für einen
Prothesensockel, welcher Sensoren zum Beobachten der Trägergesundheit
beinhaltet. Diese Sensoren könnten Drucksensoren, Temperatursensoren,
Blutdrucksensoren, Feuchtesensoren oder auch verschiedene andere Sensoren
sein. Die beschriebene Idee ist, dass die Daten der Sensoren durch
eine Telekommunikationsausrüstung, welche in dem Prothesen liner
vorgesehen ist, beispielsweise zu einem Arzt oder einem Prothesenmacher
gesendet werden können.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Prothesen- oder
Orthesensystem zur Verfügung zu stellen, mit welcher eine
Erfassung von Daten einer Vielzahl von Sensoren in einer Prothese oder
Orthese möglich ist und die gewonnenen Daten an den Prothesen-
oder Orthesenträger und/oder an medizinische Betreuer übermittelt
werden können, wobei eine Integration therapeutischer Funktionen
in die Prothese oder Orthese möglich sein soll.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Prothesen- oder Orthesensystem mit einer
Prothese für eine Körperextremität oder
einer Orthese, an oder in welcher verschiedene Sensoren und/oder
Elektroden zum Erfassen von Eigenschaften und/oder Funktionen der Prothese
oder der Orthese und/oder von physiologischen Kenngrößen
und/oder Stimulationselektroden oder Aktoren zum Stimulieren des
Prothesen- oder Orthesenträgers vorgesehen sind, und mit
einem Computer zum Sammeln der von den Sensoren und/oder Elektroden
erfassten Daten und/oder Signale und/oder zum Ausgeben von Therapieanweisungen
gelöst, wobei der Computer ein mobiles Gerät mit
wenigstens einer Funkverbindung, wenigstens einer Telekommunikationsverbindung
und wenigstens einer Benutzerschnittstelle für einen Anwender der
Prothese oder Orthese ist und zwischen dem Computer und den Sensoren,
Elektroden, Stimulationselektroden und/oder Aktoren eine Kommunikationseinheit
an oder in der Prothese oder Orthese vorgesehen ist, wobei die Kommunikationseinheit
eine Energieversorgung für sich und die Sensoren, Elektroden,
Stimulationselektroden und/oder Aktoren, Schnittstellen zu den Sensoren,
Elektroden, Stimulationselektroden und/oder Aktoren, eine Datenverarbeitungs-
und Signalkonditionierungseinheit für Daten und/oder Signale
der Sensoren, der Elektroden, der Stimulationselektroden und/oder
der Aktoren sowie eine Datenspeichereinheit aufweist und über eine
Funkverbindung mit dem Computer gekoppelt ist.
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Die
Sensoren und Elektroden in dem Prothesen- oder Orthesensystem sind
zur Erfüllung einer Vielzahl von Aufgaben vorgesehen. Sie
sollen die Benutzung der Prothese oder Orthese erfassen; Daten,
die für die Funktionsfähigkeit von Prothesen- oder
Orthesenkomponenten charakteristisch sind, sammeln; und physiologische
Kenngrößen, die einerseits Auskunft über
die physiologische Verfassung des Trägers und andererseits über die
richtig funktionierende Verbindung zwischen Prothese oder Orthese
und ihrem Träger Auskunft geben, erfassen.
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Die
Stimulierungselektroden und/oder Aktoren dienen der Ausgabe oder
Umwandlung therapeutischer Signale an den bzw. am Körper
des Prothesen- oder Orthesenträgers. Diese Signale können beispielsweise
direkt als Signale in Form von Spannungen ausgegeben werden oder
umgewandelt beispielsweise als mechanische Signale in Form von Vibrationen,
als thermische Signale in Form von Wärme oder als chemische
Signale in Form von Medikamentenabgabe ausgegeben werden.
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Sensoren
und Aktoren müssen zur Gewährleistung ihrer Funktion
in der Regel mit elektrischer Energie versorgt werden, und die Rohdaten
der Sensoren müssen oft aufbereitet und verarbeitet werden, um
nutzbare Daten zu erzeugen. Das erfindungsgemäße
Prothesen- oder Orthesensystem beinhaltet hierfüreine Kommunikationseinheit,
die eine Energieversorgung aufweist. Diese Kommunikationseinheit übernimmt
die Versorgung der einzelnen Sensoren, Elektroden, Stimulationselektroden
und Aktoren mit elektrischer Energie an den dafür vorgesehenen Schnittstellen.
