Anfor­de­run­gen an eine geeig­ne­te Pro­the­sen­tech­no­lo­gie für älte­re, dys­vasku­lä­re Amputierte

M. McGrath, D. Moser, A. Baier
Die meisten Menschen mit Beinamputation sind älter als 65 Jahre und weisen eine vaskuläre Ätiologie auf. Diese Personengruppe wird mit besonders vielen Herausforderungen konfrontiert, die durch ihr fortgeschrittenes Alter und durch Gefäßerkrankungen bedingt sind. Diese Risiken werden durch die Folgen des Beinverlusts noch verstärkt.

Vor­ran­gig geben das Sturz­ri­si­ko und die Anfäl­lig­keit gegen­über einer Gewe­be­be­schä­di­gung am Stumpf Anlass zur Sor­ge. Die ver­ord­ne­te Pro­the­sen­tech­no­lo­gie muss die Bedürf­nis­se die­ser spe­zi­fi­schen demo­gra­fi­schen Anwen­der­grup­pe berück­sich­ti­gen. Eine geeig­ne­te Kom­bi­na­ti­on von Pro­the­sen­tech­no­lo­gie für älte­re, dys­vasku­lä­re Ampu­tier­te bestehend aus Pro­the­sen­fuß, Ver­bin­dungs­sys­tem und Lin­er­kon­zep­ti­on kann Ver­än­de­run­gen bewir­ken, die sich für älte­re, vasku­lä­re Ampu­tier­te als vor­teil­haft erweisen.

Ein­lei­tung

Wie die meis­ten Indus­trie­län­der weist auch Deutsch­land eine altern­de Bevöl­ke­rung auf: Im Zeit­raum von 1992 bis 2019 stieg der Anteil der Deut­schen über 65 Jah­re von 15 auf 22 % 1 (Abb. 1). Mehr älte­re Men­schen bewir­ken eine grö­ße­re Belas­tung des Gesund­heits­we­sens. Bei Gefäß­er­kran­kun­gen und Dia­be­tes besteht unter älte­ren Men­schen eine erhöh­te Prä­va­lenz; sie sind zudem die Haupt­ur­sa­chen für Ampu­ta­tio­nen. Fünf­und­sieb­zig Pro­zent aller Ampu­ta­tio­nen wer­den an Men­schen über 65 Jah­re vor­ge­nom­men, neun­zig Pro­zent von ihnen wei­sen eine vasku­lä­re Ätio­lo­gie auf 2. Für das Design effek­ti­ver Pro­the­sen­kom­po­nen­ten für älte­re Ampu­tier­te ist es daher zwin­gend erfor­der­lich, die sich ver­än­dern­den bio­me­cha­ni­schen Anfor­de­run­gen älte­rer Men­schen sowie die Aus­wir­kun­gen der Dis­vasku­la­ri­tät auf Haut und Weich­ge­we­be zu verstehen.

Bio­me­cha­ni­sche Anfor­de­run­gen älte­rer Menschen

Mit zuneh­men­dem Alter ändern sich die bio­me­cha­ni­schen Anfor­de­run­gen des Men­schen 3: Die Bein­mus­ku­la­tur wird schwä­cher und kann weni­ger Kraft erzeu­gen, was typi­scher­wei­se einen ver­rin­ger­ten Bewe­gungs­ra­di­us der Gelen­ke, eine kür­ze­re Schritt­län­ge, eine gerin­ge­re Geh­ge­schwin­dig­keit und eine grö­ße­re Varia­bi­li­tät im Gang­bild bedingt. All die­se Fak­to­ren sind nach­weis­lich mit einem erhöh­ten Sturz­ri­si­ko ver­bun­den 4. Es ist aber nicht nur die Varia­bi­li­tät des Gang­bil­des, die das Sturz­ri­si­ko bei älte­ren Men­schen erhöht: Geschwäch­te Mus­keln, eine ver­min­der­te Seh­kraft und ein­ge­schränk­te kogni­ti­ve Fähig­kei­ten kön­nen eben­falls dazu bei­tra­gen, eben­so eini­ge Medi­ka­men­te, die für ihre gleich­ge­wichts­be­ein­träch­ti­gen­de Wir­kung bekannt sind 5. All die­se Fak­to­ren wer­den durch die Ampu­ta­ti­on und den Ver­lust von sen­so­ri­scher Rück­mel­dung und funk­tio­na­ler Gelenk­kon­trol­le ver­stärkt. Obwohl Stür­ze bei Ampu­tier­ten all­ge­mein häu­fig vor­kom­men, haben Stu­di­en gezeigt, dass bei älte­ren Ampu­tier­ten ein erhöh­tes Sturz­ri­si­ko besteht6.

