CAD-basier­te Sko­lio­se-Orthe­sen – Ver­bes­se­rung des Versorgungsstandards?

Ein­lei­tung

Tho­ra­ko­lum­bo­sa­kra­le (TLSO) bzw. lum­bo­sa­kra­le (LSO) Orthe­sen wer­den häu­fig bei ado­les­zen­ter idio­pa­thi­scher Sko­lio­se ein­ge­setzt. Anhand ihrer Erschei­nungs­for­men sind kor­ri­gie­ren­de TLSO-/LSO-Orthe­sen wie folgt zu unterscheiden:

• krüm­mungs­mus­ter­spe­zi­fi­sche Designs mit drei Varianten
• krüm­mungs­mus­ter­spe­zi­fi­sche Designs mit mehr als drei Varianten
• krüm­mungs­mus­ter­spe­zi­fi­sche Designs mit weni­ger als drei Varianten
• Kor­set­te zur Unter­stüt­zung eines phy­sio­lo­gi­schen sagit­ta­len Profils
• Kor­set­te zur Ver­rin­ge­rung des sagit­ta­len Profils
• ventrale/dorsale Öff­nung
• kli­ni­sche Über­kor­rek­tur ein­zel­ner Kör­per­seg­men­te zueinander

Fünf Grund­la­gen zum sinn­vol­len Korsettdesign

Das zweck­mä­ßi­ge Design einer moder­nen Sko­lio­se-Orthe­se muss den patho­lo­gi­schen Sach­ver­hal­ten Rech­nung tra­gen. So haben sich unter Berück­sich­ti­gung wis­sen­schaft­li­cher Erkennt­nis­se und des täg­li­chen Umgangs mit den betrof­fe­nen Pati­en­ten fol­gen­de Kor­rek­turme­cha­nis­men als unab­ding­bar erwiesen:

1. Kor­rek­tur in der Fron­tal­ebe­ne, übli­cher­wei­se mit einem Kon­troll­rönt­gen­bild im voll geschlos­se­nen Kor­sett mit ent­spre­chen­den Mar­kie­run­gen der Druckzonen;
2. Ver­bes­se­rung oder Unter­stüt­zung eines phy­sio­lo­gi­schen Sagit­tal­pro­files im Sin­ne einer har­mo­ni­schen BWS-Kypho­se und LWS-Lor­do­se (Abb. 1);
3. Reba­lan­cie­rung des fron­ta­len Kör­per­lo­tes (C7–Rima ani); idea­ler­wei­se soll­te hier­bei eine lot­rech­te Aus­rich­tung der bei­den ana­to­mi­schen Kenn­punk­te in der Orthe­se erreicht werden;
4. Dero­ta­ti­on des „Rip­pen­ber­ges“ bzw. „Len­den­ber­ges“ hin zur regel­rech­ten Oberfläche;
5. Remo­del­lie­rung der sko­lio­ti­schen Kör­per­ober­flä­che hin zu einer har­mo­ni­schen und unauf­fäl­li­gen Gesamt­erschei­nung des Patienten.

Unter Berück­sich­ti­gung der oben genann­ten Maß­ga­ben kann nun indi­vi­du­ell und pati­en­ten­spe­zi­fisch ein Kor­sett­de­sign erstellt wer­den. Ent­schei­den­der Para­me­ter zur Pla­nung der Kor­sett­ver­sor­gung ist neben einer Wir­bel­säu­lenG­anz­auf­nah­me (konventionell/dreidimensional) auch die kli­ni­sche Erschei­nung des Pati­en­ten. Die Maß­ab­nah­me als ers­ter Arbeits­schritt kann wie folgt dif­fe­ren­ziert werden:

• klas­si­scher zir­ku­lä­rer Gips­ab­druck in korrigierter/unkorrigierter Situa­ti­on des sko­lio­ti­schen Rumpfes;
• Kör­per­scan in nicht­kor­ri­gier­ter Posi­ti­on stehend/liegend mit einem sta­tio­nä­ren oder mobi­len Oberflächenscanner;
• Abnah­me von Kör­per­ma­ßen in ante­rior – pos­te­ri­or, late­ral – late­ral und von zir­ku­lä­ren Maßen, gege­be­nen­falls mit spe­zi­el­len dyna­mi­schen Maßen.

