Forschungsbericht 2009



Entwicklung eines semiaktiven Kniegelenks

Institut: Zuverlässigkeitstechnik
Projektleitung: Prof.Dr.-Ing. Uwe Weltin
Stellvertretende Projektleitung: Dipl.-Ing. Theodor Wassiliou
Projektnummer: E.2-12.019
Laufzeit: 01.10.2004 - 30.11.2007
Finanzierung:
  • Firma Heggemann
  • TUHH


 
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Ziel einer Prothese ist die Rekonstruktion bzw. Imitation der Funktionalität des zu ersetzendes Körperteils. Eines der wichtigsten Charakteristika von Körperteilen und Organen ist die Adaption, also die Anpassung ihrer Funktionen an die gegebene Umgebung bzw. Bedingungen. Ein physiologisches Gelenk mit seiner Muskulatur passt seine Bewegung durch Muskelkräfte die durch Hebelarme Stellmomente generieren, an verschiedenen Bedingungen an. Die Muskelkräfte werden vom Gehirn so gesteuert, dass eine Sollbewegung zustande kommt, die bestimmte interne Bedingungen wie Stabilität und Energieminimierung und externe Bedingungen wie Zielerreichung und Kollisionsvermeidung Bedingungen erfüllt.

Daraus ist es ersichtlich dass für eine Knieprothese eine Anpassungsfähigkeit von großer Bedeutung ist, die den möglichen Bewegungshorizont des Patienten erweitert. Der beinhaltet verschiedene Bewegungsarten (Treppe aufwärts, springen, usw.) sowie auch die gleiche Bewegungsart mit unterschiedlichen Ganggeschwindigkeiten. In einer Voruntersuchung wurde gezeigt dass eine passive polyzentrische Prothese ein relativ gutes Gangbild ermöglicht, aber nur für eine relativ geringe und bestimmte Ganggeschwindigkeit. Es wurde auch gezeigt dass die mögliche Bandbreite der Geschwindigkeiten nach oben erweitert werden kann, wenn anstatt des passiven Dämpfers ein elektronisch geregelter benutzt wird (semiaktive Regelung).

Deshalb soll ausgehend von der Realisierung eines ersten Kniegelenks ein weiteres prozessorgesteuertes polyzentrisches Gelenk entwickelt werden, das eine situationsbedingte Funktionalität des Kniegelenks ermöglicht. Der Vorteil einer solchen Entwicklung liegt darin, die nahezu optimalen Bewegungsabläufe der bestehenden Gelenkkette mit den Möglichkeiten einer an den Patienten angepassten, elektronischen Steuerung zu kombinieren. Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Konstruktion eines semiaktiven Prozessorgesteuerten Kniegelenksystems für Oberschenkelamputierte.

Weitere Informationen zu diesem Forschungsprojekt können Sie hier bekommen.