Dys­vasku­lä­re Amputationen

Bei gesun­der Funk­ti­on strömt Blut durch den Kör­per, ver­sorgt die Extre­mi­tä­ten mit Sauer­stoff und Nähr­stof­fen und ent­fernt Abfall­stof­fe. Bei Men­schen mit Dys­vasku­la­ri­tät ist die Durch­blu­tung ein­ge­schränkt, was bedeu­tet, dass nicht nur weni­ger Nähr­stof­fe zuge­führt wer­den, son­dern auch, dass sich Abfall­stof­fe an der Arte­ri­en­wand anzu­sam­meln begin­nen. Haut und Weich­ge­we­be sind anfäl­li­ger gegen Schä­di­gun­gen und Ver­let­zun­gen; Durch­blu­tungs­stö­run­gen haben zur Fol­ge, dass das Gewe­be mehr Zeit benö­tigt, um zu hei­len7. Zeigt ein Pati­ent zudem eine peri­phe­re Neu­ro­pa­thie oder Gefühls­stö­run­gen in den Extre­mi­tä­ten, so kön­nen aus Haut­ver­let­zun­gen schnell schwer­wie­gen­de­re Ver­let­zun­gen wer­den, und es kann zu einer Infek­ti­on kom­men, noch bevor sie sich fest­stel­len lässt.

Nach der Ampu­ta­ti­on sind Haut und Weich­ge­we­be des Stump­fes auf­grund der Nar­ben­bil­dung und der zugrun­de lie­gen­den Pro­ble­me mit der Gewe­be­hei­lung anfäl­lig, sodass eine erhöh­te Wahr­schein­lich­keit der Bil­dung von Deku­bi­tal­ge­schwü­ren besteht. Stu­di­en zufol­ge ist bei 60,7 % der dia­be­tes­be­dingt Ampu­tier­ten inner­halb von fünf Jah­ren nach der Erstam­pu­ta­ti­on eine zwei­te, höhe­re oder eine kon­tralate­ra­le Ampu­ta­ti­on erfor­der­lich 8.

Pro­the­sen­de­sign

Beim Pro­the­sen­de­sign ist es wich­tig, die Anfor­de­run­gen ver­schie­de­ner demo­gra­fi­scher Anwen­der­grup­pen zu berück­sich­ti­gen, damit die Pro­the­sen adäquat an ihre spe­zi­fi­schen Mobi­li­täts- und gesund­heit­li­chen Bedürf­nis­se ange­passt sind. Bei älte­ren, vasku­lä­ren Ampu­tier­ten steht die Ver­bes­se­rung von Gang­qua­li­tät und ‑kom­fort bei gleich­zei­ti­ger Ver­rin­ge­rung des Sturz­ri­si­kos im All­tag und einem Schutz des ver­letz­li­chen Stump­fes im Mit­tel­punkt. In die­sem Zusam­men­hang kön­nen Hydrau­lik­knö­chel eine Lösung bie­ten: Die­se Tech­no­lo­gie weist zahl­rei­che bewähr­te Vor­tei­le für die genann­te Alters­grup­pe auf 9 10 11.

