Hintergrund
Eine Amputation ist ein gravierender Eingriff am Bewegungsapparat. Sowohl bei Amputationen der unteren 1 2 3als auch der oberen Extremität4 ist das Gangbild verändert; nach Amputation der unteren Extremität sind die Veränderungen des Gangbildes jedoch offensichtlicher und massiver. Folgen sind unter anderem ein asymmetrisches Gangbild und eine veränderte Belastung der erhaltenen Extremität. Häufig wird daraus geschlussfolgert, dass Menschen mit Amputationen der unteren Extremität ein deutlich höheres Risiko für degenerative Veränderungen wie Arthrose am Bewegungsapparat aufweisen 5 6 7.
Die rasante Entwicklung von Prothesenpassteilen ermöglichte in den letzten Jahren Verbesserungen, durch die sich das Gangbild nach einer Amputation dem von Nichtamputierten immer weiter angenähert hat12. Dennoch wird auch in der aktuellen Literatur weiterhin auf das erhöhte Risiko einer Osteoarthrose hingewiesen 8. Die Ergebnisse systematischer Befragungen zur Lebensqualität zeigen, dass viele Amputierte unter Bewegungseinschränkungen oder Schmerzen sowohl an der ipsi- als auch an der kontralateralen Extremität leiden 9 10. Zudem werden Angst vor Schmerzen und Einschränkungen am Bewegungsapparat anhand persönlicher Äußerungen der Amputierten deutlich. Angesichts dieser Aspekte ist es das Ziel der hier vorliegenden Recherche zu ermitteln, wie häufig Osteoarthrose als Folge von Amputationen der unteren Extremität tatsächlich vorkommt bzw. entsteht.
Methodik
Literatursuche
Im Mai 2013 erfolgte eine systematische Literatursuche in den Datenbanken Medline und EMBASE sowie in der Datenbank des Journal of Prosthetics and Orthotics nach Publikationen zu Veränderungen am Bewegungsapparat nach einer Amputation der unteren Extremität. Die Ergebnisse dieser Suche wurden bereits publiziert 11. Die Suche wurde im März 2017 und im März 2019 abermals durchgeführt und konnte um weitere Artikel zum Thema ergänzt werden. Abbildung 1 vermittelt einen detaillierten Überblick über die Literatursuche. Insgesamt zeigte sich, dass von der identifizierten Literatur 15 Publikationen5 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 das Thema der Arthrose nach einer Amputation der unteren Extremität bearbeiteten. Im Folgenden werden die dort publizierten Ergebnisse dargestellt.
Ermittlung der Prävalenz
Die quantitativen Ergebnisse der verschiedenen Studien wurden zusammengefasst. Dazu wurde die Summe aller Probanden mit entweder radiologisch diagnostizierter oder klinisch auffälliger Arthrose am entsprechenden Gelenk aus allen Publikationen gebildet und in Relation zur Gesamtsumme aller in den jeweiligen Studien untersuchten Probanden gesetzt. In der so gebildeten Gruppe aller Amputierten waren hüftexartikulierte, oberschenkelamputierte, knieexartikulierte, unterschenkelamputierte sowie teilfußamputierte Probanden vertreten, wodurch die Prävalenz nicht für jedes Amputationsniveau getrennt analysiert werden konnte. Aus diesem Grund wurde zudem versucht, die jeweilige Prävalenz bei Unter- und Oberschenkelamputierten getrennt zu bestimmen, was allerdings nur dann möglich war, wenn die verschiedenen Amputationsniveaus innerhalb der Studien getrennt betrachtet wurden. Die so ermittelten Angaben zur Arthroseprävalenz bei Amputierten wurden mit Daten für die nichtamputierte Bevölkerung verglichen25.
