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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie eines Patienten mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Bettpflichtige Patienten, insbesondere solche mit neurologischen Beeinträchtigungen nach beispielsweise einem Schlaganfall, nach Schädelhirntraumata und/oder einer Querschnittslähmung, profitieren nachweislich von einer zeitnah einsetzenden Bewegungstherapie zur Verbesserung ihrer motorischen aber auch ihrer neurologischen Fähigkeiten. Der Erfolg einer solchen Bewegungstherapie hängt dabei stark von den individuellen Umständen jedes einzelnen Patienten ab und kann insbesondere bei Patienten im Frühstadium ihres Genesungsprozesses sehr schwer abgeschätzt bzw. evaluiert werden. So können beispielsweise zwei Schlaganfallpatienten, welche eine vergleichbare körperliche Einschränkung und vergleichbare klinische Befunde z.B. in der MRT Bildgebung aufweisen, sich bei vergleichbarer Intervention (z.B. 3 Wochen Rehabilitations-Therapie für jeweils 1 Stunde an 5 Tagen die Woche) vollkommen unterschiedlich erholen. Patienten, welche sich nicht erholen, werden klassischerweise „non-Responders“ genannt, wohingegen Patienten, welche auf eine Therapie „anspringen“ als sog. „Responder“ bezeichnet werden.
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Insbesondere für neurologische Patienten ist daher die Individualisierung einer Therapie-Intervention so gut wie nicht gegeben, da eine Vorhersage der Wirksamkeit/Nicht-Wirksamkeit zu Beginn der Rekonvaleszenz schwierig ist und die meisten Patienten nur die Therapieform erhalten, die gerade möglich bzw. im jeweiligen Krankenhaus standardisiert ist. Im Gegensatz zu anderen Krankheitsbildern, bei denen statistische oder methodische Verfahren bekannt sind, die eine individuelle Genesungsvorhersage ermöglichen, sind solche Verfahren bei neurologischen Patienten annähernd unbekannt, was dazu führt, dass Therapie-Interventionen, insbesondere eine frühzeitige Bewegungstherapie, nicht patientenindividualisiert angepasst werden kann.
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Die
DE 10 2017 114 290 A1 offenbart beispielsweise lediglich ein Messverfahren zur Bestimmung der Längenverhältnisse, der Position und/oder des Bewegungsradius der unteren Extremitäten eines bettpflichtigen Patienten, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Messverfahrens. Die darin offenbarte Vorrichtung sieht unter anderem einen Kraftsensor vor, welcher die über einen Ausleger und ein Verbindungselement in eine Knie-Orthese eingeleitete Kraft überwacht, ermöglicht jedoch keine individuelle Genesungsvorhersage. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie eines Patienten bereitzustellen, welche es ermöglicht insbesondere Patienten im Frühstadium ihres Genesungsprozesses auf die Erfolgschancen möglicher Therapie-interventionen zu testen, eine individualisierte Therapiestrategie zu entwickeln und den Genesungsprozess auch während der Bewegungstherapie zu verfolgen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich gegenüber Vorrichtungen des Stands der Technik dadurch aus, dass die Steuerungs- und Analyseeinheit eingerichtet ist, das erste Interventionsmittel derart zu steuern, dass eine erste Trajektorie der Bewegung der Extremität des Patienten durch eine Krafteinwirkung des Bewegungsmoduls auf die Extremität des Patienten gestört wird; eine Reaktion auf diese Störung über veränderte Messwerte des wenigstens einen Kraftsensors und/oder des wenigstens einen Winkelsensors gemessen und daraus eine neue, zweite Trajektorie berechnet wird; und aus einem Vergleich der zweiten Trajektorie mit der ersten Trajektorie und/oder einer Soll-Trajektorie neue Steuerparameter zur (weiteren) Steuerung des ersten Interventionsmittels berechnet werden.
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Eine derartige Vorrichtung ermöglicht es vorteilhaft, eine individuelle Ganganalyse bei einem Patienten in der Frühphase der Rehabilitation, insbesondere bei einem bettpflichtigen Patienten, durchzuführen, und deren Ergebnisse automatisch bei einer weiteren (weitergehenden), mit Hilfe des ersten Interventionsmittels, insbesondere mit Hilfe des Rehabilitationsmechanismus durchgeführten, Bewegungstherapie zu berücksichtigen. Zudem kann auch vorteilhaft der Therapieerfolg automatisiert bestimmt werden, wobei bereits geringe, für einen Therapeuten optisch nicht feststellbare, Reaktionen des Patienten auf die, durch das erste Interventionsmittel auf ihn ausgeübten, Störungen detektiert werden.