Der Auf­bau einer geeig­ne­ten Pro­the­se ist dar­auf aus­ge­rich­tet, den Kör­per­schwer­punkt des Anwen­ders in Rela­ti­on zu den Gelen­ken der unte­ren Extre­mi­tä­ten so zu plat­zie­ren, dass die Mus­kel­kraft, die zur Auf­recht­erhal­tung eines sta­bi­len Stan­des und des Gleich­ge­wichts des Anwen­ders erfor­der­lich ist, mini­miert wird. Gelenk­lo­se Car­bon­fe­der­pro­the­sen­fü­ße ver­hal­ten sich elas­tisch und nut­zen die Ver­for­mung der Car­bon­fe­dern, um eine Dor­sal­fle­xi­on und eine Plan­t­ar­fle­xi­on zu erzie­len. Das Pro­blem bei einem sol­chen Kon­struk­ti­ons­an­satz besteht aller­dings dar­in, dass bei elas­ti­scher Bewe­gung der Pro­the­se zur Kraft­er­zeu­gung beim Gehen stets ein bestimm­ter Aus­gangs­punkt vor­han­den ist, zu dem die Pro­the­se bei Ent­las­tung zurück­kehrt (Abb. 2). Dies gestat­tet z. B. kei­ne Anpas­sung an einen geneig­ten Unter­grund, ohne dass dazu Aus­gleichs­be­we­gun­gen wie z. B. eine Beu­gung des Knies erfor­der­lich sind. Bei die­ser Bewe­gung wird die Posi­ti­on des Kör­per­schwer­punkts des Anwen­ders in Rela­ti­on zur Knie­ge­lenk­mit­te ver­än­dert. Infol­ge­des­sen hat sich die Aus­rich­tung ver­än­dert, was eine erhöh­te Mus­kel­be­an­spru­chung und ein ver­rin­ger­tes Gleich­ge­wicht zur Fol­ge hat. Hydrau­lik­knö­chel­ge­len­ke ermög­li­chen bis zu 12 Grad an vis­ko­elas­tisch gedämpf­ter Knö­chel­be­we­gung. Das bedeu­tet, dass der Gleich­ge­wichts­punkt unter­schied­lich sein kann, was eine „Selbst­aus­rich­tung“ auf geneig­tem Unter­grund gestat­tet. Dadurch wer­den Kom­pen­sa­ti­ons­stra­te­gien über­flüs­sig, und es wer­den eine natür­li­che Kör­per­hal­tung und ein ver­bes­ser­tes Gleich­ge­wicht geför­dert 12.

Stür­ze sind nicht nur eine Fol­ge von Gleich­ge­wichts­ver­lust – das Stol­pern beim Gehen ist ein wei­te­rer Fak­tor, der dazu bei­trägt. Ampu­tier­te haben sowohl das sen­so­ri­sche Bewusst­sein für die Fuß­po­si­ti­on als auch die funk­tio­na­le Kon­trol­le über die dor­sa­len Beu­ger des Sprung­ge­lenks ver­lo­ren und müs­sen daher alter­na­ti­ve Metho­den nut­zen, um eine aus­rei­chen­de Boden­frei­heit zu erzie­len. Für eini­ge Pati­en­ten bedeu­tet dies das Voll­füh­ren von Aus­gleichs­be­we­gun­gen wie z. B. Vaul­ting („Zehen­wip­pen“). Hydrau­lik­knö­chel­ge­len­ke errei­chen das Ende ihres Dor­sal­fle­xi­ons­be­reichs am Ende der Stand­pha­se und ver­blei­ben in der Schwung­pha­se in die­ser Posi­ti­on (Abb. 3). Dadurch kann die Min­dest­bo­den­frei­heit im Ver­gleich zu starr befes­tig­ten her­kömm­li­chen Pro­the­sen­fü­ßen um 18 % erhöht 13 und die Stol­per­wahr­schein­lich­keit redu­ziert werden.