Ergebnisse
Zwölf Arbeiten beschäftigen sich mit Gon- und neun mit Coxarthrose. Zudem konnten drei Studien 10 16 17identifiziert werden, die über Auffälligkeiten am oberen Sprunggelenk und am Fuß bei Amputierten berichten. Die oben bereits genannten 15 Studien [5, 10, 12–24] 5 27 13 14 1516 17 18 19 20 21 22 23 28zur Arthrose bei Amputierten enthalten Angaben sowohl zu Leitsymptomen wie Gelenkschmerzen und funktionellen Einschränkungen5 10 12 1314 15 16 17 19 21 22 23 28 als auch zu radiologischen Veränderungen 5 1216 17 29 19 20 23.
Radiologische Diagnostik
Angaben zur radiologisch nachgewiesenen Arthrose sind Abbildung 2 zu entnehmen. Zwischen den Studien unterschied sich die Analysemethode der Röntgenbilder: In drei Publikationen wurde sie nicht näher beschrieben16 17 18, in einer Studie wurde der Score von Jeffrey 196312 und in zwei Studien der von Kellgren & Lawrence verwendet 20 23.
Ähnlich divers klassifiziert wurde auch in den Studien, die die Arthrose anhand des Gelenkspalts sowie des Vorhandenseins von Osteophyten beurteilen 30 19. In zwei Studien 18 20wurde die Coxarthrose sowohl über den Gelenkspalt ermittelt als auch mit Hilfe einer differenzierteren Bewertungsmethode nach Kellgren & Lawrence 20bestimmt. Bei der Zusammenfassung der quantitativen Daten wurden aus diesen beiden Studien nur die Ergebnisse der letzteren Methode verwendet. Das obere Sprunggelenk wurde in einer Studie radiologisch analysiert: Bei 3 % der Probanden wurde dabei Arthrose im OSG diagnostiziert 17.
Insgesamt wurden 814 kontralaterale Kniegelenke von Amputierten mit verschiedensten Amputationen an der unteren Extremität in 6 Studien untersucht. Davon wiesen 284 (35 %) radiologische Veränderungen im Sinne einer Gonarthrose auf. Coxarthrose wurde ipsilateral bei 18 % (115 von 639) und kontralateral bei 12 % (86 von 750) all dieser Amputierten radiologisch diagnostiziert (s. Abb. 2).
Bei der Einzelanalyse der Gruppe der Unter- und Oberschenkelamputierten wiesen insgesamt 10 % (22 von 226) von allen analysierten Unterschenkelamputierten eine Gonarthrose ipsilateral und 48 % (14 von 29) kontralateral auf. Bei den Oberschenkelamputierten waren 67 % (111 von 165) von kontralateraler Gonarthrose betroffen. Für die Prävalenz von Coxarthrose war eine Unterteilung nach dem Amputationsniveau nicht möglich. Für Nichtamputierte in einem vergleichbaren Altersbereich liegen die Angaben für die Prävalenz von Gonarthrose bei 3,6 bis 35 % und für Coxarthrose bei 0,6 bis 25 %25.
Klinische Diagnostik
Bei der Evaluierung der Leitsymptome wurden sehr verschiedene Untersuchungsmethoden gewählt, wobei zusammenfassend in 8 Studien Schmerzen 10 13 1415 1617 21 23, in 3 Studien die Kriterien des American College of Rheumatology (ACR) 5 21 22 und in 2 Studien physische Symptome wie Bewegungseinschränkungen, Krepitationen oder Morgensteifigkeit der Gelenke 12 23(Abb. 3) als Parameter gewählt wurden. In zwei Studien wurde die Arthrose mit zwei unterschiedlichen Ansätzen klinisch bestimmt. Melzer et al. analysierten sowohl die Knieschmerzen als auch die Gelenksteifigkeit am Morgen 23. Bei der Zusammenfassung der quantitativen Daten wurden hier zur besseren Vergleichbarkeit die Prävalenzen der Knieschmerzen verwendet. Norvell et al. bestimmten die Prävalenz anhand von Schmerzen und mit Hilfe der Kriterien des American College of Rheumatology (ACR) [21]21. Da die letztere Methode ebenfalls den Schmerz beinhaltet, wurden diese Angaben für die quantitative Zusammenfassung verwendet.