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Die Störung erfolgt hierbei über das erste Interventionsmittel, insb. den Rehabilitationsmechanismus vorzugsweise in Form von „clamp trials“, also in Form einer Einschränkung des Bewegungsradius, einer Erschwerung der Bewegung und/oder einer Verhinderung der Bewegung. Die Analyse erfolgt durch Messung der dagegen aufgewendeten Kraft durch den Patienten und/oder Bestimmung der Abweichung verschiedener Trajektorien.
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Die Messwerte jedes einzelnen Patienten können dabei vorteilhaft gespeichert und für die eigene individuelle Therapie bzw. die Bestimmung des eigenen Therapieerfolgs als auch für die Generierung eines Datenbestandes an „typischen“ Therapieverläufen herangezogen werden. Aufgrund einer statistischen Auswertung dieser Daten können sich vorteilhaft immer genauere Prognosen über verschiedenen Therapieverläufe erstellen lassen und dies bereits zu einem Zeitpunkt, an dem ein Therapeut/Arzt optisch (noch) keine Veränderung des Zustands des jeweiligen Patienten erkennen kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hat sich bewährt, dass der Rehabilitationsmechanismus wenigstens ein in Wirkverbindung mit den Kniegelenken des Patienten bringbares Kniemodul als Bewegungsmodul aufweist; wobei das Kniemodul wenigstens einen Kraftsensor zur Messung eines Betrags einer Kraft zwischen Kniemodul und einem Kniegelenk des Patienten und/oder wenigstens einen Winkelsensor zur Messung der Richtung der Kraft zwischen Kniemodul und dem Kniegelenk des Patienten umfasst; und/oder ein Fußmodul zur Aufnahme der Füße des Patienten; wobei das Fußmodul wenigstens einen Kraftsensor zur Messung eines Betrags einer Kraft zwischen Fußmodul und einem jeden Fuß des Patienten umfasst. Ein Rehabilitationsmechanismus mit wenigstens einem Kniemodul und/oder Fußmodul als Bewegungsmodul eignet sich insbesondere für die Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie der Beinbewegung eines Patienten, wobei vorteilhaft die vergleichsweise großen Muskelgruppen der Beine involviert sind.
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Erfindungsgemäß bevorzugt ist zudem eine Ausgestaltung, bei der die Vorrichtung wenigstens ein zweites Interventionsmittel zur Wechselwirkung mit dem Patienten umfasst, wobei das zweite Interventionsmittel eingerichtet ist, mit der Steuerungs- und Analyseeinheit (Steuer-)Daten auszutauschen. Ist wenigstens ein zweites Interventionsmittel vorgesehen, so kann der Einfluss verschiedener Therapiekomponenten beziehungsweise Therapiestrategien und -konzepte - z.B. durch Hinzufügung eines oder mehrerer weiterer Reize - auf den Patienten getestet und/oder kontrolliert verändert werden, wodurch sich vorteilhaft automatisiert die für einen Patienten individuell „beste“, effektivste Therapiedurchführung bestimmen lässt.
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Dabei hat es sich bewährt, wenn das zweite Interventionsmittel eingerichtet ist, mit dem Körper des Patienten, insbesondere mit dessen Bein, Kniegelenk und/oder Fuß des Patienten wechselzuwirken. Ein derart eingerichtetes zweites Interventionsmittel ermöglicht vorteilhaft eine direkte mechanische Wechselwirkung mit dem bzw. Einflussnahme auf den Patienten. Das zweite Interventionsmittel kann dazu vorzugsweise entweder direkt am ersten Interventionsmittel, insbesondere am Rehabilitationsmechanismus, oder aber vom ersten Interventionsmittel beabstandet an der Vorrichtung angeordnet sein.
