Bio­me­cha­ni­sche Wir­kungs­wei­se eines Orthe­sen­sys­tems bei Knick­fuß­fehl­stel­lung mit Supi­na­ti­ons­stel­lung im Vor- und Mittelfuß

L. Herde
Der Artikel plädiert für eine differenzierte Betrachtungsweise von Knickfuß-Fehlstellungen und unterscheidet dementsprechend zwischen dem Knickfuß mit Supinationsstellung im Vor- und Mittelfuß (MT1S = Metatarsale-1-Supination), bei dem sich während der Mid-Stance-Phase in der Pedobarographie ein überhöhtes Längsgewölbe zeigt, und dem Knickfuß mit Senk-Plattfuß-Komponente, bei dem das Längsgewölbe während der Mid-Stance-Phase in der Pedobarographie abgeflacht dargestellt wird. In diesem Zusammenhang werden die Ursachen und Kennzeichen der MT1S-Fehlstellung mit den daraus resultierenden Kompensationsstrategien des Körpers erläutert. Zudem wird ein Orthesenkonzept vorgestellt, das den verlorengegangenen aktiven Stützpunkt unter dem Großzehenballen wiederherstellt, wodurch es zu einer Korrektur der Rückfußvalgusstellung und der darüber liegenden Gelenke kommt. Die entsprechenden Komponenten des Orthesensystems sowie die Ergebnisse einer wissenschaftlichen Arbeit zu diesem Thema werden präsentiert.

Ein­lei­tung

Bei der ortho­pä­die­tech­ni­schen Ver­sor­gung von Knick­fü­ßen mit rück- und mit­tel­fuß­sta­bi­li­sie­ren­den Orthe­sen kommt es häu­fig zu Druck­stel­len im Bereich des Os navicu­la­re, zu media­len Ver­schwie­lun­gen der Groß­ze­he und zu Druck­stel­len am late­ra­len Rand der fünf­ten Zehe. Zudem haben die betrof­fe­nen Pati­en­ten meist ein außen­ro­tier­tes Gang­bild bezo­gen auf die Knie­mit­tel­stel­lung, was eine Val­go-Fle­xi­ons­stel­lung des Knies und eine Innen­ro­ta­ti­ons- und Adduk­ti­ons­stel­lung der Hüf­te initiiert.

Anzei­ge

Somit stell­te sich zum einen die Fra­ge, ob es bei der MT1S-Fehl­stel­lung mög­lich ist, über ein Orthe­sen­sys­tem einen aus­rei­chen­den Vor­fuß­he­bel unter dem Bal­len der gro­ßen Zehe auf­zu­bau­en, um somit in der mitt­le­ren Stand­pha­se und wäh­rend des Abroll­vor­gangs die mecha­nisch pro­vo­zier­te Achs­ab­wei­chung von Hüf­te, Knie und Fuß zu ver­hin­dern. Zum ande­ren stell­te sich die Fra­ge, ob durch eine Unter­stüt­zung unter dem Groß­ze­hen­bal­len in der Orthe­se die mecha­nisch erzwun­ge­ne Val­go­pro­na­ti­ons­stel­lung im Mit­tel- und Vor­fuß ver­hin­dert wer­den kann.

Die Stu­die

Retro­spek­tiv wur­den Pati­en­ten mit bila­te­ra­ler Zere­bral­pa­re­se GMFCS 1 vor und nach 6‑wöchiger Orthe­sen­ver­sor­gung mit der MT1S-Orthe­se (Abb. 1) mit­tels 2D-Gang­ana­ly­se, Pedo­ba­ro­gra­phie und Aus­wer­tung des Gelenk­sta­tus nach der Neu­tral-Null-Metho­de unter­sucht. Die unter­such­ten Pati­en­ten waren zwi­schen 11 und 17 Jah­re alt. In die Stu­die wur­den nur Pati­en­ten mit min­des­tens 5° Dor­salex­ten­si­on im obe­ren Sprung­ge­lenk bei gestreck­tem Knie auf­ge­nom­men. Die Aus­wir­kung der Vor­fuß­su­pi­na­ti­on auf den Q‑Winkel und den Fuß­öff­nungs­win­kel soll­te nicht durch eine beglei­tend vor­han­de­ne Achil­les­seh­nen­ver­kür­zung beein­träch­tigt wer­den. Dor­salex­ten­si­on und Plan­t­ar­fle­xi­on des Groß­ze­hen­grund­ge­lenks wur­den gemes­sen, um eine ach­sen­ge­rech­te Posi­tio­nie­rung der gro­ßen Zehe in der Orthe­se berück­sich­ti­gen zu können.