In zwei Studien wurden Schmerzen am kontralateralen OSG diagnostiziert; die Prävalenz betrug 27,7 % bei einer Gruppe verschiedenster Amputationsniveaus bzw. 9 % 17in einer Gruppe von Ober- und Unterschenkelamputierten. Bewegungseinschränkungen im OSG lagen in einer Studie bei 6,4 % der Probanden verschiedenster Amputationsniveaus vor10.
Insgesamt konnten am Kniegelenk bei 8 % der Unterschenkelamputierten (45 von 542) ipsilateral und bei 38 % (69 von 180) kontralateral klinische Zeichen einer Gonarthrose ermittelt werden. Dahingegen hatten 62 % (108 von 176) der Oberschenkelamputierten und 34 % (381 von 1124) aller analysierten Probanden verschiedenster Amputationsniveaus Probleme am kontralateralen Kniegelenk. Am ipsilateralen Hüftgelenk zeigten 15 % (98 von 655) und auf der kontralateralen Seite 20 % (153 von 780) aller Amputierten mit verschiedenen Amputationsniveaus klinische Symptome der Coxarthrose (s. Abb. 3). Für Nichtamputierte in einem vergleichbaren Altersbereich liegen die Angaben für die Prävalenz klinischer Symptome einer Gonarthrose bei 0,5 bis 17,9 % und einer Coxarthrose bei 4,1 bis 6,0 % 25.
Diskussion
Die dargestellten Ergebnisse entsprechen denen von Übersichtsarbeiten anderer Autoren 31 26, wobei in diesen Arbeiten nicht die Gesamtprävalenz bestimmt und mit der Normalbevölkerung verglichen wurde.
Gonarthrose
Am ipsilateralen Kniegelenk von Unterschenkelamputierten kommt eine radiologisch nachgewiesene Arthrose nur bei ca. 10 % der Patienten vor. Dies ist mit den Angaben in der Literatur zur Normalbevölkerung 32vergleichbar. Dahingegen ist das kontralaterale Kniegelenk von Amputierten deutlich häufiger von einer radiologisch bestätigten Arthrose betroffen, wobei sich der Mittelwert mit 35 % im obersten Bereich der Normalbevölkerung aus dem Literaturreview von Sun et al.25 befindet. Vergleicht man aber die Angaben in den einzelnen Studien mit den Normdaten, so zeigt sich für die kontralaterale Gonarthrose bei Amputierten in allen Studien durchgehend eine höhere Prävalenz als in der Normalbevölkerung. Ausnahmen sind die Studien von Wilcke 17und Burke et al. 12. Darin war die Prävalenz vergleichbar mit derjenigen innerhalb der Normalbevölkerung, wobei Burke et al. ihre Ergebnisse zur Prävalenz als erhöht einordnen 12. Da bei diesen beiden Studien keine Differenzierung der Ergebnisse für Ober- und Unterschenkelamputierte erfolgte, ist die Prävalenz der kontralateralen Gonarthrose bei allen Amputierten mit 35 % deutlich reduziert im Verhältnis zu der von Oberschenkelamputierten mit 67 % und von Unterschenkelamputierten mit 48 %. Sie sollte daher kritisch und als erhöht im Vergleich zur Normalbevölkerung betrachtet werden.
Die meisten Studien begründen die erhöhte Prävalenz der Gonarthrose bei den Amputierten mit dem veränderten Gangbild und den dabei erhöhten Kräften, die am kontralateralen Bein wirken 20 21. Im Gegensatz dazu zeigen einzelne Studien auch reduzierte Kräfte am kontralateralen Bein, beispielsweise Hurley et al.7, wodurch es fraglich erscheint, ob die vermehrte kontralaterale Belastung beim Gehen mit der Prothese tatsächlich als alleinige Ursache der erhöhten Gonarthroseprävalenz betrachtet werden kann. Hinzu kommt, dass die veränderte biomechanische Charakteristik beim Gehen 2021generell nicht eindeutig als Ursache für die Gonarthrose anzusehen ist, da gegenwärtig nicht geklärt werden kann, was hierbei Ursache und was Wirkung ist.
