CH687908A5

CH687908A5 - A process for preparing a Kniegelenkprthese.

Info

Publication number: CH687908A5
Application number: CH64194A
Authority: CH
Inventors: Gerd Dipl-Ing Heckel
Original assignee: Carbontec Gmbh
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 1997-03-27
Also published as: DE19506912C2; DE19506912A1

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kniegelenkorthese nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a method for producing a knee joint orthosis according to the preamble of claim 1.

Derartige Kniegelenkorthesen sind in den verschiedensten, den jeweiligen Anforderungen entsprechenden Ausführungsformen erhältlich. Am häufigsten sind Hartschalenorthesen verbreitet, bei denen Oberschenkel- und Unterschenkelschalen über monozentrische oder polyzentrische Gelenke miteinander verbunden sind. Bei einer beispielsweise mit der EP-A 0 567 673 bekannt gewordenen Kniegelenkorthese sind Ober- und Unterschenkelteil mit Bandagen am Ober- bzw. Unterschenkel befestigt und mittels zwei sich seitlich gegenüberliegenden Gelenkschienen gelenkig miteinander verbunden, wobei die Gelenkschienen teleskopartig längenveränderlich ausgebildet sind. Eine Dorsalierung des Unterschenkels über die Rückverlagerung der Gelenkschienen bewirkende Einrichtung besteht aus einem längenveränderlich ausgebildeten Zuggurt, der um die beiden Gelenkschienen herumgeführt ist. Um einen besseren Halt und eine bessere Anpassung an die anatomischen Verhältnisse zu erreichen, weist das Oberschenkelteil eine Kondy-lenbettung auf, die durch einen verformbaren Bereich gebildet wird. Der verformbare Bereich kann aus Silikonmasse bestehen oder mit Gas oder Flüssigkeit gefüllt sein. Such knee joint orthoses are available in a wide variety of embodiments that meet the respective requirements. Hard shell orthoses are most common, in which the thigh and lower leg shells are connected to one another via monocentric or polycentric joints. In a knee joint orthosis which has become known, for example, from EP-A 0 567 673, the upper and lower leg parts are fastened to the upper and lower leg with bandages and are connected to one another in an articulated manner by means of two mutually opposite joint rails, the joint rails being telescopically variable in length. A dorsaling of the lower leg by moving the articulated rails backwards consists of a variable-length pull strap that is guided around the two articulated rails. In order to achieve a better hold and a better adaptation to the anatomical conditions, the thigh part has a condyle bed, which is formed by a deformable area. The deformable area can consist of silicone compound or can be filled with gas or liquid.

