DE69828053T2

DE69828053T2 - Vorrichtung zum feststellen des angewandten druckes einer kompressionsorthese

Info

Publication number: DE69828053T2
Application number: DE69828053T
Authority: DE
Inventors: Jean-Louis Testud; Mohammed Sennoune; Jean-Pierre Prudhomme; Amina Ouchene
Original assignee: Innothera Topic International SA
Current assignee: Innothera Topic International SA
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2018-06-24
Also published as: PT993283E; DE69828053D1; CA2295842A1; FR2764796A1; EP0993283B1; JP2002510391A; ATE284188T1; EP0993283A1; US6334363B1; ES2235342T3; FR2764796B1; WO1998058605A1

Description

Die Erfindung betrifft die Messung der Einschließungsdrücke, die eine kompressive Orthese auf ein Körperteil auszuüben ermöglicht.
Die Erfindung wird genauer für den Fall beschrieben, in dem das betrachtete Körperteil das Bein ist und die kompressive Orthese ein Kompressionsstrumpf ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen speziellen Fall beschränkt und wird auf andere Arten von Orthesen und/oder andere Körperteile angewendet, z.B. auf elastische Kompressionsbinden zur Anwendung auf das Bein oder ein Teil des Beins, einen Kompressionsgürtel zur Ausübung eines Drucks auf den Unterleib, usw.
Die durch diese Orthesen ausgeübten Drücke sind schwach, in der Ordnung von 0 bis 100 hPa, typischerweise in der Ordnung von 20 bis 70 hPa, relativen Drucks.
Zahlreiche Faktoren können den Wert dieses Drucks beeinflussen und Abweichungen im Verhältnis zu einem Standard-Nominalwert einführen, z.B. die Einstellungen von Strickmaschinen, die Herstellungstoleranzen, eine Behandlung wie die Färbung des Strumpfs, usw.
Es ist deshalb notwendig, auf präzise und reproduzierbare Weise den Druck messen zu können, den eine gegebene kompressive Orthese wirklich auszuüben ermöglicht, insbesondere um ihre Konformität mit den Nominalwerten zu verifizieren (Qualitätskontrolle bei der Herstellung).
Bis jetzt wird diese Messung ausgeführt, indem der zu kontrollierende Strumpf auf ein Holzmodell angelegt wird, dessen Form und Abmessungen normalisiert sind („Modell Hohenstein" der Größe 1, 2, 3 oder 4), indem zwischen dem Strumpf und das Modell eine dünne Kapsel aus Kautschuk geschoben wird, die einen manometrischen Sensor bildet (eine Vorrichtung genannt „Compritest") und indem der durch die Kapsel gegebene Druck festgestellt wird, zunächst ohne Strumpf, dann mit ihm. Der gesuchte Wert wird durch den Unterschied zwischen diesen beiden Werten erhalten.
Die US-A-4 137 763 beschreibt eine Messvorrichtung, die solche manometrische Sensoren verwendet.
Dieses Verfahren weist drei größere Nachteile auf:

– Zunächst ist seine Präzision mittelmäßig in Anbetracht einerseits des relativ geringen Drucks, der durch den Strumpf ausgeübt wird im Vergleich zur Sensibilität der manometrischen Kapsel und andererseits der Tatsache, dass das Anbringen des Sensors zwischen dem Strumpf und dem Modell den Druck des Strumpfs an der Stelle der Messung modifiziert und diesen deshalb verfälscht;
– die Messung ist delikat und stark abhängig von der Geschicklichkeit der Bedienperson, weil es notwendig ist, die Kapsel zwischen den Strumpf und das Modell zu schieben, indem der Strumpf so wenig wie möglich verschoben wird: Die Reproduzierbarkeit des Verfahrens ist deshalb schwierig sicherzustellen;
– schließlich gibt dieses Verfahren nur eine lokale Messung, und um einen weiteren Messpunkt zu haben, ist es notwendig, die Operation von neuem zu beginnen (Anbringen der Kapsel), so oft, wie man Messpunkte wünscht.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, diesen Nachteilen abzuhelfen, indem sie eine Vorrichtung vorschlägt, die es ermöglicht, eine richtige Kartographie der Drücke zu erstellen, die durch eine kompressive Orthese auf ein Körperteil ausgeübt werden können, und die die folgenden Vorteile aufweist:

– Präzision der Messung;
– Messtreue, um auf reproduzierbare und von der Geschicklichkeit der Bedienperson unabhängige Daten zu liefern;
– simultane Messungen (oder quasi-simultane, z.B. im Fall des Multiplexens) einer großen Anzahl von Punkten, um repräsentative anatomische Vernetzung der Karte der Drücke zu erhalten, die durch die kompressive Orthese ausgeübt werden;
– Einfachheit und Schnelligkeit der Durchführung;
– Möglichkeit des Digitalisierens, Speicherns, Verarbeitens und Anzeigens der verschiedenen erhobenen Daten, insbesondere um eine Schnittstelle mit einer Computerverarbeitung zu ermöglichen.

Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung der Erfindung die in Anspruch 1 definierten Eigenschaften auf.
Gemäß einer gewissen Anzahl von vorteilhaften Eigenschaften:

– umfasst jeder der Sensoren an der Stelle des Messpunkts ein Diaphragma, das zu einer Mikrodeformation unter der Wirkung des durch die Orthese ausgeübten Drucks fähig ist, und Mittel zur Messung dieser Mikrodeformation, insbesondere als Brücke von in Temperatur kompensierten Dehnungsmessstreifen (Messbrücke);
– ist das Diaphragma Teil einer aufgesetzten Trägerkapsel, die so in die Form eingebettet ist, dass ihre äußere Oberfläche, die das Diaphragma enthält, mit derjenigen der Form bündig abschließt;
– umfasst die Vorrichtung darüber hinaus Mittel zur Eichung der Mehrzahl von Sensoren mit einer drückbaren, dichten, abgeschlossenen Einfassung, die die Form einschließt;
– umfasst die Vorrichtung darüber hinaus Mittel zur Verarbeitung und Anzeige der durch die Mehrzahl von Sensoren empfangenen Messungen.

Es wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezug auf die angehängten Figuren beschrieben.
1 ist eine schematische Ansicht, in Ansicht und teilweise im Schnitt, der Vorrichtung der Erfindung, die mit einem Computer zur Auswertung der gemessenen Daten verbunden ist.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 1 mit II bezeichneten Details, das die Struktur eines der Sensoren der Vorrichtung zeigt.
3 ist eine Schnittansicht gemäß III-III der 2.
4 ist ein Blockschema, das die elektronischen Schaltungen zur Verarbeitung der durch die Sensoren der Vorrichtung der Erfindung gelieferten Messsignale zeigt.
In 1 bezeichnet Bezugszeichen 10 auf allgemeine Weise eine steife Form, die für das Glied (oder allgemein für das Körperteil) steht, auf das die Kompression angewandt werden soll. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um die Form eines Beins, deren Abmessungen dem „Model Hohenstein" entsprechen, nach einer der vier Größen 1 bis 4 normalisiert.
Diese Form 10 weist einen mittleren Steg oder metallischen „Block" 12 auf, der in seiner Mitte ausgehöhlt ist, um einen technischen Korridor 14 zu beherbergen, der insbesondere dazu dient, die Verbindungsdrähte für die verschiedenen Sensoren durchzulassen und zu sammeln (siehe unten). Der metallische Block 12 ist mit einer Beschichtung 16 verkleidet, z.B. aus einem Epoxydharz, die in den Abmessungen des normalisierten Modells geformt ist. Der Zustand der Oberfläche der Beschichtung 16 ist glatt und ohne Unebenheit realisiert, um ein bequemes Anziehen und eine gleichmäßige Platzierung des Kompressionsstrumpfs auf der Form 10 zu ermöglichen.
Um z.B. den Austausch eines defekten Sensors oder die Verifizierung der Verbindung zu ermöglichen, wird die Form 10 vorteilhafterweise aus mehreren abnehmbaren Elementen realisiert, die auf dichte Weise zusammengebaut sind und ohne Lösung der Kontinuität, z.B. fünf unabhängige Elemente „Oberschenkel", „Knie", „Wade", „Knöchel" und „Fuß".
Die Gesamtheit der Form wird auf einen Trägerring 18 gestellt, der wiederum auf ein Gehäuse 20 montiert wird, das insbesondere die Elektronik zur Verarbeitung der Signale beinhalten kann.
Die Form 10 ist mit einer Mehrzahl von Sensoren 22 versehen, die detaillierter mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben werden, und an mehreren aufeinander folgenden Höhen des Beins angeordnet sind, z.B. an sieben aufeinander folgenden Höhen 24 bis 36, mit fünf bis elf peripher verteilten Sensoren auf jeder Höhe. Die Verteilung der Sensoren kann diejenige sein, die die durch Tabelle unten angegeben wird, was insgesamt sechzig Sensoren macht, d.h. sechzig simultane Messungen des Drucks auf sieben Höhen des Beins (die „Höhe im Vergleich zum Boden" entspricht der Höhe des Sensors, gemessen ab der Fußsohle in proximale Richtung).
Die Gesamtheit kann auf einen drehbaren Träger 38 montiert werden, vom selben Typ wie derjenige, der mit den herkömmlichen Hohenstein-Modellen verwendet wird, um ein bequemes Anziehen des Strumpfes zu ermöglichen.
Das elektronische Gehäuse 20 ist durch eine Verbindung 40 mit einem Mikrocomputer 42 verbunden, der die Verarbeitung der Signale und die Visualisierung der gemessenen Drücke sicherstellt.
Es wird jetzt detaillierter die Struktur der Sensoren beschrieben, mit Bezug auf 2 und 3. 2 ist ein Schnitt in Ansicht einer der Sensoren 22 und 3 ist eine Planansicht, im Schnitt, des selben Sensors, die es ermöglicht, die Krümmung des Beins zu sehen.
