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Mechanische Hilfsmittel zur Rehabilitation (Fach) / 5.5b (1/2) - Prothesenkomponenten und Zubehör - Prothesen-Kniegelenke - Allg. (Lektion)

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• funktionale, technische Eigenschaften von polyzentrischen Gelenken (was bietet eine Polyzentrik) Translationsgleiten passive Sperrung Verkürzung in der Beugung Beugung unter Belastung (Bouncing, polyzentrik >4)  
• Vorteile von Bouncing / Standphasenflexion? verkürzt Vorfußhebel, erleichter Überrollen über Vorfuß reduziert Stoß bei der Lastübernahme Gehen auf leichten Schrägen natürliche Bewegung des Körperschwerpunkts SIEHE ABBILDUNG 5-5b-35
• Formen der Kniebewegung unter Last Bouncing Yielding
• Was ist Bouncing?   limiierte, federnde  Knibeugung unter Last  
• Was ist Yielding? kontroliert nachgebende Kniebeugung unter Last
• Vorteile von Yielding?   unterstützt Hinsetzen Schrägen- und Stufenabgehen SIEHE ABBILDUNG 5-5b-35  
• Was würde passieren, wenn der Gelenkwiderstand der Standphase auch in der Schwungphase wirken würde? Das Gelenk würde sich wie ein steifes Gelenk verhalten
• Was würde passieren, wenn der Gelenkwiderstand der Schwungphase auch in der Standphase wirken würde? Der Amputierte würde unweigerlich stürzen
• Was muß ein Knie zur Sicherheit des Patienten leisten? Standphase sichern bei bestehender Schwungphasensteuerung zwischen Stand und Schwungphase umschalten
• Wie wird bei den meisten Kniegelenken der Wechsel zwischen Stand- und Schwungphase eingeleitet? Durch eine Aktion des Amputierten
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• Welche Standphasensicherung eignet sich für Mobilitätsgrad 1? Feststellung (ohne) u.U. noch Bremse u.U. noch Vier-Achs-Polyzentrik SIEHE ABBILDUNG 5-5b-39  
• Welche Standphasensicherung eignet sich für Mobilitätsgrad 2? Ohne Kniebeugung unter Last Bremse Vier-Achs-Polyzentrik Bouncing: u.U. noch Polyzentrik >4 Yielding u.U. noch elektronische Hydraulik SIEHE ABBILDUNG 5-5b-39  
• Welche Standphasensicherung eignet sich für Mobilitätsgrad 3? ohne Kniebeugung unter Last: Vier-Achs-Polyzentrik Bouncing: Polyzentrik >4 Yielding u.U. lastabhängige Hydraulik elektronische Hydraulik SIEHE ABBILDUNG 5-5b-39  
• Welche Standphasensicherung eignet sich für Mobilitätsgrad 4? ohne Kniebeugung unter Last:   u.U. noch Vier-Achs-Polyzentrik   Yielding:   situationsabhängige Hydraulik lastabhängige Hydraulik elektronische Hydraulik SIEHE ABBILDUNG 5-5b-39  
• In wie weit sollte die Konstruktion von Kniegelenken auf den Bewegungsablauf des Amputierten angepasst sein? Das Gehen auf horizontalem ebenem Untergrund sollte keine außerordentlichen Aktionen erfordern. Der Amputierte achtet nur darauf, dass die Prothese bei Fersenauftritt gestreckt ist
• Wie können Yielding-Kniegelenke unterteilt werden? nach den Mode-Schaltungen situationsabhängig lastabhängig gangphasenabhängig
• Beispiel für situationsabhängige Mode-Schaltung SNS-Hydraulik Zugkraft auf Kolbenstandge länger als 0,1s => bei Lastübernahme Stumpf nicht strecken
• Beispiel für lastabhängige Mode-Schaltung 3R80: lastgesteuerte Rotationshydraulik bei Fußaufsetzen Stumpf kurz extendieren dabei Gewicht auf Prothese verlagern
• Beispiel für gangphasenabhängige Mode-Schaltung C-Leg: sensorbasierte Phasenerkennung nicht von Stumpfmotorik beeinflusst Sicherheit allein durch Gelenk
• Aufgabe einer Schwungphasensteuerung allgemein ausgedrückt? Eine Schwungphasensteuerung soll... ...mit bewegungsdämpfenden und beschleunigenden Eigenschaften harmonisierend auf die Kniebewegung einwirken.