Sie sammelt die Signale der Sensoren und/oder Elektroden, die über
Schnittstellen mit der Kommunikationseinheit gekoppelt sind, bereitet
die Signale auf, erzeugt weiterverarbeitbare Daten und kann Daten
auch speichern. Die Kommunikationseinheit kann auch Therapieanweisungen
speichern und aus Therapieanweisungen therapeutische Signale für
die Steuerung der Stimulationselektroden und Aktoren erzeugen. Die
Kommunikationseinheit verfügt weiterhin über eine
Funkverbindung zu einem Computer.
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In
dem Computer werden die Daten systematisch zusammengeführt,
und auf dem Computer sind die Daten für den Prothesen-
und/oder Orthesenträger oder für einen medizinischen
Betreuer abrufbar, bewertbar und für Folgeentscheidungen
nutzbar. Der Computer ist erfindungsgemäß ein
mobiles Gerät, welches der Prothesen- oder Orthesenträger auch
auf Reisen mit sich führen kann. Durch die zunehmende Leistungsfähigkeit
mobiler Computer sind die benötigten Funktionen für
das Prothesen- oder Orthesensystem inzwischen ohne Weiteres auf
einem mobilen Gerät, wie beispielsweise einem Smartphone
oder einem PDA, realisierbar. Der Computer verfügt des
Weiteren gemäß der vorliegenden Erfindung über
eine Telekommunikationsverbindung, über welche eine Ferndiagnose
und/oder Fernunterstützung durch Fachleute, wie beispielsweise
Mediziner, Orthopäden oder Softwareentwickler, möglich
ist. Über den Computer ist es zudem für den Prothesen- oder
Orthesenträger oder einen Fachmann möglich, neue
oder geänderte Therapieanweisungen an die Kommunikationseinheit
zu übergeben.
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In
einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung weisen die Sensoren des
Prothesen- oder Orthesensystems Temperatursensoren, Hautfeuchtesensoren,
Aktivitätssensoren, Beschleunigungssensoren, Drucksensoren,
Wärmeleitsensoren, Sensoren zum Messen eines elektrischen
Potenzials und/oder Kraftsensoren auf.
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Zur
richtigen Bewertung der Messdaten von Sensoren ist eine ganzheitliche
Betrachtung des Nutzers, der Prothese oder der Orthese und der Einsatzbedingungen,
unter denen die Daten gemessen wurden, notwendig. Zur ganzheitlichen
Abbildung der Prothese oder der Orthese sind verschiedene Messwerte
nötig, die ganz verschiedene physikalische Größen
beschreiben.
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Aktivitätssensoren
erkennen, ob eine Prothese benutzt wird oder nicht, wobei die Definition, was
eine Benutzung ist, bei verschiedenen konkreten Prothesen oder Orthesen
variieren kann. Bei einem Korsett kann beispielsweise das Tragen
bereits als Aktivität definiert sein, während
bei einer Beinprothese eine gehende Bewegung als Aktivität
definiert sein kann. Dementsprechend können Aktivitätssensoren unterschiedlich
ausgebildet sein und zum Beispiel konkret kapazitive Sensoren oder
mechanische Lagesensoren sein. Die Sensoren können aber
auch Auskunft über die Intensität von Bewegungen
geben. Dafür sind beispielsweise Beschleunigungssensoren geeignet.
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Besonders
wichtig bei einer Prothese oder Orthese ist die Anpassung des orthopädischen
Hilfsmittels an seinen Nutzer. Verschiedene physiologische Kenngrößen
können Hinweise geben, ob die Befestigung der Prothese
oder der Orthese gut funktioniert oder schlecht. Dabei kann mit
Hilfe der erfindungsgemäß vorgesehenen Sensoren
ein aufkommendes Problem oft früher erkannt und rechtzeitig darauf
reagiert werden, bevor ein gesundheitlicher Nachteil aus dem Problem
erwächst. Wichtige Indizien, aus denen auf das Wohlbefinden
des Nutzers geschlossen werden kann, sind seine Hauttemperatur und
Hautfeuchte, welche über Temperatursensoren oder Hautfeuchtesensoren
erfasst werden können. Temperatursensoren können
jedoch nicht nur zur direkten Messung der Körperwärme
eingesetzt werden, sie können auch durch Temperaturdifferenzmessungen
zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Polsterungen
in der Prothese, die Auskunft über den Abnutzungsgrad der
Polsterungen gibt, oder auch zur Wärmeleitungs messung in
der Haut, welche Auskunft über die Durchblutung der Haut
gibt, eingesetzt werden.