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Dazu kann das zweite Interventionsmittel vorzugsweise ein Mittel zur Erzeugung einer Vibration und/oder ein Mittel zur Durchführung einer Elektromyostimulation sein. Ein derart ausgestaltetes zweites Interventionsmittel ermöglicht vorteilhaft eine mechanische bzw. elektrische oder andersgeartet-externe Muskelstimulation.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann das zweite Interventionsmittel auch ein Mittel zur visuellen Reizerzeugung und/oder ein Mittel zur akustischen Reizerzeugung sein. Dies ermöglicht vorteilhaft einerseits eine visuelle und/oder akustische Stimulation des Patienten, bietet aber andererseits auch die Möglichkeit, dem Patienten eine Art visuelles/akustisches Feedback seiner Leistung zu geben.
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Darüber hinaus hat sich eine Ausgestaltung der Erfindung bewährt, bei der das zweite Interventionsmittel ein Mittel für die planmäßige Gabe einer Medikation ist. Ein Mittel zur planmäßigen Gabe einer Medikation ermöglicht vorteilhaft die kontrollierte Veränderung einer pharmakologischen Intervention beim Patienten. Das Vorsehen eines derart ausgestalteten zweiten Interventionsmittel ermöglicht es zu testen, welche Medikamente (oder welches Weglassen eines Medikaments) den Rehabilitationsverlauf vorteilhaft beeinflussen können, d.h. ob zur Effektivitätssteigerung der Bewegungstherapie z.B. individuell ein anderes Sedierungsmedikament oder ein bestimmter Neurotransmitter wie Serotonin, Noradrenalin oder Dopamin gewählt werden sollte.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung hat sich bewährt, dass die Steuerungs- und Analyseeinheit ein Mittel zur Durchführung einer Elektromyografie umfasst. Umfasst die Steuerungs- und Analyseeinheit ein Mittel zur Durchführung einer Elektromyografie lassen sich vorteilhaft bereits geringe Veränderungen in der elektrischen Muskelaktivität eines Patienten messen, was insbesondere bei bewusstlosen Patienten kurz nach erfolgtem Schlaganfall einen Test des Gesundheitszustands erlaubt.
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Schließlich hat sich eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewährt, bei der die Vorrichtung eine Vorrichtung zur reversiblen Verbindung der Vorrichtung, insbesondere des ersten Interventionsmittels, mit einem Bett, insbesondere mit einem vertikalisierbaren Krankenhausbett, umfasst. Eine Vorrichtung zur reversiblen Verbindung der Vorrichtung, insbesondere des ersten Interventionsmittels, mit einem Bett, insbesondere mit einem vertikalisierbaren Krankenhausbett ermöglicht vorteilhaft die mobile Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. die Nachrüstung gewöhnlicher Betten, insbesondere Krankenhausbetten, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und verringert auf diese Weise vorteilhaft die Anschaffungskosten für Krankenhäuser und/oder Pflegeheime. Eine mögliche Vorrichtung zur reversiblen Verbindung wird beispielsweise in der
DE 10 2018 129 370 A1 der Anmelderin offenbart.
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Diese sowie zusätzliche Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele, auf welche die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, und in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben.