Mit derartigen Massnahmen sollen konfektionierte Hartschalenorthesen verbessert werden, wodurch jedoch nicht unerhebliche Mehrkosten entstehen können. Individuell nach einem Gipsabdruck hergestellte Orthesen sitzen und halten besser und sind darum den konfektionierten vorzuziehen. Aus der Zeitschrift «Orthopädie-Technik», 3/92, Seite 228, ist eine aus Carbonfaser individuell angefertigte Kniegelenkorthese bekannt. Bei der Herstellung einer solchen Orthese wird ein die anatomische Form des Kniegelenkes darstellender Gipsabdruck unter Einbezug der angepassten mechanischen Gelenke mit Carbonfasern und Harzen umlaminiert. Nach der Aushärtung wird das Laminat durch Schleifen verputzt. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass keine in Serie gefertigten Teile verwendet werden können, da praktisch jede Orthese in eine andere, individuell angepasste Form gebracht werden muss. Das bedingt eine relativ lange Herstellungsdauer, die bis zu fünfzehn Stunden betragen kann. Da es sich bei den verwendeten Harzen um duroplastische Harze handelt, ist eine nachträgliche Korrektur der Form bei auftretenden anatomischen Veränderungen nicht mehr möglich. Such measures are intended to improve assembled hard-shell orthoses, but this can result in not inconsiderable additional costs. Orthoses made individually from a plaster cast sit and hold better and are therefore preferable to the assembled ones. A knee joint orthosis made individually from carbon fiber is known from the magazine “Orthopädie-Technik”, 3/92, page 228. In the manufacture of such an orthosis, a plaster cast representing the anatomical shape of the knee joint is re-laminated with carbon fibers and resins, taking into account the adapted mechanical joints. After curing, the laminate is plastered by sanding. The disadvantage of this method is that no mass-produced parts can be used, since practically every orthosis has to be brought into a different, individually adapted shape. This requires a relatively long production time, which can be up to fifteen hours. Since the resins used are thermosetting resins, it is no longer possible to subsequently correct the shape when anatomical changes occur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei welchem vorstehend erwähnte Nachteile vermieden werden. The invention has for its object to propose a method of the type mentioned, in which the disadvantages mentioned above are avoided.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Hierbei werden zwei dem Ober- und Unterschenkel zugeordnete Platten aus warmverformbaren Kunststoff auf eine durch einen Gipsabdruck gegebene, in die Plattenebene abgewickelte Form zugeschnitten und auf eine Verformungstemperatur erwärmt. Die erwärmten zugeschnittenen Platten werden am Gipsabdruck angeformt und mit Bandagen befestigt, wobei ein Ober- und ein Unterschenkelteil gebildet wird. Am Gipsabdruck werden Gelenkadapter für die Befestigung von Gelenken angebracht, an welchen Gelenkarme aus warmverformbaren Kunststoff vorgesehen sind, die nach Erwärmung am Ober- und Unterschenkelteil angeformt und durch Bandagen festgelegt werden. Nach dem Erkalten werden die Bandagen entfernt. This object is achieved by the invention specified in claim 1. Here, two plates of the thermoformable plastic assigned to the upper and lower leg are cut to a shape given by a plaster cast and unwound into the plane of the plate and heated to a deformation temperature. The heated, cut panels are molded onto the plaster cast and fastened with bandages, forming an upper and a lower leg part. Joint adapters for fastening joints are attached to the plaster cast, on which joint arms made of thermoformable plastic are provided, which are formed on the upper and lower leg part after heating and are fixed by bandages. After cooling, the bandages are removed.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, dass die Herstellung einer Kniegelenkorthese beträchtlich vereinfacht wird, da das hergestellte Modell nicht mehr mit Carbonfasern und Harzen umlaminiert werden muss und nach dem Erkalten das zeitraubende Abschleifen entfällt. Die Fertigungszeit verkürzt sich dadurch auf ca. drei bis vier Stunden. Durch die Anwendung genormter Plattengrössen können Bausätze erstellt werden, die im wesentlichen zwei Platten für Ober-und Unterschenkelteil, zwei Dekorplatten, ein Paar Gelenke und ein Klebemittel aufweisen. Durch eine derartige Rationalisierungsmassnahme können zusätzlich Kosten gespart werden. The advantages achieved by the invention are, in particular, that the manufacture of a knee joint orthosis is considerably simplified, since the model produced no longer has to be laminated with carbon fibers and resins, and the time-consuming grinding process is no longer necessary after cooling. The production time is reduced to about three to four hours. By using standardized plate sizes, kits can be created which essentially have two plates for the upper and lower leg part, two decorative plates, a pair of joints and an adhesive. Such a rationalization measure can also save costs.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Anwendung des vorgeschlagenen Materials, da dadurch bei auftretenden anatomischen Veränderungen eine Neuanpassung von Ober- bzw. Unterschenkelteil an die veränderte Form ermöglicht wird. A further advantage lies in the use of the proposed material, since in this way a readjustment of the upper or lower leg part to the changed shape is made possible when anatomical changes occur.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht der an einem Bein befestigten erfindungsgemässen Kniegelenkorthese, 1 is a side view of the knee joint orthosis according to the invention fastened to a leg,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Kniegelenkorthese gemäss Fig. 1, 2 shows a front view of the knee joint orthosis according to FIG. 1,

Fig. 3 eine Ansicht eines Gelenkes der Kniegelenkorthese, 3 is a view of a joint of the knee brace,