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Kraftsensoren
können in Prothesen beispielsweise dafür verwendet
werden, den Verschleiß von motorisch bewegten Prothesenteilen
zu erfassen. Sie können aber auch dazu verwendet werden, Belastungszustände
beispielsweise durch Scherkräfte zu charakterisieren. Drucksensoren
können dazu eingesetzt werden, die Passgenauigkeit von
Prothesen oder Orthesen zu überwachen. Sie können
aber auch zur Gegendruckbestimmung im Gewebe und über diese
Kenngröße zur Bestimmung der Durchblutung eingesetzt
werden. Volumenänderungssensoren können die Änderung
des Volumens eines Körperteils messen, das beispielsweise
ein Maß für seine Ermüdung ist.
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Mit
chemischen Sensoren kann auch der Stoffwechsel des Prothesen- oder
Orthesennutzers beobachtet werden. So existieren beispielsweise Sauerstoffsensoren,
Glukosesensoren und Blutzuckersensoren, die sehr hautnah eingesetzt
werden und die die Konzentration von Stoffwechselprodukten messen.
Die gegebene Aufzählung von verschiedenen Sensoren ist
in keiner Weise abschließend, sie gibt nur einige Beispiele über
verschiedene Arten von Sensoren, die in einer Prothese oder Orthese sinnvoll
eingesetzt werden können.
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In
einem bevorzugten Beispiel des erfindungsgemäßen
Prothesen- oder Orthesensystems sind die Sensoren, Elektroden, Stimulationselektroden
und/oder Aktoren in einem Prothesen- oder Orthesenfutter bzw. Liner
oder einer Bandage der Prothese oder Orthese und/oder in der Kommunikationseinheit
vorgesehen. Das Futter bzw. der Liner einer Prothese oder Orthese
ist ein elastisches Material, welches einerseits wichtig für
Komfort und Funktion der Prothese oder Orthese ist, andererseits
unterliegt es aber auch besonderem Verschleiß. Es werden
daher erfindungsgemäß Sensoren im oder am Prothesen-
oder Orthesenfutter vorgesehen, die den Zustand und Abnutzungsgrad
des Futters charakterisieren. Da der Liner teilweise im Kontakt
mit der Haut des Trägers steht, ist der Liner auch ein
geeigneter Ort zur Positionierung von Sensoren, die physiologische
Kenngrößen des Trägers messen sollen
oder von Stimulationselektroden oder Aktoren, die therapeutische
Signale direkt oder in umgewandelter Form an den Körper
des Prothesen- oder Orthesenträgers ausgeben. Je nach zu
messender Kenngröße werden die Sensoren, die Elektroden,
die Stimulationselektroden oder Aktoren direkt an der Oberfläche des
Prothesen- oder Orthesenfutters, welche im Kontakt mit der Haut ihres
Trägers steht, oder im Inneren des Futters zwischen verschiedenen
Lagen des Prothesen- oder Orthesenfutters vorgesehen.
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In
einer günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Prothesen- oder Orthesensystems weisen die Schnittstellen der Kommunikationseinheit
zu den Sensoren, Elektroden, Stimulationselektroden und/oder Aktoren
galvanische Verbindungen auf. Der Anschluss der Sensoren durch Kabel
ist als Standardlösung zu betrachten, in welcher Sensoren
mit einer oder verschiedenen Betriebsspannungen versorgt und eine
oder mehrere Signalleitungen verwendet werden können. Die
galvanischen Verbindungen können Steckverbinder aufweisen,
durch welche die Installation oder der Wechsel von Sensoren erleichtert
wird.