Bei Pati­en­ten mit MT1S-Fehl­stel­lung fällt auf, dass der ers­te Strahl des Fußes sowohl im Stand als auch beim Gehen nicht aktiv nach unten gedrückt wird und es somit zu kei­nem aus­rei­chen­den Kraft­schluss zwi­schen der MTB1 und dem Boden in der Mid-Stance-Pha­se und wäh­rend der Abroll­pha­se kommt. Wird nun der Rück­fuß kor­ri­giert, steht der Mit­tel- und Vor­fuß je nach Aus­prä­gung der Fehl­stel­lung in leich­ter bis stark aus­ge­präg­ter Supi­na­ti­ons­stel­lung, die in der Regel aber pas­siv kor­ri­gier­bar ist. Supi­na­ti­ons­kon­trak­tu­ren kön­nen sich aber im Ver­lauf eben­so bil­den und müs­sen daher früh­zei­tig erkannt, beach­tet und behan­delt wer­den. Eine unzu­rei­chen­de Funk­ti­on oder Ansteue­rung des Mus­cu­lus pero­neus lon­gus sowie eine gestei­ger­te Akti­vi­tät des Mus­cu­lus flexor hal­lu­cis lon­gus sind für die sich bil­den­de Supi­na­ti­ons­fehl­stel­lung ursäch­lich. Die Pati­en­ten kom­pen­sie­ren die­sen feh­len­den Kraft­schluss unter der MTB1 beim Gehen und im Stand in der Regel über die Plan­t­ar­fle­xi­on der Groß­ze­he. Die­ser so gebil­de­te Ersatz­stütz­punkt ist für das sta­bi­li­sie­ren­de Kräf­te­drei­eck des Fußes, nun bestehend aus Fer­se, Klein­ze­hen­bal­len und End­glied der Groß­ze­he, erfor­der­lich, um den Fuß zumin­dest ansatz­wei­se wäh­rend der Belas­tungs­pha­se zu sta­bi­li­sie­ren. Die­se Kom­pen­sa­ti­on lässt sich über eine deut­lich sicht­ba­re Aus­buch­tung und Abnut­zung auf den Ein­la­gen im Bereich des End­glie­des der Groß­ze­he erken­nen. Die plan­t­are Ver­schwie­lung der MTB1 fehlt bei die­sen Füßen in der Regel kom­plett; das Fett­pols­ter­ge­we­be ist im Bereich der MTB1 auf­grund der man­geln­den Bean­spru­chung deut­lich schwä­cher aus­ge­bil­det als im Bereich des Kleinzehenballens.

Da der über die Groß­ze­he gebil­de­te Ersatz­stütz­punkt zur Sta­bi­li­sie­rung des Fußes wäh­rend der Abroll­pha­se nicht aus­reicht, kommt es wäh­rend die­ser zu einer Val­gi­sie­rung der Groß­ze­he mit deut­li­cher Ver­schwie­lung am media­len Rand der Groß­ze­he, einer Val­go­pro­na­ti­ons­stel­lung des Mit­tel- und Vor­fu­ßes und einem dadurch pro­vo­zier­ten Rück­fuß­val­gus. Die­ser initi­iert dann im wei­te­ren Ver­lauf eine Fle­xi­ons- und Val­gus­stel­lung im Knie und eine Innen­ro­ta­ti­ons- und Adduk­ti­ons­stel­lung der Hüfte.