Hydrau­lik­knö­chel beein­flus­sen zudem die auf den Stumpf ein­wir­ken­de Belas­tung: Wenn beim Gehen der Pro­the­sen­fuß den Boden berührt, übt der Boden eine gleich gro­ße Gegen­kraft (Boden­re­ak­ti­ons­kraft) auf die Pro­the­se aus. Die­se Kraft wird über die Pro­the­se auf den Stumpf über­tra­gen. Die Kon­trol­le der an der Schnitt­stel­le zum Boden wir­ken­den Kraft kann dazu bei­tra­gen, die auf den Stumpf wir­ken­de Belas­tung zu ver­rin­gern und auf die­se Wei­se eine Schä­di­gung des Stump­fes zu ver­mei­den. Die Plan­t­ar­fle­xi­on eines Hydrau­lik­knö­chel­ge­len­kes zu Beginn der Stand­pha­se hilft dabei, die Stoß­kraft zu absor­bie­ren und den Zeit­raum zu ver­län­gern, über den die Kraft aus­ge­übt wird. Das bedeu­tet, dass der auf den Stumpf ein­wir­ken­de Druck­höchst­wert im Ver­gleich zu star­ren, her­kömm­li­chen Füßen um bis zu 81 % gerin­ger ist14. Des Wei­te­ren wird der Belas­tungs­wert um bis zu 87 % redu­ziert [12]15. Die­se Ver­än­de­run­gen kön­nen dazu bei­tra­gen, das emp­find­li­che Stumpf­ge­we­be vasku­lä­rer Ampu­tier­ter zu schützen.

Der hydrau­li­sche Fuß „Ava­lon“

Der Ava­lon-Fuß (Blatch­ford, Basing­s­to­ke, Ver­ei­nig­tes König­reich) besteht aus einem Hydrau­lik­knö­chel­ge­lenk und einem Kunst­stoff­in­nen­teil. Das hydrau­li­sche Knö­chel­ge­lenk bie­tet einen ein­stell­ba­ren, vis­ko­elas­ti­schen Bewe­gungs­um­fang von ins­ge­samt 12° (6° PF und 6° DF); der spe­zi­ell geform­te „Kunst­stoff­kiel“ wur­de ent­wi­ckelt, um ein leich­te­res Abrol­len zu ermög­li­chen und den Anfor­de­run­gen an Gang­bild und Mobi­li­tät älte­rer Anwen­der oder von Anwen­dern mit gerin­ge­rer Mobi­li­tät zu ent­spre­chen (Abb. 4). Beim Gehen ermög­licht die­se Kom­bi­na­ti­on dem Anwen­der eine ein­fa­che Ver­la­ge­rung sei­nes Kör­per­schwer­punkts über die Stütz­ba­sis hin­aus nach vorn, um so die gewünsch­te Schritt­län­ge zu erzie­len. Des Wei­te­ren ermög­licht der Dor­sal­fle­xi­ons­be­reich, den Fuß ein­fa­cher nach hin­ten zu ver­la­gern, um das Auf­ste­hen von einem Stuhl zu erleich­tern 16. Gehen und Auf­ste­hen von einer Sitz­ge­le­gen­heit mögen tri­vi­al erschei­nen – für einen älte­ren Ampu­tier­ten kön­nen sie die Auf­recht­erhal­tung sei­ner sozia­len Unab­hän­gig­keit bedeuten.

In einer Stu­die aus dem Jahr 2016 wur­de der Ava­lon-Fuß bei ein­sei­tig ampu­tier­ten Anwen­dern der Mobi­li­täts­klas­se 2 mit einem her­kömm­li­chen, nicht­hy­drau­li­schen Fuß­de­sign ver­gli­chen 17. Bei Nut­zung des Ava­lon-Fußes ließ sich die Asym­me­trie in der Stand­pha­sen­dau­er zwi­schen Pro­the­se und gesun­der Glied­ma­ße um durch­schnitt­lich 34 % redu­zie­ren (Abb. 5). Die Pro­the­se wur­de län­ger belas­tet, wodurch die Belas­tungs­zeit der gesun­den Glied­ma­ße ver­rin­gert wur­de. Die­ses Resul­tat ver­deut­licht das Poten­zi­al des getes­te­ten Fußes hin­sicht­lich der Ver­rin­ge­rung einer schä­di­gen­den Belas­tung der gesun­den Glied­ma­ße. Im Rah­men einer wei­te­ren Stu­die wur­de ein ein­fa­cher Geh­test mit Zeit­er­fas­sung durch­ge­führt, um die ver­bes­ser­te Mobi­li­tät von Ampu­tier­ten der Mobi­li­täts­klas­se 2 mit dem Ava­lon-Fuß im Ver­gleich zu her­kömm­li­chen Pro­the­sen­fü­ßen zu ver­deut­li­chen 18. Das Resul­tat: Bei allen Pro­ban­den war die Geh­ge­schwin­dig­keit um durch­schnitt­lich 6,5 % höher. Die­se Ver­bes­se­run­gen erklä­ren womög­lich auch das Ergeb­nis einer wei­te­ren Stu­die, bei der mit dem Ava­lon-Fuß eine Ver­bes­se­rung des Gangs um 17,3 % und einen Anstieg der Anwen­der­zu­frie­den­heit mit dem Gang­bild um 21,9 % ver­zeich­net wer­den konn­te, was mit Hil­fe des Fra­ge­bo­gens zur Pro­the­sen­eva­lu­ie­rung (Prost­he­sis Eva­lua­ti­on Ques­ti­onn­aire, PEQ) zur Ergeb­nis­mes­sung fest­ge­stellt wur­de 19.