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In
einer alternativen Ausbildung des Prothesen- oder Orthesensytems
weisen die Schnittstellen der Kommunikationseinheit zu den Sensoren,
Elektroden, Stimulationselektroden und/oder Aktoren wenigstens eine
drahtlose Verbindung auf. Inzwischen sind Sensoren mit geringem
Leistungsverbrauch verfügbar, die ihren Versorgungsstrom
entweder aus einer eigenen Batterie oder aus einer drahtlosen Verbindung
beziehen. Solche drahtlosen Verbindungen der Sensoren besitzen Vorteile
und Nachteile, deren Gewichtung im Einzelfall abgewogen werden muss. Einerseits
entfällt bei drahtlosen Sensoren die Verkabelung als Kostenfaktor
und als Fehlerquelle, andererseits bestehen Nachteile, die sich
beispielsweise aus den Kosten und aus den Wartungsintervallen der eigenen
Batterie ergeben oder daraus, dass ein Funkbetrieb mancherorts nicht
zulässig ist. Eine Auswahl zwischen drahtlosen und drahtgebundenen Sensoren
ist auch nicht in jedem Fall möglich, da von vielen Sensortypen
oder Aktortypen keine drahtlose Version verfügbar ist.
Des Weiteren ist die Anzahl drahtloser Übertragungskanäle
begrenzt, sodass drahtlose Verbindungen nur dort eingesetzt werden, wo
sie besonders günstig sind.
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In
einer günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Prothesen- oder Orthesensystems weist die Kommunikationseinheit
wenigstens einen Zeitzähler und/oder wenigstens einen anderen
Zähler auf. Für manche Komponenten von Prothesen oder
Orthesen liegen Erfahrungen über die mögliche Nutzungsdauer
vor. Bei Erfassung der Nutzungszeit durch einen Zeitzähler
kann beispielsweise ein rechtzeitiger Wechsel einer Komponente vor
ihrem Ausfall initiiert werden. Mitunter ist statt des Zählens
der Zeit auch das Zählen einer anderen Größe,
wie beispielsweise der Schrittanzahl oder einer Benut zungsanzahl,
günstig. In diesem Fall kann in der Kommunikationseinheit
ein Zähler für diese Größe vorgesehen sein.
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In
einer hochentwickelten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
weist das Prothesen- oder Orthesensystem und speziell die Kommunikationseinheit
einen Speicher für Therapieanweisungen und Signalformer
für therapeutische Signale auf. Die Kommunikationseinheit
ist anders als der Computer permanent einsatzbereit und mit den
Stimulationselektroden und Aktoren verbunden. Daher ist die Kommunikationseinheit
ein günstiger Ort, einen Therapieplan mit Therapieanweisungen
abzulegen. Desweiteren weist die Kommunikationseinheit Signalformer auf,
die elektrische Signale in eine Form bringen kann, die zum Betrieb
von Stimulationselektroden oder Aktoren erforderlich sind. Insbesondere
erzeugen die Signalformer die benötigten Spannungen, Ströme,
Frequenzen und Zeitabläufe.
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In
einer günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Prothesen- oder Orthesensystems weist die Kommunikationseinheit
einen Regler zur Regelung therapeutischer Signale in Abhängigkeit von
den Daten und/oder den Signalen der Sensoren und/oder Elektroden
auf. In dieser Ausführungsform werden entweder die Sensoren
genutzt, um eine durch die Stimulationselektroden oder Aktoren beabsichtigte
Wirkung im Körper zu detektieren und gegebenenfalls die
Stimulation zu verstärken oder abzuschwächen,
oder die Kommunikationseinheit stellt die therapeutischen Signale
derart ein, dass Sensorsignale in einem für den Prothesen-
oder Orthesenträger günstigen Bereich bleiben.
Der Regler stellt die nötigen Beziehungen und logischen
Verknüpfungen zwischen Sensoren und Elektroden und Stimulationselektroden
und Aktoren her.
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In
einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen
Prothesen- oder Orthesensystems ist die Funkverbindung der Kommunikationseinheit zu
dem Computer eine WLAN- oder Bluetoothverbindung. Diese Übertragungsnormen
besitzen eine ausreichend große Bandbreite zur Übertragung
der zu handhabenden Daten. Diese Normen sind etabliert und elektronische
Schnittstellenbausteine sind preiswert verfügbar. Die Reichweite
dieser Funkübertragungen ist ausreichend groß und
bei der Benutzung dieser Verbindung fallen keine Gebühren
an.