Fig. 4 einen Schnitt des Gelenkes gemäss der Linie IV—IV in Fig. 3 in grösserem Massstab, und Fig. 4 shows a section of the joint along the line IV-IV in Fig. 3 on a larger scale, and

Fig. 5, 6 und 7 perspektivische Darstellungen einiger Arbeitsgänge des Herstellungsverfahrens der Kniegelenkorthese. 5, 6 and 7 are perspective views of some operations of the manufacturing process of the knee joint orthosis.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Oberschenkelteil und mit 2 ein Unterschenkelteil bezeichnet, die durch Gelenke 3 miteinander verbunden sind. Die nachstehend anhand der Fig. 3 und 4 näher beschriebenen Gelenke 3 sind beispielsweise polyzentrische Gelenke, mit welchen die Abrollbewegung eines Kniegelenkes annähernd erreicht werden kann. An den Gelenken 3 sind Gelenkarme 4, 5 vorgesehen, die mit dem Ober- bzw. Unterschenkelteil 1, 2 verbunden sind. Zwecks Verstärkung sind am Ober- und Unterschenkelteil 1, 2 Brückenelemente 6, 7 in Form von Verbindungsstreifen befestigt, die sich zwischen den Enden der Gelenkarme 4, 5 erstrecken, wobei gabelförmig ausgebildete Enden 6.1 des oberen Brückenelementes 6 die Enden der oberen Gelenkarme 4 umfassen. Die Enden 7.1 des unteren Brückenelementes 7 sind abgeschrägt und liegen an den die gleiche Abschrägung aufweisenden Enden der unteren Gelenkarme 5 an. Ober- und Unterschenkelteil 1, 2 sind an der 1 and 2, 1 denotes a thigh part and 2 a lower leg part, which are connected by joints 3. The joints 3 described in more detail below with reference to FIGS. 3 and 4 are, for example, polycentric joints with which the rolling movement of a knee joint can be approximately achieved. At the joints 3 articulated arms 4, 5 are provided, which are connected to the upper or lower leg part 1, 2. For the purpose of reinforcement, bridge elements 6, 7 in the form of connecting strips are attached to the upper and lower leg part 1, 2, which extend between the ends of the articulated arms 4, 5, fork-shaped ends 6.1 of the upper bridge element 6 encompassing the ends of the upper articulated arms 4. The ends 7.1 of the lower bridge element 7 are chamfered and abut the ends of the lower articulated arms 5 which have the same chamfer. Upper and lower leg part 1, 2 are on the

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Rückseite des Ober- bzw. Unterschenkels offen, so dass insbesondere der Bereich der Kniekehle freigehalten wird. Wenn wegen anatomischer Gegebenheiten erforderlich, können an den Längsseiten des Ober- und Unterschenkelteiles 1, 2 Ausnehmungen bzw. Einbuchtungen 8, 9 angebracht werden. Das Ober- und Unterschenkelteil 1, 2, die Gelenkarme 4, 5 und die Brückenelemente 6, 7 bestehen aus einem warmverformbaren Kunststoff, insbesondere einem mit der DE-A 4 316 442 bekanntgewordenen faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff. Dieser Kunststoff kann in Platten bestimmter Grösse und Dicke hergestellt werden, die für die Anfertigung von Kniegelenkorthesen besonders geeignet sind. Am Ober- und Unterschenkelteil 1, 2 sind Klettverschlüsse 10 vorgesehen, mit welchen die Kniegelenkorthese an einem Bein befestigt werden kann. Mit 11 ist ein nach einem Bein individuell hergestelltes Modell (in der Praxis meist ein Gipsabdruck; es kann allerdings auch Polyurethan oder Holz als Modellwerkstoff verwendet werden) bezeichnet, mit dessen Hilfe, wie nachstehend näher beschrieben, die Kniegelenkorthese angefertigt wird. Back of the upper or lower leg open, so that especially the area of the hollow of the knee is kept free. If necessary due to anatomical conditions, 1, 2 recesses or indentations 8, 9 can be made on the long sides of the upper and lower leg part. The upper and lower leg part 1, 2, the articulated arms 4, 5 and the bridge elements 6, 7 consist of a thermoformable plastic, in particular a fiber-reinforced thermoplastic plastic which has become known from DE-A 4 316 442. This plastic can be produced in plates of certain sizes and thicknesses, which are particularly suitable for the manufacture of knee braces. On the upper and lower leg part 1, 2 Velcro fasteners 10 are provided, with which the knee joint orthosis can be attached to one leg. The number 11 denotes a model that is individually made according to one leg (usually a plaster cast in practice; however, polyurethane or wood can also be used as a model material), with the aid of which the knee joint orthosis is produced, as described in more detail below.