Ver­bin­dung zwi­schen Stumpf und Schaft

Neben dem Pro­the­sen­fuß hat die Ver­bin­dung zwi­schen Stumpf und Schaft den unmit­tel­bars­ten Ein­fluss auf den Zustand des vasku­lä­ren Stumpf­ge­we­bes. Durch Befes­ti­gung der Pro­the­se am Stumpf ent­steht so ein zusätz­li­ches „Gelenk“ an der unte­ren Glied­ma­ße. Die­ses Gelenk kann Kraft in drei Achs­rich­tun­gen über­tra­gen und in die­se Rich­tun­gen rotie­ren; daher ist eine best­mög­li­che Ver­bin­dung sowohl zur Kon­trol­le als auch für einen kom­for­ta­blen Sitz der Pro­the­se unbe­dingt erfor­der­lich 20 21.

Ein Vaku­um­sys­tem erzeugt durch eine luft­un­durch­läs­si­ge Abdich­tung, ein Ein­we­ge­ven­til am dista­len Ende des Schaf­tes und eine mecha­ni­sche Pum­pe einen Unter­druck am gesam­ten Stumpf, der den Schaft sicher dar­an fixiert. Das Vaku­um unter­stützt zudem die Durch­blu­tung des Stump­fes sowie die Sta­bi­li­sie­rung des Stumpf­vo­lu­mens  22 und ver­bes­sert die Sauer­stoff- und Feuch­tig­keits­ver­sor­gung des Gewe­bes 23. Somit wird die Rela­tiv­be­we­gung zwi­schen Stumpf und Schaft redu­ziert 24 (eben­so eine damit ver­bun­de­ne rei­bungs­be­ding­te Gewe­be­schä­di­gung). Die siche­re Ver­bin­dung ver­bes­sert die Pro­the­sen­kon­trol­le und die Eigen­wahr­neh­mung (Pro­prio­zep­ti­on); die ver­bes­ser­te Durch­blu­tung för­dert die Wund­hei­lung am Stumpf 25.

Wei­te­re wich­ti­ge Aspek­te sind Tem­pe­ra­tur und Feuch­tig­keit an der Ver­bin­dung zwi­schen Stumpf und Schaft: Schweiß­ab­la­ge­run­gen auf der Haut kön­nen eine Rei­he von Haut­pro­ble­men nach sich zie­hen 26, ins­be­son­de­re dann, wenn ein Pro­the­sen­li­ner ver­wen­det wird. Per­fo­rier­te Liner wur­den ent­wi­ckelt, um eine Ablei­tung des Schwei­ßes von der Haut zu ermög­li­chen und ein tro­cke­nes Stumpf­kli­ma zu schaf­fen 27. Durch die Ablei­tung des Schwei­ßes von der Haut­ober­flä­che wird das Risi­ko einer Haut­er­wei­chung und ‑mazera­ti­on gesenkt. Ein tro­cke­ne­rer Ver­bin­dungs­be­reich ver­bes­sert das Mikro­kli­ma und redu­ziert so Fak­to­ren, die das Wachs­tum und die Aus­brei­tung von Bak­te­ri­en im Schaft anre­gen. Dies kann sich aktiv auf die För­de­rung der Hei­lung und die Ver­bes­se­rung des Gewe­be­zu­stands aus­wir­ken 28. Die Kom­bi­na­ti­on aus erhöh­tem Vaku­um und per­fo­rier­tem Liner hat noch wei­te­re Vor­tei­le, da der Unter­druck direkt auf die Haut ein­wir­ken kann 29 und auf die­se Wei­se Schweiß und Feuch­tig­keit von der Haut­ober­flä­che ableitet.

