Ent­wick­lung eines zum phy­sio­lo­gi­schen Gang­bild kon­gru­en­ten poly­zen­tri­schen Knie­or­the­sen­ge­lenks – Zwi­schen­stand eines Forschungsprojektes

Niklas Brusten
Das Knie gehört zweifellos zu den Gelenken mit dem komplexesten Bewegungsmuster im menschlichen Körper. Hingegen sind orthetische Hilfsmittel für Anwender mit Einschränkungen in diesem Bereich selten auf diese Komplexität ausgelegt. Der aus fertigungstechnischer Sicht naheliegende Ansatz bei der Erstellung von Orthesen, den physiologischen Gelenkachsen mit einem einfachen Scharnier zu folgen, stößt beim menschlichen Kniegelenk rasch an signifikante Grenzen. Das Knie ist kein einfaches Scharniergelenk, sondern folgt in seiner Dynamik einer hochkomplexen Roll-Gleit-Bewegung mit sich verschiebender Drehachse (Abb. 1). Neben monozentrischen Lösungen, sprich, Gelenkorthesen, die eine einzige Achse als Drehpunkt nutzen, bietet der Markt zwar einige Anwendungen mit polyzentrischem Anspruch. Diese sind allerdings ebenfalls als kompromissbehaftet zu bewerten, da auch sie nicht kongruent zur menschlichen Evolute sind [1, 2]. In diesem Forschungs- und Entwicklungsprojekt, gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (KMU-innovativ Medizintechnik), geht das Konsortium der Fragestellung nach, ob und wie es möglich ist, in einem Gelenk für eine Knieorthese den individuellen Bewegungsumfang eines menschlichen Kniegelenks abzubilden. Ein weiteres Ziel ist es, durch die Integration aktiver und passiver dynamischer Elemente eine Stand-und-Schwungphasen-kontrollierte Orthese (SSCO) zu entwickeln.

Niklas Brusten
Das Knie gehört zwei­fel­los zu den Gelen­ken mit dem kom­ple­xes­ten Bewe­gungs­mus­ter im mensch­li­chen Kör­per. Hin­ge­gen sind orthe­ti­sche Hilfs­mit­tel für Anwen­der mit Ein­schrän­kun­gen in die­sem Bereich sel­ten auf die­se Kom­ple­xi­tät aus­ge­legt. Der aus fer­ti­gungs­tech­ni­scher Sicht nahe­lie­gen­de Ansatz bei der Erstel­lung von Orthe­sen, den phy­sio­lo­gi­schen Gelenk­ach­sen mit einem ein­fa­chen Schar­nier zu fol­gen, stößt beim mensch­li­chen Knie­ge­lenk rasch an signi­fi­kan­te Gren­zen. Das Knie ist kein ein­fa­ches Schar­nier­ge­lenk, son­dern folgt in sei­ner Dyna­mik einer hoch­kom­ple­xen Roll-Gleit-Bewe­gung mit sich ver­schie­ben­der Dreh­ach­se (Abb. 1). Neben mono­zen­tri­schen Lösun­gen, sprich, Gelenk­or­the­sen, die eine ein­zi­ge Ach­se als Dreh­punkt nut­zen, bie­tet der Markt zwar eini­ge Anwen­dun­gen mit poly­zen­tri­schem Anspruch. Die­se sind aller­dings eben­falls als kom­pro­miss­be­haf­tet zu bewer­ten, da auch sie nicht kon­gru­ent zur mensch­li­chen Evo­lu­te sind [1, 2].
In die­sem For­schungs- und Ent­wick­lungs­pro­jekt, geför­dert durch das Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung (KMU-inno­va­tiv Medi­zin­tech­nik), geht das Kon­sor­ti­um der Fra­ge­stel­lung nach, ob und wie es mög­lich ist, in einem Gelenk für eine Knie­or­the­se den indi­vi­du­el­len Bewe­gungs­um­fang eines mensch­li­chen Knie­ge­lenks abzu­bil­den. Ein wei­te­res Ziel ist es, durch die Inte­gra­ti­on akti­ver und pas­si­ver dyna­mi­scher Ele­men­te eine Stand-und-Schwung­pha­sen-kon­trol­lier­te Orthe­se (SSCO) zu entwickeln. 

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