In allen Fäl­len gehö­ren eine Foto­do­ku­men­ta­ti­on in allen vier Ebe­nen und der Vorn­ei­ge­test nach Adams zum Standard.

Die Rol­le der CAD/­CAM-Tech­nik in der Korsett-Therapie

Bereits seit Mit­te der 80er Jah­re hält die CAD/­CAM-Tech­no­lo­gie in die Ortho­pä­die- und Reha­bi­li­ta­ti­ons-Tech­nik Ein­zug. Im Lau­fe der Zeit sind die Lösun­gen im Bereich der Soft- und Hard­ware wesent­lich ein­fa­cher in der Anwen­dung gewor­den. Geeig­ne­te Scans kön­nen inzwi­schen mit auf­ge­rüs­te­ten Tablet-PCs vor­ge­nom­men wer­den und sind somit einer brei­ten Mas­se an Tech­ni­kern zugäng­lich. Die Digi­ta­li­sie­rung von Kör­per­seg­men­ten im Sin­ne eines Ober­flä­chen­scans und die Modi­fi­zie­rung mit­tels CAD-Soft­ware sowie die Pro­duk­ti­on über eine CAM-gesteu­er­te Frä­se sind die wesent­li­chen Sta­tio­nen im Pro­zess zur Erstel­lung des Polyurethanschaummodells.

Der Pro­duk­ti­ons­pro­zess zur CAD-basier­ten Anfer­ti­gung kor­ri­gie­ren­der LSO-/TL­SO-Orthe­sen beinhal­tet ver­schie­de­ne Mög­lich­kei­ten. Die indi­vi­du­el­le Modi­fi­ka­ti­on von Pati­en­ten­scans zum geeig­ne­ten Funk­ti­ons­mo­dell kann durch spe­zi­fi­sche Reduk­tio­nen und Erwei­te­run­gen Stück für Stück erreicht wer­den. Druck­zo­nen und Ent­las­tungs-Orthe­se. berei­che wer­den digi­tal am vir­tu­el­len Modell erar­bei­tet. Der digi­ta­le Arbeits­pro­zess unter­schei­det sich hier­bei in den ein­zel­nen Schrit­ten nicht von der klas­si­schen manu­el­len Tätig­keit am Gips­mo­dell. Posi­tiv bei die­ser Vor­ge­hens­wei­se sind die genaue Doku­men­ta­ti­on der ein­zel­nen Arbeits­schrit­te und deren Rever­si­bi­li­tät. Ungüns­ti­ge Modi­fi­ka­tio­nen kön­nen wäh­rend und nach der digi­ta­len Bear­bei­tung gelöscht oder geän­dert wer­den. Die ein­zel­nen Bear­bei­tungs­schrit­te des digi­ta­len Pati­en­ten­mo­dells unter­lie­gen jedoch wei­ter­hin stark den indi­vi­du­el­len Kennt­nis­sen und Fähig­kei­ten des Technikers.

Gleich­för­mi­ge Patho­lo­gien – gleich­för­mi­ge Hilfsmittel

Im Umgang mit Pati­en­ten mit AIS sind regel­mä­ßig gleich­ar­ti­ge Erschei­nungs­for­men in deren Mor­pho­lo­gie zu erken­nen. Gewis­se radio­lo­gi­sche Krüm­mungs­mus­ter kor­re­spon­die­ren immer wie­der mit den glei­chen kli­ni­schen Erschei­nun­gen. Rumpf­über­hang bzw. Hüft­pro­mi­nenz zur Sei­te der Pri­mär­krüm­mung sowie tho­ra­ka­le Krüm­mun­gen las­sen sich von sagit­tal sowohl radio­lo­gisch als auch kli­nisch häu­fig als eher tho­ra­ka­le Rota­ti­ons­lor­do­se dia­gnos­ti­zie­ren ¹. Die­ser drei­di­men­sio­na­len Defor­mi­tät soll­te die Kor­sett­kon­struk­ti­on mög­lichst in allen Anfor­de­run­gen Rech­nung tra­gen. Ähn­lich der Schaft­ein­tritts­ebe­ne in der Ober­schen­kel­pro­the­tik las­sen sich auch im Bereich der Rumpfor­the­tik klar Win­kel und Radi­en defi­nie­ren, die zu einem wir­kungs­vol­len und siche­ren Hilfs­mit­tel füh­ren sol­len (Abb. 2). Auch die Rela­ti­on der ein­zel­nen Kor­rek­tur­flä­chen zuein­an­der und ent­spre­chen­de Expan­si­ons­räu­me sind somit klar zu loka­li­sie­ren und zu pro­por­tio­nie­ren. Unab­ding­bar für ein adäqua­tes Kor­sett­de­sign ist ein aus­ge­wo­ge­nes Gleich­ge­wicht aller Dreh­mo­men­te bei anlie­gen­der Orthe­se (Abb. 3).