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Darin zeigen schematisch:
- 1 eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht;
- 2 eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Vorrichtung zur reversiblen Verbindung der Vorrichtung mit einem Bett;
- 3 eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und - therapie mit exemplarisch eingezeichneten Trajektorien;
- 4a eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und - therapie mit exemplarisch eingezeichneten Schritthöhen und Beugungswinkeln eines Hüftgelenks;
- 4b eine exemplarische Auftragung der durch die Vorrichtung aus 4a gemessenen Schritthöhen vor und nach erfolgter Störung für einen ersten Fall, bei dem die Schritthöhe vor der Störung größer ist als nach der Störung;
- 4c eine exemplarische Auftragung der durch die Vorrichtung aus 4a gemessenen Schritthöhen vor und nach erfolgter Störung für einen zweiten Fall, bei dem die Schritthöhe vor der Störung kleiner ist als nach der Störung;
- 5a eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und - therapie, wobei die Störung in einer Verhinderung einer Bewegung der Extremität durch die Vorrichtung besteht;
- 5b eine exemplarische Auftragung der vom Patienten auf die Vorrichtung aus 5a ausgeübte und durch sie gemessene Kraft bei einer ungestörten Bewegung der Extremität sowie bei einer gestörten, insbesondere vollständig verhinderten Bewegung der Extremität; und
- 5c eine exemplarische Auftragung eines zu der in den 5a und 5b beispielhaft dargestellten Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie korrespondierenden, Beugungswinkels in Abhängigkeit der Zeit.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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1 zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer Seitenansicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfasst wenigstens ein erstes Interventionsmittel 3 in Form eines Rehabilitationsmechanismus 30, geeignet ausgebildet für eine planmäßig automatisierte Rehabilitationsbewegung der Extremitäten 94, zumindest der Gelenke, Muskeln und Sehnen der Beine 92, eines Patienten 90, mit wenigstens einem in Wirkverbindung mit den Extremitäten 94 des Patienten 90 bringbaren Bewegungsmodul 5. Das Bewegungsmodul 5 umfasst dabei wenigstens einen Kraftsensor 41; 51 zur Messung eines Betrags einer Kraft F(t) zwischen Bewegungsmodul 5 und einer Extremität 94 des Patienten 90 (vgl. auch 3 und 5a) und/oder wenigstens einen Winkelsensor 52 zur Messung der Richtung der Kraft F(t) zwischen Bewegungsmodul 5 und der Extremität 94 des Patienten 90. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfasst darüber hinaus wenigstens eine Steuerungs- und Analyseeinheit 6 zur Steuerung des ersten Interventionsmittels 3 und Analyse einer aus den Ist-Werten des wenigstens einen Kraftsensors 41; 51 und/oder des wenigstens einen Winkelsensors 52 berechneten Trajektorie T1; T2; ... der Bewegung der Extremität 94 des Patienten 90.
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Die Steuerungs- und Analyseeinheit 6 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist dazu eingerichtet, das erste Interventionsmittel 3 derart zu steuern, dass eine erste Trajektorie T1 der Bewegung der Extremität 94 des Patienten 90 durch eine Krafteinwirkung des Bewegungsmoduls 5 auf die Extremität 94 des Patienten 90 gestört wird; eine Reaktion auf diese Störung P über veränderte Messwerte des wenigstens einen Kraftsensors 41; 51 und/oder des wenigstens einen Winkelsensors 52 gemessen und daraus eine neue, zweite Trajektorie T2 berechnet wird; und aus einem Vergleich der zweiten Trajektorie T2 mit der ersten Trajektorie T1 und/oder einer Soll-Trajektorie Tsoll neue Steuerparameter zur (weiteren) Steuerung des ersten Interventionsmittels 3 berechnet werden. Der oder die Kraftsensoren 41; 51 können insbesondere an einem Ausleger des Bewegungsmoduls 5, wie in 1 dargestellt, und/oder in einem Bereich nahe der Füße 91 des Patienten 90, insbesondere an einem Fußmodul 40 des Rehabilitationsmechanismus 30 angeordnet sein (vgl. auch 2 und 3).