Gemäss Fig. 3 und 4 ist der obere Gelenkarm 4 zwischen zwei erste Zahnsegmentplatten 20 und der untere Gelenkarm 5 zwischen zwei zweite Zahnsegmentplatten 21 angeordnet und mit diesen verbunden, wobei die an den Zahnsegmentplatten 20, 21 vorgesehenen Zahnsegmente 22, 23 miteinander im Eingriff stehen. Die Zahnsegmentplatten 20, 21 und die Gelenkarme 4, 5 sind drehbar auf Distanzhülsen 24 gelagert, die mit einem einen Flansch 24.1 aufweisenden Ende fest auf einer ersten Lagerplatte 25 sitzen. Die Distanzhülsen 24 weisen Innengewinde für die Aufnahme von Flachkopfschrauben 26 auf, wobei im Flachkopf Bohrungen 27 vorgesehen sind. Mittels der Flachkopfschrauben 26 sind die Distanzhülsen 24 mit einer zweiten Lagerplatte 28 verschraubt, wobei die Distanzhülsen 24 derart bemessen sind, dass genügend Spiel für die Drehbewegung der Gelenkarme 4, 5 vorhanden ist. Der Drehwinkel der Gelenke 3 ist durch die Zahnsegmente 22, 23 begrenzt, wobei die dünnen Linien die bei gebeugtem Knie maximal erreichbare Stellung der Gelenkarme 4, 5 darstellt (Fig. 3). 3 and 4, the upper articulated arm 4 is arranged between two first toothed segment plates 20 and the lower articulated arm 5 between two second toothed segment plates 21 and connected to them, the toothed segments 22, 23 provided on the toothed segment plates 20, 21 being in engagement with one another. The toothed segment plates 20, 21 and the articulated arms 4, 5 are rotatably mounted on spacer sleeves 24 which are seated on a first bearing plate 25 with an end having a flange 24.1. The spacer sleeves 24 have internal threads for receiving flat head screws 26, bores 27 being provided in the flat head. The spacer sleeves 24 are screwed to a second bearing plate 28 by means of the flat-head screws 26, the spacer sleeves 24 being dimensioned such that there is sufficient play for the rotary movement of the articulated arms 4, 5. The angle of rotation of the joints 3 is limited by the toothed segments 22, 23, the thin lines representing the maximum position of the articulated arms 4, 5 that can be achieved when the knee is bent (FIG. 3).

Bei der Herstellung der Kniegelenkorthese wird wie folgt verfahren: The procedure for producing the knee joint orthosis is as follows:

In einem ersten Verfahrensschritt wird eine dem Oberschenkel und eine dem Unterschenkel zugeordnete Platte P aus vorstehend beschriebenem Material beispielsweise durch Sägen mit einem geeigneten Werkzeug W (Fig. 5) auf eine durch das hergestellte Modell (den Gipsabdruck) 11 gegebene, in die Plattenebene abgewickelte Form zugeschnitten. Sodann werden die zugeschnittenen Platten auf eine Temperatur erwärmt, die eine Verformung ermöglicht. Die Erwärmung kann hierbei in einem Umluftofen oder einem Wärmeschrank bei einer Temperatur von annähernd 170° während einer Dauer von ungefähr 20 min. stattfinden. Die erwärmten zugeschnittenen Platten werden danach am hergestellten Modell (Gipsabdruck) 11 angeformt und mit Bandagen befestigt, wobei das Ober- In a first method step, a plate P made of the material described above, which is assigned to the thigh and a lower leg, is cut, for example by sawing with a suitable tool W (FIG. 5), into a shape given by the model produced (the plaster cast) 11 and unwound into the plane of the plate tailored. The cut panels are then heated to a temperature that allows deformation. The heating can be carried out in a forced air oven or in a heating cabinet at a temperature of approximately 170 ° for a period of approximately 20 minutes. occur. The heated, cut plates are then molded onto the model produced (plaster cast) 11 and fastened with bandages, the upper