Neben Gehen und Stehen diskutieren Norvell et al. auch die zusätzliche Belastung der kontralateralen Extremität beim Hüpfen und Stolpern junger Amputierter 21. Die größeren Bodenreaktionskräfte kontralateral während des Gehens ohne Prothese mit Unterarmgehstützen werden in keinem der vorliegenden Artikel als Ursache für die Arthrose gesehen, wobei diese eine zusätzliche Belastung der erhaltenen Extremität für den Amputierten darstellen 33.
Folgende Faktoren sind in ihrer Kombination als Ursache für die erhöhten Kräfte und Momente und somit für die Überbelastung des kontralateralen Kniegelenkes zu bewerten:
- Gehen mit Prothese
- Stolpern mit Prothese
- Stehen, besonders beim Stehen ohne Prothese
- Hüpfen auf einem Bein ohne Prothese
- Gehen ohne Prothese mit Unterarmgehstützen
Bei schlechten Stumpfverhältnissen tragen die Amputierten seltener eine Prothese, wodurch die drei letztgenannten Faktoren häufiger vorkommen. Das würde den von Krämer et al. beobachteten Zusammenhang erklären, wonach ungünstige Stumpfverhältnisse das Auftreten von Arthrose auf der kontralateralen Seite begünstigen 16. Dieser Zusammenhang zeigt die hohe Bedeutsamkeit einer guten chirurgischen Amputationstechnik und indiziert ggf. Stumpfrevisionen.
Noch deutlicher wird die im Vergleich zur Normalbevölkerung erhöhte Prävalenz der kontralateralen Gonarthrose bei Amputierten bei Betrachtung der klinischen Symptomatik: Hier liegen die Werte für Amputierte noch stärker über denen der Normalbevölkerung.
Aufgrund der höheren Belastung des kontralateralen Kniegelenkes im Alltag der Amputierten und der reduzierten Möglichkeit, das schmerzende Gelenk zu entlasten, stellt bei Amputierten die Gonarthrose ein deutlich größeres Problem dar als bei Nichtamputierten. Aus diesem Grund heben sich die Prävalenzen der klinischen Symptome wahrscheinlich auch deutlicher von denen der Normalbevölkerung ab als die der radiologischen Zeichen (s. Abb. 2 u. 3).
Coxarthrose
Die Prävalenz der Coxarthrose bei Amputierten ist sowohl ipsi- als auch kontralateral vergleichbar mit derjenigen innerhalb der Normalbevölkerung. So postulieren Burke et al., dass die Veränderungen gering im Vergleich zu denen bei Fußballspielern seien 12. Wilcke erklärt, die Coxarthrose sei altersbedingt und völlig unabhängig von der Amputation zu sehen.
Die Ergebnisse der einzelnen Studien sind jedoch nicht einheitlich. Die Studie von Kulkarni et al. 20 weist eine deutlich höhere Prävalenz von radiologisch bestätigter Coxarthrose sowohl bei Unter- als auch bei Oberschenkelamputierten auf als in den anderen Studien und in der Normalbevölkerung (s. Abb. 2). In dieser Studie wird berichtet, dass nicht auszuschließen sei, dass aufgrund des Traumas, das zur Amputation geführt hat, auch die ipsilateralen Hüftgelenke geschädigt worden sein könnten 20, wodurch die Ergebnisse dieser Studie sicherlich kritisch betrachtet werden müssen. Trotz im Mittel nicht erhöhter radiologischer Zeichen zeigte sich eine deutlich erhöhte Prävalenz der klinischen Symptomatik einer Coxarthrose ipsilateral und kontralateral bei Amputierten im Vergleich zu Nichtamputierten (s. Abb. 3).