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In
einer besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen
Prothesen- oder Orthesensystems weist der Computer eine Software
zur Weiterverarbeitung von Daten der Sensoren und/oder zur Konfiguration
von Therapieanweisungen auf. Der Computer weist einen Bildschirm
und eine Eingabemöglichkeit auf, über welche der
Computer und seine Software interaktiv benutzt werden können.
Mit dem Computer ist es möglich, die Daten der verschiedenen
Sensoren zusammenzuführen und in geeigneter Weise darzustellen.
Des Weiteren ist es durch die Interaktivität möglich,
der Software bestimmte Ereignisse, wie zum Beispiel den Einsatz
einer neuen Prothesenkomponente, mitzuteilen und dadurch die erzeugten
Daten in die richtigen Bahnen zu leiten. Der Computer ist in der
Lage, die Daten statistisch zu verarbeiten und anhand einer Datenbasis
zu bewerten. Durch die Telefonverbindung des Computers ist die Kommunikation
mit externen Experten, wie zum Beispiel Ärzten oder Orthopäden,
und mit einer externen Datenbasis, die beispielsweise von Prothesenherstellern
gepflegt wird, möglich. Über den Computer kann
ein Therapieplan mit konkreten Therapieanweisungen für
die Prothese oder Orthese von dem Prothesen- oder Orthesenträger
und von einem externen Experten erstellt, geändert und
an die Kommunikationseinheit in der Prothese oder Orthese übermittelt werden.
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In
einer günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Prothesen- oder Orthesensystems weist die Software Prothesen- oder
orthesenbezogene Warngrenzen und/oder Alarmgrenzen und Kommunikationsmittel
zur Meldung einer Verletzung dieser Warngrenzen und/oder Alarmgrenzen
auf. Ziel dieser Grenzen ist beispielsweise eine präventive Reaktion
auf Alterungen. So kann zum Beispiel bei zu erwartendem Verschleiß des
Prothesen- oder Orthesenfutters ein Ersatzfutter bestellt werden,
welches dann ausgetauscht werden kann, bevor das verbrauchte Prothesen-
oder Orthesenfutter vollständig verschlissen ist und zu
Verletzungen am Träger führt. In einem anderen
Beispiel kann aus einer statistischen Änderung der Benutzungsintensität
abgeleitet werden, dass ein Anpassungsbedarf an eine geänderte
körperliche Konstitution nötig ist. Aus den gespeicherten
Daten können von dem Fachmann in diesem Fall weitere Hinweise
auf die genaue Ursache der von der Prothese oder Orthese hervorgerufenen
Beschwerden entnommen werden.
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Das
erfindungsgemäße Prothesen- oder Orthesensystem
kann in Zusammenhang mit einem Verfahren zum Überwachen
einer Prothese für eine Körperextremität
oder einer Orthese genutzt werden, wobei verschiedene an oder in
der Prothese oder Orthese vorgesehene Sensoren und/oder Elektroden Eigenschaften
und/oder Funktionen der Prothese oder der Orthese und/oder von physiologischen Kenngrößen
des Prothesen- oder Orthesenträgers erfassen; die von den
Sensoren und/oder Elektroden erfassten Daten und/oder Signale an
eine an oder in der Prothese oder Orthese vorgesehene Kommunikationseinheit übermittelt
werden; die Kommunikationseinheit aus gespeicherten Therapieanweisungen Therapiesignale
erzeugt und die Therapiesignale an Stimulationselektroden oder Aktoren übermittelt;
und die Stimulationselektroden oder Aktoren den Prothesen- oder
Orthesenträger stimulieren; wobei die Kommunikationseinheit
sich und die Sensoren, Elektroden, Stimulationselektroden und/oder
Aktoren mit Energie versorgt, die Daten und/oder Signale der Sensoren,
Elektroden, Stimulationselektroden und/oder Aktoren empfängt,
sendet, verarbeitet und/oder konditioniert, diese Daten und/oder
Signale und die daraus gewonnenen Daten speichert und über
eine Funkverbindung mit einem mobilen Computer, der wenigstens eine
Funkverbindung und wenigstens eine Telekommunikationsverbindung
aufweist, austauscht; wobei der Computer einem Anwender der Prothese
oder Orthese und/oder einem externen Experten eine unmittelbare
Information über den sensorisch ermittelten Zustand der
prothetischen oder orthetischen Versorgung und darauf basierte Handlungsempfehlungen über
eine Benutzerschnittstelle an dem Computer zur Verfügung
stellt; und wobei durch den Computer Therapieanweisungen für
die Prothese oder Orthese direkt und/oder über die Telekommunikationsverbindung
erstellt oder geändert werden können.