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1 zeigt zudem, dass die Vorrichtung 1 bevorzugt auch wenigstens ein zweites Interventionsmittel 7 zur Wechselwirkung mit dem Patienten 90 umfassen kann, wobei das zweite Interventionsmittel 7 vorzugsweise eingerichtet ist, mit der Steuerungs- und Analyseeinheit 6 (Steuer-)Daten auszutauschen. Das zweite Interventionsmittel 7 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, mit dem Körper des Patienten 90, insbesondere mit dessen Bein 92, Kniegelenk 93 und/oder Fuß 91, wechselzuwirken und dadurch beispielsweise eine weitere mechanische Störung P der Bewegung der Extremität 94 durch eine Krafteinwirkung auf die Extremität 94 des Patienten 90 zu erzeugen. Dazu kann das zweite Interventionsmittel 7 insbesondere ein Mittel 71 zur Erzeugung einer Vibration (vgl. 3) und/oder ein Mittel 72 zur Durchführung einer Elektromyostimulation sein. Vorzugsweise in letzterem Fall kann die Steuerungs- und Analyseeinheit 6 dann auch ein Mittel 61 zur Durchführung einer Elektromyografie umfassen, welches vorteilhaft zur Steuerung und Auswertung elektrischer oder anders gearteter externer Muskelstimulationen dient. Das zweite Interventionsmittel 7 kann auch alternativ oder kumulativ, wie gezeigt, ein Mittel 73 zur visuellen Reizerzeugung und/oder ein Mittel 74 zur akustischen Reizerzeugung sein. In einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung kann das zweite Interventionsmittel 7 vorteilhaft auf andere Sinne - Sehsinn und/oder Hörsinn - des Patienten 90 als Störung P einwirken. Insbesondere bei neurologisch geschädigten Patienten 90 kann das Einwirken über verschiedene Sinnesorgane zu einer besseren (Gehirn-)Stimulation führen, was wiederum den Rehabilitationsverlauf vorteilhaft unterstützen kann. Die Vorrichtung 1 kann dann vorteilhaft den Einfluss derartiger, insbesondere akustischer und/oder visueller, Störungen P auf den Patienten 90, wie oben beschrieben, messen und auswerten. Das zweite Interventionsmittel 7 kann schließlich auch alternativ oder kumulativ ein Mittel 75 für die planmäßige Gabe einer Medikation sein. Die Störung P besteht in diesem Fall in einer gezielten Gabe und/oder im gezielten Weglassen einer Medikation, also einer pharmakologischen Intervention. Ein derartiges zweites Interventionsmittel 7 ermöglicht vorteilhaft beispielsweise zu testen, welche Medikamente vor- oder nachteilig für den Genesungsprozess sind, welche Wirkstoffdosen effektiv sind und ob z. B. ein Sedativwechsel oder die Gabe eines bestimmten Neurotransmitters wie Serotonin, Noradrenalin oder Dopamin, den Genesungsprozess (vorzugsweise positiv) beeinflussen kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 kann dabei vorteilhaft Abweichungen im Verhalten des Patienten, insbesondere Abweichungen in dessen Bewegungsablauf, messen, die so gering sind, dass sie einem Therapeuten während einer konventionellen Bewegungstherapie (noch) gar nicht auffallen würden, wodurch die Genauigkeit der gewonnen Ergebnisse vorteilhaft zunimmt.
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In
2 ist eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt, welche eine Vorrichtung 11 zur reversiblen Verbindung der Vorrichtung 1, insbesondere des ersten Interventionsmittels 3, mit einem Bett 80 umfasst. Das Bett 80 kann dabei vorzugsweise ein vertikalisierbares Krankenhausbett sein. Wie in
2 gezeigt, kann die Vorrichtung 1 mit Hilfe einer solchen Vorrichtung 11 zur reversiblen Verbindung mobil ausgestaltet sein und zur Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie mit einem Bett 80 verbunden und nach Beendigung der Analyse bzw. Therapie wieder entfernt werden. Eine mögliche Vorrichtung 11 wird beispielsweise in der
DE 10 2018 129 370.4 der Anmelderin offenbart, auf welche hier bezüglich der Funktionsweise der Vorrichtung 11 vollumfänglich Bezug genommen wird.
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In 2 ist darüber hinaus dargestellt, dass die Vorrichtung 1 als Bewegungsmodul 5 auch einen Rehabilitationsmechanismus 30 aufweisen kann, welcher wenigstens ein in Wirkverbindung mit den Kniegelenken 93 des Patienten 90 bringbares Kniemodul 50 umfasst; wobei das Kniemodul 50 vorzugsweise wenigstens einen Kraftsensor 51 zur Messung eines Betrags einer Kraft F(t) zwischen Kniemodul 50 und einem Kniegelenk 93 des Patienten 90 und/oder wenigstens einen Winkelsensor 52 zur Messung der Richtung der Kraft F(t) zwischen Kniemodul 50 und dem Kniegelenk 93 des Patienten 90 umfasst. Alternativ oder kumulativ kann der Rehabilitationsmechanismus 30 auch ein Fußmodul 40 zur Aufnahme der Füße 91 des Patienten 90 umfassen; wobei das Fußmodul 40 vorzugsweise wenigstens einen Kraftsensor 41 zur Messung eines Betrags einer Kraft zwischen Fußmodul 40 und einem jeden Fuß 91 des Patienten 90 umfasst.