• Aufgabe einer Schwungphasensteuerung beim Durschwingen des Unterschenkels? ausreichenden Dämpfungswiederstand aufbauen
• Aufgabe einer Schwungphasensteuerung in der Streckphase? Unterschenkel aus max. Beugestellung nach vorne Beschleunigen Bewegung kurz vor Erreichen des Streckanschlags abdämpfen (verhindert Durchschwingen über den Auftrittspunkt hinaus)
• Wie können Schwungphasensteuerungen unterteilt werden? Variante 1: geschwindigkeitsabhängige Systeme geschwindigkeitsunabhängig Systeme Variante 2: energiespeichernde bzw. energierückbringende Systeme energieumwandelnde Systeme
• Weitere Bezeichnung für geschwindigkeitsunabhängige Schwungphasensteuerungen Vorbringer
• Worüber werden geschwindigkeitsunabhängige Schwungphasensteuerungen gesteuert? Federn Achsfriktion
• Was ermöglicht nur eine geschwindigkeitsabhängige Schwungphasensteuerung? Das gehen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten
• Welche Systeme zählen zu den energiespeichernden bzw. energierückbringenden Schwungphasensteuerungen? alle Vorbringersysteme in Form von außen angebrachten Gummizügen innen angeordneten Druckfedern
• Wie verhält sich das auf den Unterschenkel wirkende Beschleunigungsmoment bei einem Vorbringersystem? es bleibt konstant optimale gehgeschwindigkeit sehr eingeschränkt
• Welche Systeme zählen zu den energieumwandelnden Schwungphasensteuerungen? Alle Systeme, die die Dämpfung über Bewegungswiderstände erzeugen
• Welche System überwiegen bei den energieumwandelnden Systemen? pneumatische und hydraulische Dämpfersysteme
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• Wirkprinzip eines Innenfedervorbringers   Während der Standphase wird eine Druckfeder gestaucht bei einsetzender Schwungphase treibt sie das Bein nach vorne SIEHE ABBILDUNG 5-5b-44  
• Wovon ist die Charakteristik einer hydraulischen Kniegelenksteuerung abhängig? Strömungswiderständen an Drosseln und Ventilen Volumen der Einheit Anordnung am Gelenk
• Wie hängt der der Kniebewegung entgegenwirkende Widerstand vom verdrängten Flüssigkeitsvolumen ab? Er ist proportional zum Quadrat des pro Zeiteinheit verdrängten Flüssigkeitsvolumens.
• Bauvolumen von hydraulischen Schwungphasensteuerungen? Hydrauliken zur Standphasensicherung UND Schwungphasensteuerung weisen ein größeres Bauvolumen auf Hydrauliken nur zur Schwungphasensteuerung können als Minimalhydraulik angefertigt werden
• maßgeblicher Unterschied zwischen hydraulischen und pneumatischen Schwungphasensteuerungen? Luft ist kompressibel => Luftfeder => Beschleunigung bei Einleitung der Streckbewegung
• Ist eine pneumatische Schwungphasensteuerung ein energieumwandelndes oder energierückgewinnendes System? beides
• Wie hängen die dämpfende und die federnde Eigenschaft einer pneumatischen Schwungphasensteuerung von einander ab? sie sind direkt voneinander abhängig je enger die Drossel desto größer das Luftkissen
• Marktanteile Modular-Kniepassteile 2003 (Deutschland, 132 Amputierte) 3R49 (24%) 3R40 (15%) 3R60 (12%) 3P23 (9%) 3R36 (9%) ...