Fall­stu­die

In einer kürz­lich erschie­ne­nen wis­sen­schaft­li­chen Publi­ka­ti­on wur­den die Aus­wir­kun­gen einer Kom­bi­na­ti­on aus fort­schritt­li­chem Liner, einer Vaku­um­an­bin­dung und der oben beschrie­be­nen Knö­chel­ge­lenk­tech­no­lo­gie auf einen trans­ti­bi­al vasku­lär Ampu­tier­ten der Mobi­li­täts­klas­se 2 auf­ge­zeigt 30(Abb. 6). Der Betrof­fe­ne litt seit ca. acht Jah­ren unter stän­di­gen Haut­pro­ble­men, dar­un­ter Mazera­ti­on und Infek­ti­on der Haut, und hat­te bereits einen Revi­si­ons­ein­griff in Erwä­gung gezo­gen, um die­se Pro­ble­me zu behe­ben. Alter­na­tiv begann er mit der Anwen­dung eines per­fo­rier­ten Sil­ca­re-Brea­the-Liners (Blatch­ford), um sei­ne Haut tro­cken zu hal­ten, und kom­bi­nier­te die­sen dann mit einem Ava­lon-Hydrau­lik­knö­chel­ge­lenk­fuß und einem Vaku­um­schaft­sys­tem. Nach kon­ti­nu­ier­li­cher Anwen­dung die­ser Kom­bi­na­ti­on konn­te durch das tro­cke­ne­re Stumpf­kli­ma – kom­bi­niert mit ver­rin­ger­tem Druck an der Stumpf-Schaft-Schnitt­stel­le und einem Vaku­um im Schaft – eine maß­geb­li­che Ver­bes­se­rung sei­nes Haut­zu­stands erzielt werden.

Schluss­fol­ge­rung

Ein fort­ge­schrit­te­nes Alter soll­te kein Hin­der­nis für eine erfolg­rei­che pro­the­ti­sche Ver­sor­gung sein. Obwohl Stür­ze und Schä­di­gun­gen des Weich­ge­we­bes eine beson­de­re Her­aus­for­de­rung dar­stel­len, ver­fügt die Pro­the­sen­tech­no­lo­gie über wis­sen­schaft­lich als geeig­net erwie­se­ne Metho­den wie z. B. eine Vaku­um­an­bin­dung und eine Hydrau­lik­knö­chel­ge­lenk­tech­no­lo­gie, um die­se Risi­ken zu sen­ken. Der Ein­satz von geeig­ne­ter Pro­the­sen­tech­no­lo­gie für älte­re Ampu­tier­te kann die genann­ten Pro­ble­me zum einen kurz­fris­tig behe­ben und zum ande­ren lang­fris­tig durch Ver­hin­de­rung von Stür­zen, Gewe­be­ver­let­zun­gen und häu­fi­gen Fach­arzt­be­su­chen zu einer Sen­kung der Kos­ten für die Gesund­heits­ver­sor­gung beitragen.

Für die Autoren:
Dr. Mike McGrath
Rese­arch Sci­en­tist Cli­ni­cal Evi­dence Blatch­ford Limited
Unit D Antu­ra, Bond Close
Basing­s­to­ke, RG24 8PZ
United King­dom
Mike.mcgrath@blatchford.co.uk

Begut­ach­te­ter Beitrag/reviewed paper

Zita­ti­on
McGrath M, Moser D, Bai­er A. Anfor­de­run­gen an eine geeig­ne­te Pro­the­sen­tech­no­lo­gie für älte­re, dys­vasku­lä­re Ampu­tier­te. Ortho­pä­die Tech­nik, 2010; 70 (11): 42–46

 

 

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