und Unterschenkelteil 1, 2 gebildet wird. Sodann werden am hergestellten Modell (Gipsabdruck) 11 nicht dargestellte Gelenkadapter angebracht, die je zwei Gewindebolzen aufweisen, an welchen die po-lyzentrischen Gelenke 3 nach Entfernung der Flachkopfschrauben 26 (Fig. 3, 4) befestigt werden. Danach werden mittels eines Föns F mit Spezialdüse die Gelenkarme 4, 5 erwärmt (Fig. 6), am Oberbzw. Unterschenkelteil 1, 2 angeformt und durch Bandagen festgelegt. Um einen besseren Halt zu erreichen, kann das Anformen der Gelenkarme 4, 5 durch örtliches Erwärmen mittels eines Föns mit feiner Düse unterstützt werden. Dann werden die Brückenelemente 6, 7 entsprechend den Abständen zwischen den Enden der oberen bzw. unteren Gelenkarme 4, 5 zugeschnitten, erwärmt, am Oberbzw. Unterschenkelteil 1, 2 angeformt und festbandagiert. Nach der Aushärtung werden die Bandagen entfernt und nach Abnahme der Orthese vom Gipsabdruck 11 die Klettverschlüsse 10 befestigt. and lower leg part 1, 2 is formed. Then 11 articulated adapters, not shown, are attached to the manufactured model (plaster cast), each of which has two threaded bolts, to which the polycentric joints 3 are attached after removal of the pan head screws 26 (FIGS. 3, 4). Then the articulated arms 4, 5 are heated by means of a hair dryer F with a special nozzle (FIG. 6). Lower leg part 1, 2 molded and fixed by bandages. In order to achieve a better hold, the shaping of the articulated arms 4, 5 can be supported by local heating using a hair dryer with a fine nozzle. Then the bridge elements 6, 7 are cut according to the distances between the ends of the upper and lower articulated arms 4, 5, heated, on the upper or Lower leg part 1, 2 molded and bandaged. After hardening, the bandages are removed and, after the orthosis has been removed from the plaster cast 11, the Velcro fasteners 10 are attached.

Um eine schönere Oberfläche der Kniegelenkorthese zu erhalten, können zusammen mit den Platten für die Formung des Ober- und Unterschenkelteiles 1, 2 Dekorplatten aus gleichem Material zugeschnitten, erwärmt und unter Abdeckung der Gelenkarme 4, 5 und der Brückenelemente 6, 7 am Ober- bzw. Unterschenkelteil 1, 2 angeformt werden. In order to obtain a more beautiful surface of the knee joint orthosis, together with the plates for shaping the upper and lower leg part 1, 2 decorative plates made of the same material can be cut, heated and covered with the articulated arms 4, 5 and the bridge elements 6, 7 on the upper and Lower leg part 1, 2 are molded on.

Eine weitere Verbesserung kann durch Feinanfor-mung erzielt werden (Fig. 7). Hierbei wird der komplette Orthesenaufbau nach Aushärtung und Entfernung der Bandagen in einem durchsichtigen mit einem Klebemittel abdichtbaren Silikonvakuumbeutel B verpackt und ein Vakuum erzeugt, zu welchem Zweck der Beutel B über einen Schlauch S mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Nach Erwärmung der Orthesenteile mittels eines Föns durch den Beutel B hindurch und der anschliessenden Erkaltung kann der Evakuiervorgang beendet und die Orthese aus dem Beutel B herausgenommen werden. A further improvement can be achieved by fine shaping (Fig. 7). After the bandages have hardened and removed, the complete orthotic structure is packaged in a transparent silicone vacuum bag B that can be sealed with an adhesive, and a vacuum is generated, for which purpose the bag B is connected to a vacuum pump via a hose S. After the orthosis parts have been heated through the bag B by means of a hair dryer and the subsequent cooling, the evacuation process can be ended and the orthosis can be removed from the bag B.