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Das
Verfahren dient dazu, durch den Einsatz von Sensoren und/oder Elektroden
die Nutzbarkeit, den Komfort oder den Funktionsumfang einer Prothese
oder einer Orthese zu verbessern. In dem Verfahren werden verschiedene
Sensoren und/oder Elektroden eingesetzt, um Informationen über
die Prothese oder Orthese, über die Prothesen- oder Orthesenanpassung
an den Körper des Nutzers und über die körperliche
Verfassung des Nutzers zu sammeln. Das Verfahren beinhaltet die
Aufbereitung der Rohsignale oder Daten von den Sensoren oder Elektroden
in einer Kommunikationseinheit und die Speicherung der konditionierten
Daten und/oder Signale. Die Kommunikationseinheit steht über
eine Funkverbindung im Kontakt mit einem Computer, welcher die Benutzerschnittstelle
zwischen dem Nutzer und den sensorisch ermittelten Daten darstellt.
Das Verfahren nutzt zudem eine Telekommunikationsverbindung zwischen
dem Computer und einem übergeordneten System, wobei zu
dem übergeordneten System Ärzte, Orthopäden
oder auch Softwareentwickler gehören können. Das
Verfahren beinhaltet die softwaregestützte Berechnung von
Handlungsempfehlungen für den Prothesen- oder Orthesennutzer
und die Kommunikation dieser Handlungsempfehlungen über
eine Benutzerschnittstelle an den Benutzer. Das Verfahren kann auch
die erste Umsetzung ei nes auf dem Computer erstellten Therapieplans
mit Therapieanweisungen, das Speichern der Therapieanweisungen in
der Kommunikationseinheit und die Übermittlung von Therapiesignalen
von der Kommunikationseinheit an Stimulationselektroden oder Aktoren umfassen.
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Das
Verfahren zum Überwachen einer Prothese oder Orthese und
zur Umsetzung eines Therapieplans beinhaltet ferner, dass die Handlungsempfehlungen
von dem Computer durch Abgleich mit einem auf dem Computer abgespeicherten
Benutzerprofil verfeinert und/oder an den Anwender angepasst werden.
Da Prothesen und Orthesen typischerweise individuell für
Nutzer angefertigt werden und körperliche Konstellationen
von Nutzern weiten Variationen unterliegen, muss das Verfahren individuell an
den jeweiligen Nutzer angepasst werden. Die Anpassung geschieht
idealerweise interaktiv zwischen dem Nutzer und dem Prothesen- oder
Orthesensystem. Durch die interaktive Anpassung und Verfeinerung
des Verfahrens wird das Verfahren selbst kontinuierlich verbessert
und nach einer Einlernphase stellt sich ein signifikanter Nutzwert
für den Nutzer ein.
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Gemäß einer
günstigen Ausbildung des Verfahrens erfassen die Sensoren
und/oder Elektroden im Zusammenhang mit der Prothese oder Orthese wenigstens
eine Temperatur, wenigstens eine Hautfeuchte, wenigstens eine Aktivität,
wenigstens eine Beschleunigung, wenigstens einen Druck, wenigstens
eine Wärmeleitfähigkeit, wenigstens ein elektrisches
Potenzial und/oder wenigstens eine Kraft.
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Die
Hauttemperatur und die Hautfeuchte sind Indizien für das
Wohlbefinden der Haut bzw. über Hautirritationen und Fehlanpassungen
der Prothese oder Orthese. Deshalb können diese Parameter
in dem Verfahren erfasst und in die Auswertung einbezogen werden. Über
Temperaturdifferenzmessungen an der Innenseite und der Außenseite
eines Polsters der Prothese oder Orthese kann indirekt über
die Isolierwirkung auf den Verschleiß des Polsters geschlossen
werden.
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Schlussfolgerungen
auf der Basis einzelner Daten, wie zum Beispiel Temperaturdifferenzen,
erweisen sich in der Praxis mitunter fehlerbehaftet. Deshalb werden
in dem Verfahren mehrere Indizien gesamtheitlich betrachtet und
aus der gesamtheitlichen Betrachtung werden Schlussfolgerungen getroffen.