Zusam­men­ge­fasst weist der MT1S-Knick­fuß je nach Aus­prä­gung fol­gen­de kli­ni­sche Anzei­chen auf:

  • ver­grö­ßer­ter Fuß­öff­nungs­win­kel im Stand und beim Gehen;
  • Rota­ti­on der Groß­ze­he nach medi­al, aus der sich im wei­te­ren Ver­lauf eine Hal­lux-val­gus-Defor­mi­tät ent­wi­ckeln kann;
  • aus­ge­präg­ter Rückfußvalgus;
  • Val­gi­sie­rung und Fle­xi­on des Kniegelenks;
  • Innen­ro­ta­ti­ons-/Ad­duk­ti­ons­stel­lung der Hüfte;
  • gering aus­ge­bil­de­tes Spit­zy-Fett­pols­ter des Großzehengrundgelenks;
  • Schwie­len an der media­len Großzehe;
  • stark aus­ge­bil­de­tes Spit­zy-Fett­pols­ter des Kleinzehengrundgelenks;
  • Schwie­len im Bereich des Os naviculare;
  • mäßig bis stark aus­ge­bil­de­te Supi­na­ti­ons­stel­lung des Mit­tel- und Vor­fu­ßes bei Cal­ca­neus-Mit­tel­stel­lung im ent­las­te­ten Zustand;
  • bei pas­si­ver Kor­rek­tur der Supi­na­ti­ons­stel­lung Bil­dung eines über­höh­ten Längsgewölbes;
  • im wei­te­ren Ver­lauf Bil­dung einer Beu­ge­kon­trak­tur im Großzehengrundgelenk.

Neben der Kli­nik steht die Pedo­ba­ro­gra­phie als wei­te­re dia­gnos­ti­sche Mög­lich­keit zur Ver­fü­gung. Mit­tels Pedo­ba­ro­gra­phie las­sen sich die Druck­ver­hält­nis­se beim MT1S-Knick­fuß unter dem Groß­ze­hen­bal­len, dem End­glied der Groß­ze­he und dem Längs­ge­wöl­be in der mitt­le­ren Stand­pha­se und der Abroll­pha­se deut­lich dar­stel­len und vom Knick­senk­fuß dif­fe­ren­zie­ren. Dazu wur­den Druck­mess­soh­len mit ca. 900 Mess­punk­ten pro Soh­le in die jewei­li­gen Schu­he ein­ge­legt. Es wur­den je zwei Mes­sun­gen über je 20 Sekun­den bar­fuß in einem Neu­tral­schuh und mit der MT1S-Orthe­se in einem Orthe­sen­schuh beim Gehen durch­ge­führt und anschlie­ßend ein­an­der gegen­über­ge­stellt. Die Druck­ver­hält­nis­se wur­den in g/cm² über die Soft­ware dar­ge­stellt. Auch die an die phy­sio­lo­gi­sche Abrol­lung ange­nä­her­te Schwe­r­eli­nie unter der Ver­wen­dung der Orthe­se ließ sich zur wei­te­ren Über­prü­fung darstellen.

Eben­so kön­nen mit­tels 2D-Gang­ana­ly­se der Q‑Winkel im Knie und der Fuß­öff­nungs­win­kel gemes­sen und über­prüft wer­den. Die­se Win­kel wur­den mit einer com­pu­ter­ge­stütz­ten Lauf­band­ana­ly­se und dem Pro­gramm „movecon­trol“ aus­ge­wer­tet. Der Fuß­öff­nungs­win­kel wur­de in der Unter­schen­kel­an­sicht bezo­gen auf die Fort­be­we­gungs­rich­tung gemes­sen. Als Refe­renz­li­nie wur­de hier­zu eine Linie vom media­len Fer­sen­bein zur media­len Sei­te des Groß­ze­hen­bal­lens gewählt und der Win­kel zur sagit­ta­len Ach­se der Ebe­ne gemes­sen. Dies wur­de jeweils mit Orthe­se und bar­fuß durch­ge­führt. Die Auf­nah­men von vor­ne mit der Ansicht des gesam­ten Kör­pers ermög­lich­ten die Aus­wer­tung des Q‑Winkels. Dazu wur­den den Pati­en­ten ent­spre­chen­de Mar­ker jeweils an der Spi­na ilia­ca ante­rior supe­ri­or, in der Mit­te der Patel­la und am dista­len Ende der Tube­ro­si­tas tibiae auf­ge­klebt. Durch eine Ver­klei­ne­rung des Q‑Winkels lässt sich eine Auf­rich­tung der Bei­n­ach­se dar­stel­len. Aus­schlag­ge­bend für eine erfolg­rei­che Orthe­sen­ver­sor­gung bei Pati­en­ten mit Knick­fü­ßen ist daher eine genaue kli­ni­sche Unter­su­chung, um damit eine kla­re Dif­fe­ren­zie­rung der Fuß­fehl­stel­lung in den Knick­fuß mit Senk-Platt­fuß-Kom­po­nen­te einer­seits und den Knick­fuß mit Vor- und Mit­tel­fuß­su­pi­na­ti­on ande­rer­seits zu erhalten.