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3 zeigt nun eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 während der Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie mit exemplarisch eingezeichneten Trajektorien Tsoll, T1, T2. Zur Durchführung einer Bewegungsanalyse können Extremitäten 94 des Patienten 90, hier am Beispiel eines Beins 92 gezeigt, mit dem Bewegungsmodul 5 in Wirkverbindung gebracht werden. In 3 ist dazu beispielsweise eine Wirkverbindung am Oberschenkel im Bereich des Kniegelenks 93 dargestellt, das Bein 92 kann aber auch am Unterschenkel, wie in den 1, 4a und 5a gezeigt, und/oder an anderer Stelle mit dem ersten Interventionsmittel 3 in Wirkverbindung gebracht werden. Mit Hilfe des wenigstens einen Kraftsensors 41; 51 - in 3 ist ein Kraftsensor 51 an einem Ausleger des Bewegungsmoduls 5 und ein Kraftsensor 41 im Bereich eines Fußmoduls 40 gezeigt - und/oder des wenigstens einen Winkelsensors 52 kann dann über die Messung eines Betrags einer Kraft F(t) zwischen Bewegungsmodul 5 und der Extremität 94 bzw. durch Messung der Richtung der Kraft F(t) während eine Bewegung der Extremität 94 eine Trajektorie T1; T2;... mittels der Steuerungs- und Analyseeinheit 6 bestimmt und zur weiteren Verwendung gespeichert werden. Die Vorrichtung 1 ermöglicht auf diese Weise zum Beispiel vorteilhaft die Erstellung einer Datenbank von ungestörten, „normalen“ Trajektorien T1; T2; ... gesunder Menschen, wobei das erste Interventionsmittel 3, insbesondere der Rehabilitationsmechanismus 30, bei einer derartigen Aufzeichnung keinerlei Störung P auf die Bewegung des Probanden ausübt, sondern ausschließlich die Bewegung begleitet.
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Bei einem Patienten 90 innerhalb der Rekonvaleszenz kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum einen in ähnlicher Weise eine Ist-Trajektorie T1; T2; ... der Bewegung der Extremitäten 94 gemessen und mit den oben beschriebenen Datenbankeinträgen, also mit Soll-Trajektorien Tsoll gesunder Menschen, zur Einschätzung des aktuellen Genesungszustands verglichen werden. Zum anderen kann auch vor und/oder während einer Bewegung der Extremitäten 94 mittels des ersten Interventionsmittels 3, insbesondere mittels Bewegungsmoduls 5, und/oder mittels eines oder mehrerer zweiter Interventionsmittel 7 eine auf den Patienten 90 einwirkende Störung P erzeugt werden und eine etwaige dadurch induzierte Abweichung von einer Vergleichstrajektorie gemessen werden. Bei der Vergleichstrajektorie kann es sich hierbei insbesondere entweder um eine in der Datenbank gespeicherte Soll-Trajektorie Tsoll eines gesunden Menschen oder aber um eine bereits früher gemessene Trajektorie T1, T2; ... des Patienten 90 selbst handeln und somit den Genesungsverlauf des jeweiligen Patienten 90 vorteilhaft individuell protokollieren.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ermöglicht zudem über ein Quantifizierung von ungestörten und gestörten Messwerten des wenigstens eine Kraftsensors 41; 51 und/oder des wenigstens einen Winkelsensors 52 Aussagen über die Adaptionsfähigkeit des Patienten 90 auf eine Störung P zu treffen und dadurch seinen Gesundheitszustand und/oder den Rehabilitationserfolg beurteilen zu können. Im Folgenden werden exemplarisch zwei dieser Quantifizierungsmethoden dargestellt:
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In 4a ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 während der Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie mit exemplarisch eingezeichneten Schritthöhen Hup; Hp und Beugungswinkeln φup; φp eines Hüftgelenks 95 zu sehen. Bei dieser Quantifizierungsmethode kann während mehrerer aufeinanderfolgender durch die Vorrichtung 1 kontrollierter und/oder begleiteter Bewegungszyklen („Schritte“) eine auf den Patienten 90 einwirkende Störung P erzeugt werden, sei es durch eine Krafteinwirkung durch das erste Interventionsmittel 3 oder durch eine anderweitige Störung P durch ein zweites Interventionsmittel 7. Als Messparameter können dabei vorzugsweise eine Schritthöhe Hup; Hp und/oder ein Beugungswinkeln φup; φp eines Hüftgelenks 95 gewählt werden, wobei die Störung P, insbesondere eine Krafteinwirkung auf die Extremitäten 94 des Patienten 90, Auswirkungen auf die gemessene Schritthöhe Hup; Hp bzw. den Beugungswinkeln φup; φp eines Hüftgelenks 95 haben kann. Je nach Gesundheitszustand des Patienten 90 kann nach einer gewissen Zeitspanne in der die Störung P auf den Patienten 90 wirkt und/oder nachdem die Störung P wieder entfernt wurde, eine motorische Adaption des Patienten 90 stattfinden, der Patient 90 erholt sich wieder von der jeweiligen Störung P, was sich wiederum in einer Änderung der oben genannten Messwerte widerspiegeln kann.