Ein wichtiges Indiz zum Abnutzungsgrad einer Prothesen- oder Orthesenkomponente
ist die Dauer ihrer Benutzung. Der aktive Ein satz der Prothese oder
der Orthese wird deshalb in dem Verfahren durch Sensoren erfasst
und in die Auswertung mit einbezogen.
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Des
Weiteren kann die Intensität von Aktivitäten beispielsweise
durch Beschleunigungsmessung bestimmt werden. Der Anliegedruck einer
Prothese oder einer Orthese an einem Körperteil muss in einem
bestimmten günstigen Bereich liegen, um einerseits die
gute Befestigung der Prothese oder Orthese zu gewährleisten
und andererseits um eine komfortable Anwendung zu ermöglichen.
Unter anderem aus diesem Grund können bei einem Ausführungsbeispiel
des Verfahrens Druckmessungen durchgeführt und in die Bewertung
einbezogen werden.
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In
einer Prothese oder einer Orthese treten Kräfte auf, die
beispielsweise zu einer Verbiegung von Komponenten führen
können. Diese Kräfte können mit Kraftsensoren
erfasst werden und in dem Verfahren kann die Einhaltung gewünschter
Kräftebereiche überwacht werden. Ferner können über
die Stimulationselektroden oder Aktoren Muskeln angeregt und/oder
trainiert werden. Weitere Indizien, die Hinweise auf das Wohlbefinden
eines Prothesen- oder Othesennutzers geben, sind die elektrischen Potenziale
auf der Haut. Diese Potenziale können mit Elektroden erfasst
und in dem Verfahren verarbeitet werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsvariante des Verfahrens überträgt
die Kommunikationseinheit zu den Sensoren, Elektroden, Stimulationselektroden
und/oder Aktoren drahtlos und/oder drahtgebunden Daten und/oder
Signale. Das Verfahren verwendet eine Mehrzahl von Sensoren, Elektroden,
Stimulationselektroden und/oder Aktoren. Dabei hat es sich als günstig
erwiesen, die Daten und Signale der verschiedenen Sensoren, Elektroden,
Stimulationselektroden und/oder Aktoren zunächst an einem
Ort, in der Kommunikationseinheit, zusammenzuführen, aufzubereiten,
und zwischenzuspeichern, bevor die Daten zur Weiterverarbeitung
an den Computer weitergeleitet werden.
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Die
vorliegende Erfindung soll nun anhand einer Figur näher
erläutert werden.
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1 zeigt
ein Prothesen- oder Orthesensystem 1 mit einer Prothese 2,
Sensoren 3, einer Kommunikationseinheit 4, einer
Funkverbindung 11 zwischen der Kommunikationseinheit 4,
einem Computer 10 und einer Telekommunikationseinheit 12 von
dem Computer 10 zu einem externen Computer oder zu dem
Internet. Die Prothese 2 ist in dem dargestellten Beispiel
eine Oberschenkelprothese. In anderen, nicht dargestellten Fällen
kann die Erfindung auch eine andere Prothese eines Unterschenkels
oder eines Armes oder eine Orthese betreffen, die wiederum beispielsweise
eine Schiene für eine Extremität oder ein Korsett
sein kann. Die Prothese oder die Orthese besteht zum großen
Teil aus mechanisch starren Komponenten. Es können aber auch
Gelenke oder motorisch bewegte Gelenke vorgesehen sein.
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Zur
Befestigung der dargestellten Beinprothese am Oberschenkelstumpf
ihres Trägers ist ein elastisches Prothesenfutter in Form
eines Liners oder einer Bandage 7 vorgesehen. In dem dargestellten
Beispiel ist die Berührung der Bandage 7 mit der Haut
des Trägers vorgesehen, da dadurch eine gute Haftung der
Prothese am Oberschenkelstumpf erreicht wird. Die Art der Ausbildung
der Bandage 7 hängt von der konkret verwendeten
Prothese oder Orthese ab.