Der Sensor 22 ist ausgehend von einer Trägerkapsel 44 realisiert, z.B. aus Epoxydharz, deren äußere Oberfläche 46 so definiert ist, dass sie lokal dieselbe Krümmung wie der Rest des Beins aufweist und eine Abwesenheit der Lösung der Kontinuität mit der äußeren Oberfläche 48 von diesem sicherstellt. So weist die Form weder Vorsprung noch Unterbrechung an der Stelle des Sensors auf, der also nicht das Anziehen des Strumpfs auf die Form stören wird und vor allem keinesfalls die Umstände des Ausübens des Drucks auf das Bein durch den Strumpf modifizieren wird (im Unterschied zur Vorrichtung nach dem Stand der Technik, wo eine Kapsel zwischen Strumpf und Modell geschoben worden war, wodurch sie also lokal die Umstände der Anwendung der Kompression veränderte).
Innen weist die Kapsel 44 einen Hohlraum 50 auf, um zwischen diesem Hohlraumund der äußeren Oberfläche 46 eine dünne Wand oder ein Diaphragma 52 zu definieren, das zu einer Mikrodeformation fähig ist. Unter „Mikrodeformation" wird eine Modifikation der Krümmung verstanden werden, die groß genug ist, um messbar zu sein, aber schwach genug ist, um auf makroskopischer Ebene die lokalen Umstände der Ausübung des Kompressionsdrucks durch den Strumpf auf den Messpunkt nicht wesentlich zu modifizieren.
Die typischen Abmessungen einer Trägerkapsel 44 sind: äußerer Durchmesser: 24 mm; innerer Durchmesser des Hohlraums 50: 13 mm, Dicke der Membran 52: 0,75 mm; Krümmungsradius der Oberfläche 46: 36 bis 80,5 mm je nach Platzierung des Sensors. Zur Messung der Mikrodeformation der Wand 56 klebt man auf diese auf der Seite des Hohlraums 50 einen Dehnungsmessstreifen 56, z.B. eine Brücke mit vier Messstreifen vom Typ Messstreifen für Diaphragma-Drucksensor, temperaturkompensiert.
Die Drähte 58 zur Versorgung der Messung des Streifens 56 durchlaufen die Beschichtung 16 und den metallischen Block 12 durch einen Schacht des Streifens 54, der in den technischen Korridor 14 mündet und es ermöglicht, diese Drähte mit dem primären Steckverbinder 60 zu verbinden, der wiederum – genauso wie die anderen entsprechenden Steckverbindungen – mit dem elektronischen Gehäuse 20 verbunden ist.
4 zeigt die elektronischen Schaltungen, die es ermöglichen, die Messung durchzuführen: Eine der Diagonalen der Messstreifenbrücke 56 wird durch zwei symmetrische Spannungen 62, 64 versorgt, und die andere Diagonale ist mit den zwei Eingängen eines Differentialverstärkers 66 verbunden, für den es möglich ist, die Verstärkung und das Offset durch die Potentiometer 68 bzw. 70 einzeln einzustellen. Das Ausgangssignal des Verstärkers 66 wird über ein Tiefpassfilter 72 an einen analogen Multiplexer 74 übertragen, der am Eingang die Signale empfängt, die durch jeden der Verstärker geliefert wird, die mit der Messstreifenbrücke von jedem der sechzig betrachteten Sensoren verbunden sind. Das Ausgangssignal des Multiplexers 74 wird auf den Eingang einer analogen Karte 76 des Mikrocomputers 42 angewandt, der über einen Bus 78 den Multiplexer 74 adressiert, so dass dieser auf einer Leitung 80 eines der sechzig von den Sensoren stammenden Messsignale liefert.
Die Abfrage der Sensoren wird zyklisch und ununterbrochen ausgeführt, was eine simultane und evolutive Anzeige der Gesamtheit der für die verschiedenen Messpunkte erhobenen Werte ermöglicht.
Diese Werte können in numerischer Form angezeigt werden (Wert relativ zum Druck, in hPa und gleichermaßen in graphischer Form, z.B. mit einer Balkengraphik und/oder einer farbigen Graphik, wobei die Farbe im Verhältnis zum Anweisungspunkt des Drucks am betrachteten Messpunkt variiert (z.B. grün, wenn der Druck nicht mehr als um einen vorbestimmten Prozentsatz vom Anweisungswert abweicht, rot im gegenteiligen Fall).
Im Übrigen können die gemessenen Werte einer gewissen Anzahl von mathematischen Behandlungen unterzogen werden, z.B. durch Anwendung eines mathematischen Modells, dessen Parameterwerte für jeden Messpunkt mit dem Ziel bestimmt werden, die lokalen Effekte zu kompensieren, wie die Dicke der sensiblen Wände, die von den Krümmungsradien der Form an der betrachteten Stelle abhängen.
Zur Einstellung der einzelnen Parameter der Verstärkung und des Offsets eines jeden der Verstärker 66 ist ein vorhergehender Schritt der Eichung der Sensoren vorgesehen, durchgeführt durch Einschließen der Gesamtheit der Vorrichtung in eine abgeschlossene Einfassung 82 (1) und dadurch, dass diese Einfassung unter einen perfekt kalibrierten Druck gesetzt wird: Die Einstellungen werden dann durchgeführt, so dass alle Sensoren denselben Druckwert anzeigen: Druck 0 in Abwesenheit der Einfassung 82 und Kalibrierungsdruck nach Unterdrucksetzung der Einfassung 82.
Diese Einstellung kann auf mehrere Arten durchgeführt werden: manuelle Einstellung der Potentiometer der Verstärkung und des Offsets, programmierte Einstellung der Verstärkungen und der Offsets nach dem Programm des Mikrocomputers, oder auch Wahl eines Verstärkers, der Kompension vermeidet.
Die Erfindung findet zahlreiche Anwendungen, unter denen man zitieren kann:

– im Werk, die Einstellung von Strickmaschinen und die Qualitätskontrolle in der Produktion,
– in der Klinik, als Analysewerkzeug zum Verifizieren der Konformität zwischen der reellen Kompression, die durch die Orthese ausgeübt wird, und der durch den Behandler vorgeschriebenen Kompression, oder auch um auf dynamische Weise die Abweichungen der Drücke in Abhängigkeit von den Bewegungen des Glieds zu studieren (indem in diesem Fall eine gelenkige Form verwendet wird),
– auf dem Gebiet der Pädagogik, zur Ausbildung für das Setzen von Kompressionsbinden: Die unmittelbare Anzeige der Drücke ermöglicht es, unmittelbar im Lauf des Anlegens die ungenügende oder im Gegenteil übermäßige Eigenschaft des Drucks der Binde zu visualisieren.
– auf militärischen Gebiet, zur Evaluierung der Effizienz von Anzügen, die „Anti-g" genannt werden, die auf kontrollierte Weise Drücke auf bestimmte Körperteile von Kampfpiloten ausüben, um starke Beschleunigungen auszugleichen, die im Lauf von Manövern des Apparats erfahren werden.

Claims

Vorrichtung zur Erstellung einer simultanen Kartographie der Drücke, die durch eine kompressive Orthese auf ein Körperglied ausgeübt werden können, insbesondere ein Bein, wobei die Vorrichtung eine steife Form (10) aufweist, die geeignet ist, die Orthese zu empfangen, und eine Vielzahl von Drucksensoren (22), verteilt auf verschiedene Punkte der Form, dadurch gekennzeichnet, dass die Form den Rauminhalt des Körperteils reproduziert, dadurch, dass die Vielzahl von Sensoren (22) in der Form eingebettet sind und deren äußere Oberfläche (46) lokal die selbe Krümmung wie der Rest der Form aufweist, ohne Lösung der Kontinuität mit der äußeren Oberfläche (48) dieser Form, so dass die Form weder Vorsprung noch Unterbrechung an der Stelle des Sensors aufweist, und dadurch, dass jeder der Sensoren den Druck messen kann, der lokal auf die Form durch die Orthese an der Stelle des Sensors senkrecht zur Oberfläche der Form ausgeübt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in der jeder der Sensoren an der Stelle des Messpunkts ein Diaphragma (52) enthält, das zu einer Mikrodeformation unter dem durch die Orthese ausgeübten Druck fähig ist, und Mittel zur Messung dieser Mikrodeformation.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, in der die Mittel zur Messung der Mikrodeformation des Diaphragmas eine extensometrische, temperaturkompensierte Messbrücke (56) enthalten.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, in der das Diaphragma Teil einer aufgesetzten Trägerkapsel (44) ist, die so in der Form eingebettet ist, dass ihre äußere Oberfläche (46), die das Diaphragma enthält, mit derjenigen (48) der Form bündig abschließt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, die darüber hinaus Mittel zur Eichung der Vielzahl von Sensoren aufweist, mit einer drückbaren, dichten, abgeschlossenen Einfassung (82), die die Form einschließt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die darüber hinaus Mittel (20, 42) zur Verarbeitung und Anzeige der durch die Vielzahl von Sensoren empfangenen Messungen aufweist.