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4b zeigt eine exemplarische Auftragung der durch die Vorrichtung 1 aus 4a gemessenen Schritthöhen Hup; Hp vor und nach erfolgter Störung P für einen ersten Fall, bei dem die Schritthöhe Hup vor der Störung P größer ist als die Schritthöhe Hp nach der Störung P.
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In 4c ist dementsprechend eine exemplarische Auftragung der durch die Vorrichtung 1 aus 4a gemessenen Schritthöhen Hup; Hp vor und nach erfolgter Störung P für einen zweiten Fall, bei dem die Schritthöhe Hup vor der Störung P kleiner ist als die Schritthöhe Hp nach der Störung. In beiden Abbildungen bezeichnet H(n) dabei die Schritthöhe des jeweiligen Schritts mit der Nummer n.
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Sowohl in 4b als auch in 4c ist zu erkennen, dass sich die Schritthöhe Hp nach Einsetzen der Störung P deutlich von der ungestörten Schritthöhe Hup unterscheidet. Mit zunehmender Schrittzahl n nach dem Einsetzen der Störung P nähert sich der Messwert allerdings wieder der ungestörten Schritthöhe Hup an, wobei die Geschwindigkeit und/oder das Ausmaß mit dem diese Adaption geschieht (= die „Erholungsfähigkeit“) vom aktuellen, individuellen Gesundheitszustand des Patienten 90 abhängt und somit Hinweise auf die Wirksamkeit einer angewendeten Therapieform (Bewegungstherapie, medikamentöse Therapie, etc.) liefern kann..
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Eine zweite mögliche Quantifizierungsmethode, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ermöglicht, wird in den 5a bis 5c skizziert.
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In 5a ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 während der Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie, wobei die Störung P in einer Verhinderung einer Bewegung der Extremität 94 durch die Vorrichtung 1 besteht. Dazu kann ein Patient 90 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, insbesondere mit dem ersten Interventionsmittel 3, vorzugsweise über das Bewegungsmodul 5, wirkverbunden werden. Anschließend kann mit Hilfe wenigstens eines Kraftsensors 41; 51 die Kraft F(t) zwischen Bewegungsmodul 5 und einer Extremität 94 des Patienten 90 während des Durchlaufs eines Bewegungszyklus, also eines „Schrittes“, in ungestörtem Zustand gemessen werden. Im nächsten Schritt wird die Extremität 94, insbesondere das Bein 92 wie hier gezeigt, durch das erste Interventionsmittel 3, vorzugsweise das Bewegungsmodul 5, festgehalten, also in seiner Bewegung nahezu vollständig gehindert. Mit Hilfe des oder der Kraftsensoren 41; 51 kann nun die Kraft F(t) gemessen werden, die der Patient 90 erzeugt, um gegen die Behinderung durch das erste Interventionsmittel 3 anzukämpfen und sich dennoch zu bewegen.