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In
der Bandage 7 oder an einer der Oberflächen der
Bandage 7 sind Sensoren 3 vorgesehen, die die
Köpertemperatur des Trägers, die Temperaturdifferenz
zwischen der Innenseite und der Außenseite der Bandage 7,
die Feuchte der Bandage 7, den Kontaktdruck zwischen Prothese 2 und
Körperteil, Stoffwechselprodukte des Körpers oder
weitere nutzbare physiologische Kenngrößen über
den Träger messen.
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Die
Sensoren 3 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über
drahtgebundene Schnittstellen 6 mit der Kommunikationseinheit 4 verbunden,
wo die Daten der Sensoren 3 gesammelt aufbereitet, in einer
ersten Stufe verarbeitet und gespeichert werden können.
In anderen, nicht dargestellten Ausführungen kommen auch
drahtlose Schnittstellen zum Einsatz.
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Auf
der Kontaktfläche der Bandage 7 mit der Haut können
auch Elektroden vorgesehen sein, die zur Ermittlung von Oberflächenpotenzialen
auf der Haut verwendet werden. Die Elektroden können auch
Stimulationselektroden sein, die aus therapeutischen Gründen
eine Stimulation der Muskeln, der Gefäße oder
der Haut im Amputationsstumpf bewirken können. Zur Stimulation
können auch Aktoren eingesetzt werden, die eine mechanische,
eine thermische, eine chemische oder eine sonstige Stimulation ausführen.
Elektroden und Aktoren werden wie die Sensoren 3 über
Kommunikationsschnittstellen 6 mit der Kommunikationseinheit 4 verbunden. Über die
Messung von Nervensignalen ist auch die nervensignalgesteuerte motorische
Bewegung der Prothese 2 möglich (nicht dargestellt).
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Sensoren 3,
für deren Funktion keine unmittelbare Nähe zum
Körper des Trägers erforderlich ist, werden vorzugsweise
unter Vermeidung langer Anschlusswege direkt in der Kommunikationseinheit 4 vorgesehen.
Solche Sensoren 3 können beispielsweise Beschleunigungssensoren
oder andere Aktivitätssensoren sein, die zur Ermittlung
eines Nutzungsmodus verwendet werden. Die Kommunikationseinheit 4 weist
eine Energieversorgung 5 auf, die sowohl die Kommunikationseinheit 4 als
auch die Sensoren 3 die Elektroden, Stimulationselektroden und/oder
Aktoren mit Energie versorgt. Die Energieversorgung 5 kann
eine Batterie oder ein Akkumulator sein. Vorzugsweise wird ein Lithiumakkumulator mit
einer geringen Masse und einer hohen Energiedichte verwendet. Das
Prothesen- oder Orthesensystem weist eine Funkverbindung 11 zu
einem Computer 10 auf. Diese Funkverbindung 11 ist
in dem dargestellten Beispiel eine WLAN-Verbindung. In anderen,
nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Funkverbindung 11 auch
eine Bluetoothverbindung oder eine andere elektromagnetische Verbindung
sein.
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Der
Computer 10 ist in dem dargestellten Beispiel ein Smartphone.
In anderen Ausführungen kann er aber auch ein PDA oder
ein anderer geeigneter tragbarer Computer sein. In dem Computer 10 werden
die gemessenen und von der Kommunikationseinheit 4 aufbereiteten
Daten in einer nächsten Stufe weiterverarbeitet, zur Darstellung
für den Nutzer aufbereitet, und der Computer 10 ermöglicht
seinem Nutzer den interaktiven Einfluss auf die Auswertung der Daten
oder auf den Therapieplan. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
sendet der Computer 10 Therapiepläne mit Therapieanweisungen
oder auch weitere Stellgrößen an die Prothese oder
Orthese, die deren Funktion beeinflussen. Auf diese Weise können
zum Beispiel Größeneinstellmechanismen betätigt
werden.
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Der
Computer 10 verfügt zudem über eine Telekommunikationsverbindung 12, über
welche eine Kommunikation mit externen Personen, wie zum Beispiel Ärzten
oder Orthopäden, und mit dem Internet möglich
ist. Über die Telekommunikationsverbindung 12 ist
beispielsweise das automatische Versenden von Ersatzteilbestellungen
bei fortgeschrittenem Verschleiß eines Teiles der Prothese
möglich. Des Weiteren ist über diese Verbindung
eine interaktive Ferndiagnose und Fernhilfe möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007035409
A1 [0003]
- - WO 2004/004601 A3 [0004]