Das Orthe­sen­kon­zept

Die MT1S-Orthe­se besteht aus fol­gen­den Komponenten:

  • Die Dero­ta­ti­ons­span­ge unter dem ers­ten Strahl gleicht den unzu­rei­chen­den Kraft­schluss des Groß­ze­hen­bal­lens in der mitt­le­ren Stand­pha­se und Abroll­pha­se aus. Der Rück­fuß­val­gus, die Val­go-Fle­xi­ons­stel­lung des Knies und die Innen­ro­ta­ti­ons-/Ad­duk­ti­ons­stel­lung der Hüf­te wer­den dadurch wei­test­ge­hend auf­ge­rich­tet. Fer­ner hat die­se Span­ge die Auf­ga­be, den exak­ten Abroll­punkt des Fußes zu defi­nie­ren, um ein sym­me­tri­sches Schritt­mus­ter zu erreichen.
  • Der Rück­fuß­con­tai­ner dient der Kor­rek­tur des Rück­fuß­val­gus. Dies wird durch eine late­ra­le Füh­rung des Cal­ca­neus und eine Anla­ge im Talo­na­vicu­lar­ge­lenk erreicht.
  • Die dor­so-media­le Mit­tel­fuß­füh­rung dient der Kor­rek­tur der Supi­na­ti­ons­fehl­stel­lung und mobi­li­siert den ers­ten Strahl in Kom­bi­na­ti­on mit dem Mit­tel­fuß­ge­lenk beim Abrol­len in die Plantarflexion.
  • Die late­ra­le Mit­tel­fuß­füh­rung ermög­licht in Ver­bin­dung mit dem Mit­tel­fuß­ge­lenk eine Exten­si­ons­be­we­gung des late­ra­len Mit­tel- und Vor­fu­ßes wäh­rend der Abroll­pha­se und ver­hin­dert die Abwei­chung in die Valgopronation.
  • Der Plan­t­ar­fle­xi­ons­blo­cker stellt den Kraft­schluss in der Orthe­se unter dem Groß­ze­hen­bal­len und gege­be­nen­falls unter der Groß­ze­he her und ver­hin­dert somit die kom­pen­sa­to­ri­sche Plan­t­ar­fle­xi­on der Groß­ze­he. Die gro­ße Zehe wird geführt, um die Beu­gung über die Null­stel­lung hin­aus zu verhindern.

Anhand der erho­be­nen Daten lie­ßen sich unmit­tel­ba­re Ver­bes­se­run­gen erken­nen; die­se wur­den sodann mit der Daten- und Ana­ly­se­soft­ware SPSS 23.0 mit­tels t‑Test auf Signi­fi­kanz über­prüft. Aus der Unter­su­chung von Pati­en­ten mit spas­ti­scher Zere­bral­pa­re­se GMFCS I, die mit dem MT1S-Orthe­sen­sys­tem ver­sorgt wur­den, lie­ßen sich durch Gang­ana­ly­se und Pedo­ba­ro­gra­phie sowie die erho­be­nen Win­kel­stel­lun­gen, die mit dem Gonio­me­ter aus­ge­mes­sen wur­den, fol­gen­de Ergeb­nis­se ermitteln:

  • Durch die Gegen­über­stel­lung der Supi­na­ti­ons­stel­lung im Vor- und Mit­tel­fuß bei kor­ri­gier­tem Rück­fuß und der Druck­wer­te unter dem Groß­ze­hen­bal­len aus der Pedo­ba­ro­gra­phie im Neu­tral­schuh ließ sich nach­wei­sen, dass mit zuneh­men­der Supi­na­ti­on im Mit­tel- und Vor­fuß der Kraft­schluss unter dem Groß­ze­hen­bal­len verlorengeht.
  • Es besteht eine Kor­re­la­ti­on zwi­schen der Supi­na­ti­on im Vor- und Mit­tel­fuß und der Hal­lux-val­gus-Defor­mi­tät: Je grö­ßer der gemes­se­ne Win­kel der Hal­lux-val­gus-Defor­mi­tät, des­to grö­ßer die gemes­se­ne Supi­na­ti­on im Vor- und Mit­tel­fuß (Abb. 2).
  • Es wur­de mit der MT1S-Orthe­se eine Ver­klei­ne­rung des Fuß­öff­nungs­win­kels erreicht; es erfolg­te somit eine deut­li­che Annä­he­rung an den phy­sio­lo­gi­schen Fuß­öff­nungs­win­kel (Abb. 3).
  • Der Q‑Winkel konn­te mit der MT1SOrthese ver­klei­nert wer­den. Dadurch wur­de eine deut­li­che Auf­rich­tung der Gelenk­ket­te der unte­ren Extre­mi­tät über die gesam­te Stand­pha­se erreicht. Dies ergab in der sta­tis­ti­schen Aus­wer­tung eine signi­fi­kan­te Ver­bes­se­rung (Abb. 4).
  • Der Kraft­schluss konn­te unter dem Groß­ze­hen­bal­len mit­tels Dero­ta­ti­ons­span­ge voll­stän­dig her­ge­stellt wer­den (Abb. 5).
  • Ein phy­sio­lo­gi­scher Ver­lauf der Kraft­li­nie beim Abrol­len konn­te mit der MT1S-Orthe­se erzielt werden.

Fazit

Es konn­te nach­ge­wie­sen wer­den, dass es mit der MT1S-Orthe­se mög­lich ist, einen aus­rei­chen­den Vor­fuß­he­bel unter dem Bal­len der gro­ßen Zehe auf­zu­bau­en, um somit in der mitt­le­ren Stand­pha­se und wäh­rend des Abroll­vor­gangs die mecha­nisch pro­vo­zier­te Achs­ab­wei­chung von Hüf­te, Knie und Fuß zu ver­hin­dern. Eben­so konn­te fest­ge­stellt wer­den, dass durch die Unter­stüt­zung unter dem Groß­ze­hen­bal­len in der Orthe­se die mecha­nisch pro­vo­zier­te Val­go­pro­na­ti­ons­stel­lung im Mit­tel- und Vor­fuß ver­hin­dert wer­den konn­te. Wei­te­re Fehl­stel­lun­gen wie bei­spiels­wei­se eine Achil­les­seh­nen­ver­kür­zung kön­nen bei die­ser Fehl­stel­lung beglei­tend auf­tre­ten und müs­sen dann bei der Kon­zep­tio­nie­rung der Orthe­se geson­dert berück­sich­tigt werden.

Die Autorin:
Loui­sa Her­de, M. Sc. Neuroorthopädie
Ortho­pä­die Forum GmbH
Essen­ba­cher Stra­ße 23
91054 Erlan­gen
louisa.herde@orfo.de

Begut­ach­te­ter Beitrag/reviewed paper

Quel­le:

Her­de L. Bio­me­cha­ni­sche Wir­kungs­wei­se eines neu ent­wi­ckel­ten Orthe­sen­sys­tems bei Pati­en­ten mit bila­te­ra­ler Zere­bral­pa­re­se GMFCS I. Mas­ter­the­sis, Uni­ver­si­tät Krems, 2016. http://webthesis.donau-uni.ac.at/thesen/95034.pdf (Zugriff am 4.7.2017)

Zita­ti­on
Her­de L. Bio­me­cha­ni­sche Wir­kungs­wei­se eines Orthe­sen­sys­tems bei Knick­fuß­fehl­stel­lung mit Supi­na­ti­ons­stel­lung im Vor- und Mit­tel­fuß. Ortho­pä­die Tech­nik, 2017; 68 (8): 31–34
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