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5b zeigt dazu eine exemplarische Auftragung der vom Patienten 90 auf die Vorrichtung 1 aus 5a ausgeübten und durch sie gemessenen Kraft F(t) bei einer ungestörten Bewegung der Extremität 94 sowie bei einer gestörten, insbesondere vollständig verhinderten Bewegung der Extremität 94; und 5c eine exemplarische Auftragung eines zu der in den 5a und 5b beispielhaft dargestellten Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie korrespondierenden, Beugungswinkels φ(t) in Abhängigkeit der Zeit t. Fup(t) und φup(t) beschreiben dabei jeweils den ungestörten Zustand und Fp(t) und φp(t) den gestörten Zustand, bei der das erste Interventionsmittel 3 die Bewegung nahezu vollständig verhindert. Im hier gezeigten Beispiel wird das Bein 92 des Patienten 90 im gestörten Zustand gestreckt gehalten - der Beugungswinkel φp(t) des Hüftgelenks 95 bleibt folglich über den Zeitraum t der Störung P (= Festhalten des Beins 92) konstant bei 0° bzw. 180° (je nach Definition des Nullpunkts). Die Kraft Fp(t) mit der der Patient 90 gegen die Störung P arbeitet hängt wiederum vom aktuellen, individuellen Gesundheitszustand ab und kann mit den Messwerten des ungestörten Schrittes Fup(t) und/oder mit Datenbankwerten von gesunden Menschen oder anderen Patienten verglichen werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung 1 zur Durchführung einer individuellen Bewegungsanalyse und -therapie eines Patienten, welche sich dadurch auszeichnet, dass eine Steuerungs- und Analyseeinheit 6 eingerichtet ist, das erste Interventionsmittel 3 derart zu steuern, dass eine erste Trajektorie T1 der Bewegung einer Extremität 94 des Patienten 90 durch eine Krafteinwirkung eines Bewegungsmoduls 5 auf die Extremität 94 des Patienten 90 gestört wird; eine Reaktion auf diese Störung P über veränderte Messwerte wenigstens eines Kraftsensors 41; 51 und/oder wenigstens eines Winkelsensors 52 gemessen und daraus eine neue, zweite Trajektorie T2 berechnet wird; und aus einem Vergleich der zweiten Trajektorie T2 mit der ersten Trajektorie T1 und/oder einer Soll-Trajektorie Tsoll neue Steuerparameter zur (weiteren) Steuerung des ersten Interventionsmittels 3 berechnet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ermöglicht es vorteilhaft insbesondere Patienten im Frühstadium ihres Genesungsprozesses auf die Erfolgschancen möglicher Therapie-interventionen hin zu testen, eine individualisierte Therapiestrategie zu entwickeln und den Genesungsprozess auch während der Bewegungstherapie zu verfolgen. Im Rahmen der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ermöglichten individualisierten Bewegungsanalyse und -therapie kann insbesondere über ein gezieltes Hinzufügen oder Weglassen verschiedener Therapiekomponenten auf die Art der Therapieintervention bzw. Therapiekomponente geschlossen werden, auf welche der jeweilige Patient 90 am ehesten als „Responder“, also mit positivem Rehabilitationsverlauf, reagieren wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 11
- Vorrichtung zur reversiblen Verbindung der Vorrichtung (1), insbesondere des ersten Interventionsmittels (3), mit einem Bett (80), insbesondere mit einem vertikalisierbaren Krankenhausbett
- 3
- erstes Interventionsmittel
- 30
- Rehabilitationsmechanismus
- 40
- Fußmodul
- 41
- Kraftsensor
- 5
- Bewegungsmodul
- 50
- Kniemodul
- 51
- Kraftsensor
- 52
- Winkelsensor
- 6
- Steuerungs- und Analyseeinheit
- 61
- Mittel zur Durchführung einer Elektromyografie
- 7
- zweites Interventionsmittel
- 71
- Mittel zur Erzeugung einer Vibration
- 72
- Mittel zur Durchführung einer Elektromyostimulation
- 73
- Mittel zur visuellen Reizerzeugung
- 74
- Mittel zur akustischen Reizerzeugung
- 75
- Mittel zur planmäßigen Gabe einer Medikation
- 80
- Bett, insbesondere vertikalisierbares Krankenhausbett
- 90
- Patient
- 91
- Fuß
- 92
- Bein
- 93
- Kniegelenk
- 94
- Extremität
- 95
- Hüftgelenk
- Tsoll; T1; T2; ...
- Trajektorie
- F(t)
- Kraft zwischen Bewegungsmodul (5) und einer Extremität (94) des Patienten (90)
- Fup(t); Fp(t)
- Kraft (F(t)), ungestört bzw. gestört
- Hup(n); Hp(n)
- Schritthöhe; ungestört bzw. gestört
- φup(t); φp(t)
- Beugungswinkel des Hüftgelenks (95), ungestört bzw. gestört
- T
- Zeit
- n
- Schrittnummer
- P
- Störung