Bei diesem Verfahren kann dem mit der Anfertigung der Kniegelenkorthese betrauten Fachmann ein Bausatz zur Verfügung gestellt werden, der im wesentlichen zwei Platten für Ober- und Unterschenkelteil, zwei Dekorplatten, ein Paar Gelenke, zwei Brückenelemente und ein Klebemittel aufweist, wobei die Grösse und Dicke der Platten genormt ist. With this method, a kit can be made available to the person skilled in the art of producing the knee joint orthosis, which essentially has two plates for the upper and lower leg part, two decorative plates, a pair of joints, two bridge elements and an adhesive, the size and thickness of the Plates is standardized.

Mit dem Klebemittel (Glumet) können die vollständig ausgeformten Teile der Kniegelenkorthese fest miteinander verbunden werden. Ebenfalls können die entsprechend geformten Dekorplatten auf die Ober- und Unterschenkelteile mit solchem Klebemittel dauerhaft verbunden werden. With the adhesive (Glumet) the fully formed parts of the knee joint orthosis can be firmly connected. The correspondingly shaped decorative panels on the upper and lower leg parts can also be permanently bonded with such adhesive.

Claims

1. Method for producing a knee joint orthosis which consists of an upper and a lower leg part (1, 2) which are connected to one another by means of joints (3) and which can be produced individually according to a model (11), characterized by the following method steps,

a) that one to the thigh and one to the

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The lower leg-associated plate (P) is cut from thermoformable plastic to a shape given by the manufactured model (11) and unwound into the plane of the plate,

b) that the cut plates are heated to a predetermined temperature which enables deformation,

c) that the heated, cut plates are molded onto the model (11) produced and fastened with bandages, thus forming an upper and lower leg part (1, 2),

d) that the hinge adapter is attached to the manufactured model (11) and the joints (3) are fastened to it,

e) that the articulated arms (4, 5) provided on the joints (3) are made of heat-formable plastic and then molded onto the upper and lower leg part (1, 2) and fixed by bandages, and f) that the bandages are removed after cooling .

2. The method according to claim 1, characterized in that the model (11) is a plaster cast.

3. The method according to claim 1, characterized in that the articulated arms (4, 5) are heated by means of a hair dryer and are additionally locally heated and molded after molding by a fine warm air jet.

4. The method according to claim 1, characterized in that bridge elements (6, 7) in the form of connecting strips made of thermoformable plastic after heating between the ends of the articulated arms (4, 5) extending on the upper and lower leg part (1, 2) will.

5. The method according to claim 4, characterized in that fork-shaped ends (6.1) of an upper bridge element (6) include the ends of upper articulated arms (4) during molding.

6. The method according to claim 4, characterized in that bevelled ends (7.1) of a lower bridge element (7) bear against the same beveled ends of lower articulated arms (5) during molding.

7. The method according to claim 4, characterized in that together with the plates for shaping the upper and lower leg part (1, 2) decorative plates made of thermally deformable plastic cut to the same shape and after heating on the upper and lower leg part (1, 2) are molded under cover of the articulated arms (4, 5) and the bridge elements (6, 7).

8. The method according to claim 7, characterized in that the thermoformable plastic is a fiber-reinforced thermoplastic.

9. The method according to claim 7, characterized in that the heating of the plates in a forced air oven or heating cabinet at a temperature of approximately 170 ° for a period of approximately 20 min. takes place.

10. The method according to claim 7, characterized in that the complete orthotic structure is packed in a silicone vacuum bag (B) and a fine shaping is carried out while creating a vacuum while simultaneously heating the orthotic parts.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermoformable plastic is a fiber-reinforced thermoplastic.

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the individual parts of the complete orthotic structure are connected after the corresponding molding with plastic adhesive.

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