Die darin ebenfalls erfassten Gelenkschmerzen stellten Friberg et al. 15in Zusammenhang mit einer Studie zur Prothesenlänge fest und sehen in der Beinlängendifferenz die Hauptursache für die Hüftschmerzen. 30 Amputierte wiesen hier keine Hüftschmerzen auf; in dieser Gruppe betrug die Beinlängendifferenz im Mittel 8,8 mm, die Gruppe mit Hüftschmerzen auf beiden Seiten hatte eine mittlere Beinlängendifferenz von 14,8 mm, und die größte mittlere Beinlängendifferenz von 16,3 mm war in der Gruppe der Probanden mit einseitigen Hüftschmerzen zu finden. Diese Schmerzen waren in 61,7 % der Fälle auf der Seite des längeren Beines lokalisiert, unabhängig von der Amputationsseite 15. Aufgrund der Weiterentwicklung der Prothesenpassteile ist es erfahrungsgemäß heutzutage möglich, die Prothesenlänge der kontralateralen Beinlänge (± 1 cm) anzupassen, wodurch die Prävalenz von Hüftschmerzen in neueren Studien sinken könnte.
Arthrose im OSG
Arthrotische Veränderungen am Sprunggelenk von Amputierten werden in der Literatur nur selten diskutiert. Sowohl Krämer et al. 16 als auch Wilcke 17geben an, dass Probleme am OSG in der Normalbevölkerung genauso häufig vorkämen wie bei Amputierten. Auch in der Studie von Mussman et al. werden die dort beobachteten Veränderungen nicht weiter diskutiert10.
Dieses Ergebnis ist überraschend, da viele Amputierte mit einem Fersenhub auf der kontralateralen Seite gehen 34, wodurch der Fuß in einer stark plantarflektierten Position unphysiologisch belastet wird.
Die Literatur zu degenerativen Veränderungen bei Balletttänzern, die auch eine häufigere Belastung bei maximal plantarflektiertem oberem Sprunggelenk erfahren, zeigt, dass sowohl am OSG als auch am Metatarsophalangealgelenk I die Prävalenz von Osteoarthrose im Vergleich zur Kontrollgruppe deutlich erhöht ist 3536. Dabei ist zwar zu berücksichtigen, dass bei Baletttänzern, die nach einem Sprung mit maximal plantarflektiertem OSG landen, deutlich erhöhte Spitzenkräfte auftreten. Dennoch ist es überraschend, dass in dieser Untersuchungsgruppe die arthrotischen Veränderungen am OSG und am Metatarsophalangealgelenk I deutlich sind, bei Amputierten aber nicht auffallend sein sollen10 16 17 beziehungsweise gar nicht erst untersucht wurden. In einer aktuellen Studie von Khan et al. aus dem Jahr 2018 [24] 28 wurde das kontralaterale Sprunggelenk bei einseitig amputierten Probanden mit Hilfe von Ultraschall untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass die Plantarfaszie dicker und der Talus-Knorpel dünner war als bei einer nichtamputierten Vergleichsgruppe. Dies bestätigt die Vermutung, dass das kontralaterale Sprunggelenk ebenfalls zu arthrotischen Veränderungen neigt. Hier bedarf es weiterer klinischer Studien, um klare Aussagen treffen zu können.
Schlussfolgerung
Die Prävalenz kontralateraler Gonarthrose sowie der klinischen Symptome der kontralateralen Coxarthrose sind bei amputierten Menschen im Vergleich zur Normalbevölkerung deutlich erhöht. Durch die Weiterentwicklung von Passteilen und die Optimierung der prothetischen Versorgung können diese Risiken möglicherweise reduziert werden: Einerseits wird aufgrund einer besseren Versorgungsqualität das Hilfsmittel häufiger genutzt; andererseits wird eine optimierte Prothese stärker belastet, wodurch die Last gleichmäßiger auf beide Beine verteilt wird. Beides resultiert in einer physiologischeren Belastung des Bewegungsapparates. Um diesen Zusammenhang eindeutig zu belegen, bedarf es aber weiterer Studien.
Für die Autoren:
Eva Pröbsting
Ottobock SE & Co. KGaA
Department Clinical Research & Services
Hermann-Rein-Straße 2a
37075 Göttingen
Eva.Proebsting@ottobock.de
Begutachteter Beitrag/reviewed paper
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