Die­ses kom­ple­xe Zusam­men­spiel ein­zel­ner Bedin­gun­gen und Varia­blen kann mit­tels spe­zi­fisch geform­ter Basis­mo­del­le regel­mä­ßig und gleich­blei­bend repro­du­ziert wer­den. Kon­struk­tio­nen, die defi­nier­ten Krüm­mungs­mus­tern zuge­ord­net sind, wer­den als soge­nann­tes Biblio­theks­mo­dell (Abb. 4) hin­ter­legt. Das Modell kann in meh­re­ren Dimen­sio­nen und Pro­por­tio­nen gespei­chert wer­den. Die­se Basis­mo­del­le wer­den dann über die Maß­ein­ga­be für den ein­zel­nen Pati­en­ten im CAD-Pro­gramm modi­fi­ziert (Abb. 4), jedoch ohne unsach­ge­mä­ße Modi­fi­ka­ti­on der Urform (Abb. 5).

Beson­de­res Augen­merk muss hier­bei neben der exak­ten Maß­ein­ga­be auch auf ana­to­mi­sche Beson­der­hei­ten gelegt wer­den. So unter­schei­det sich bekann­ter­ma­ßen die männ­li­che von der weib­li­chen Ana­to­mie gera­de im Bereich des Beckens beson­ders. Mit gro­ßer Häu­fig­keit sind bei Pati­en­ten mit AIS signi­fi­kan­te Ver­än­de­run­gen im sagit­ta­len Pro­fil zu erken­nen. Der Abfla­chung der BWS-Kypho­se und der LWS-Lor­do­se soll­te die Orthe­se aktiv ent­ge­gen­wir­ken. Eine har­mo­ni­sche Schwin­gung soll­te somit im Basis­mo­dell ein­ge­pflegt sein. Regel­mä­ßig auf­tre­ten­de Pro­ble­me in Pass­form, Kor­rek­tur oder Kör­per­sta­tik kön­nen unkom­pli­ziert am Basis­mo­dell geän­dert wer­den und schon bei der nächs­ten Ver­sor­gung beho­ben sein. Schnitt­füh­run­gen und ana­to­mi­scher Kan­ten­ver­lauf kön­nen schon hier in das Modell ein­ge­pflegt wer­den und för­dern somit den rei­bungs­lo­sen Ablauf im Bereich der Kunst­stoff-Fer­ti­gung. Durch die beschrie­be­nen stän­di­gen Ver­bes­se­run­gen kön­nen mit­tel­fris­tig funk­tio­nel­le­re und beque­me­re Kor­set­te mit einer sehr exak­ten pri­mä­ren Pass­form erzeugt wer­den. Die oft feh­ler­be­haf­te­te und lang­wie­ri­ge indi­vi­du­el­le Modi­fi­ka­ti­on von Pati­en­ten­scans (ähn­lich dem Gips­mo­dell) ent­fällt. Der Auf­bau einer ent­spre­chen­den Modell­bi­blio­thek bedarf aller­dings eines grö­ße­ren Zeit­auf­wan­des und im wei­te­ren Ver­lauf kon­ti­nu­ier­li­cher Aufmerksamkeit.