• Aufbau einer einfachen Pneumatik? Zylinder mit zwei Luftkanälen zwischen Kammern ein Kanal hat ein Rückschlagventil, so dass nur von oberer in untere Kammer Luft fließen kann (Extension) ein Kanal hat ein Rückschlagventil, so dass nur von unterer in obere Kammer Luft fließen kann (Flexion) Pro Kanal eine Drossel SIEHE ABBILDUNG 5-5b-2-25
• geschwindigkeitsabhängiger Dämpfungswiderstand einer einfachen Pneumatik   Flexion negative Kraft flacher Abfall bis maximal negative Kraft bei max. Flexion dann wieder Anstieg der Kraft bis 0N bei schon rückläufigem Weg (Energierückgabe) positive Kraft Extension erster Teil des Weges noch mit negativer Kraft (Energierückgabe) flacher Anstieg Steiler Abfall bis 0° Flexion bei 0N => Hysterese 1,7 km/h: -28mm bis -22mm = 6mm von 28mm = ca. 21 % des Weges Energierückgabe 5,5 km/h: -31mm bis -26mm = 5mm von 31mm = ca. 16 % des Weges Energierückgabe SIEHE ABBILDUNG 5-5b-2-26  
• Aufbau einer Servopneumatik?   kein geschlossenes System Verbindung "oberer Kammer" nach über Drossel Außen Verbindung "unterer Kammer" über Regelzylinder und Drossel nach Außen Verbindung beider Kammern über Drossel im Kolben Wenn Druck unter Kolben zu groß wird Regelzylinder nach unten Gedrückt und Kanal über Bolzen auf dem Zylinder steckt geschlossen => Luftfeder SIEHE ABBILDUNG 5-5b-2-28 SIEHE ABBILDUNG 5-5b-2-29  
• geschwindigkeitsabhängiger Dämpfungswiderstand einer Servo-Pneumatik ALLGEMEIN: Flexion negative Kraft flacher Abfall bis maximal negative Kraft bei max. Flexion dann wieder Anstieg der Kraft bis 0N bei schon rückläufigem Weg (Energierückgabe) positive Kraft Extension erster Teil des Weges noch mit negativer Kraft (Energierückgabe) flacher Anstieg Steiler Abfall bis 0° Flexion bei 0N => Hysterese 1,7 km/h: -28mm bis -22mm = 6mm von 28mm = ca. 21 % des Weges Energierückgabe 5,5 km/h: -31mm bis -14mm = 17mm von 31mm = ca. 55 % des Weges Energierückgabe SIEHE ABBILDUNG 5-5b-2-30
• Was ermöglichen komplexe hydraulische oder pneumatische Standphasensicherungen (SNS, Servopneumatik, Mikroprozessor) alternierend Treppen oder Rampen herabgehen
• Sind eine Pneumatik und/oder eine Hydraulik zur Energierückgabe fähig? Pneumatik ja Hydraulik nein
• geschwindigkeitsabhängiger Dämpfungswiderstand einer Hydraulik   ALLGEMEIN: Flexion negative Kraft steiler konkaver Abfall bis maximal negative Kraft bei mittlerer Flexion mit ein paar Zacken recht wagerecht bei steigender Flexion sehr steiler Anstieg zum Ende der Flexion bis 0N bei maximalem Weg positive Kraft Extension sehr langer Flacher Anstieg recht schneller konvexer Abfall => Hysterese 1,7 km/h: -25mm bis 0mm -400N bis 150N keine Energierückgabe am Ende von konkavem Abfall großer Zacken nach oben 3,5 km/h:  -27mm bis 0mm -500N bis 200N keine Energierückgabe nach konkavem Abfall lange waagerecht, kl. Zacken nach oben, wieder waagerecht SIEHE ABBILDUNG 5-5b-2-40  
• Woraus besteht eine Mauch Hydraulik ganz allgemein? Aufbau als Schubkolbentrieb zwei getrennte Zylinder-Kolben-Systeme für Schwung- und Standphase Pendel zu Kniesperrung SIEHE ABBILDUNGEN 5-5b-2-44 - 5-5b-2-52
• Funktionsprinzip der Standphasensicherung einer Mauch-Hydraulik Das Ventil blockiert die Flexion Das Pendel wird vom Gegengewicht in Position gehalten SIEHE ABBILDUNG 5-5b-2-46  
• Funktionsprinzip der Schwungphasensteuerung einer Mauch-Hydraulik Flexion: Zylinder wandert runter Öl muß von unterer in obere Kammer oben und unten Kegelspalt unterer Kegelspalt von Dichtung geschlossen durch Überströmkanäle von unterer Kammer in oberen Kegelspalt je weiter unten desto weniger Kanäle für Ölfluss Extension: das selbe andersherum ABBILDUNGEN 5-5b-2-50 bis 5-5b-2-52  
• Wie ermöglicht eine Mauch-Hydraulik Flexion unter Last? Ventil ist zu Überströmkanäle (kleine Schlitze) bleiben offen Ermöglichen langsame Flexion unter Last ABBILDUNG 5-5b-2-47
• Wie funktioniert bei einer Mauch-Hydraulik der Übergang von Schwungphasensteuerung auf Standphasensicherung? Bei der Flexion senkt sich der Kolben das Öl hält das Pendel in Position und das Ventil offen Sobald die Extension beginnt, wird das Pendel zurückgedreht und das Gegengewicht wieder in Position gebracht solange das Öl aber von der oberen in die untere Kammer fließt, wird es vom Ventil nicht gestopp Sobald Last auf das Kniegelenk wirkt und das Öl von der unteren in die obere Kammer gepresst wird, blockiert das Gelenk wieder und sichert die Standphase SIEHE ABBILDUNG 5-5b-2-49  

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