Der Erfolg die­ser Metho­de besteht vor allem in der genau­en Zuord­nung des kor­rek­ten Basis­mo­dells zur ent­spre­chen­den Mor­pho­lo­gie des indi­vi­du­el­len Pati­en­ten. In der Pra­xis der Kor­sett­ver­sor­gung bei AIS-Pati­en­ten hat sich die Klas­si­fi­ka­ti­on von Dr. Manu­el Rigo in ihrer Dif­fe­ren­zie­rung als beson­ders zweck­mä­ßig erwie­sen. In sei­ner Publi­ka­ti­on aus dem Jah­re 2010 ² wur­de erst­mals eine kla­re Emp­feh­lung zum Kor­sett­de­sign unter Berück­sich­ti­gung des Rönt­gen­bil­des, der kli­ni­schen Erschei­nung sowie der sagit­ta­len Kon­fi­gu­ra­ti­on des Pati­en­ten abgegeben.

Moder­ne Fertigungstechniken

Als Stan­dard­ma­te­ri­al sind wei­ter­hin die ther­mo­plas­ti­schen Kunst­stof­fe PE und PP zu nen­nen. Wachs­tums­be­ding­te Nach­pas­sun­gen und die leich­te Ver­ar­bei­tung haben sich im All­tag als güns­ti­ge Eigen­schaf­ten die­ser Ther­mo­plas­te her­aus­ge­stellt. CFK-Mate­ria­li­en dage­gen konn­ten sich bis dato noch nicht durch­set­zen. In jüngs­ter Ver­gan­gen­heit sind ver­ein­zelt auch Ver­sor­gun­gen durch moder­nen 3‑D-Druck ent­stan­den (Abb. 6). Die­sem Ver­fah­ren wird in Zukunft sicher­lich erheb­lich mehr Auf­merk­sam­keit geschenkt wer­den. Güns­tig erscheint das Zusam­men­spiel von digi­tal gestütz­ter Pla­nung und Fer­ti­gung. Die kon­ven­tio­nel­le Fer­ti­gung des Vaku­um-Auf­le­ge­ver­fah­rens mit­tels Ther­mo­plas­ten ent­fällt. Aller­dings bleibt zu erwäh­nen, dass hier­für noch kei­ne Aus­wer­tun­gen hin­sicht­lich der Halt­bar­keit vor­lie­gen. Somit gilt es, All­tags­taug­lich­keit, die Wirt­schaft­lich­keit des 3‑D-Drucks und die tech­ni­sche Aus­stat­tung der ein­zel­nen Leis­tungs­er­brin­ger in Ein­klang zu bringen.

Gesamt­be­trach­tung

Neben der Tra­ge­dau­er der kor­ri­gie­ren­den Rumpfor­the­se ist deren pri­mä­re Kor­rek­tur­funk­ti­on als wesent­lichs­tes Merk­mal hin­sicht­lich einer erfolg­rei­chen Orthe­sen­the­ra­pie zu betrach­ten. Hier kann die CAD/­CAM-Tech­no­lo­gie zur Erstel­lung funk­tio­nel­ler Sko­lio­se-Kor­set­te gro­ße Diens­te leis­ten und ist im Ver­gleich zur kon­ven­tio­nel­len Gips­tech­nik min­des­tens als gleich­wer­tig anzu­se­hen ³. Des­halb ist deren Gebrauch schon heu­te in vie­len Schwer­punkt­zen­tren nicht mehr weg­zu­den­ken. Gene­rell kön­nen nur noch schwer Grün­de für die auf einem Gips­ab­druck basie­ren­den Ver­sor­gun­gen von AIS-Pati­en­ten eru­iert wer­den. Die indi­vi­du­el­le For­mung nütz­li­cher Model­le am Bild­schirm unter­schei­det sich jedoch deut­lich von­kon­ven­tio­nel­len Tech­nik und ver­langt vom Tech­ni­ker ein star­kes Umden­ken. Hier sind vor allem die feh­len­de Hap­tik und die feh­len­de „begreif­ba­re“ Drei­di­men­sio­na­li­tät des Gips­mo­dells immer noch Kri­tik­punk­te. Ande­rer­seits ent­fällt der bei den über­wie­gend jun­gen weib­li­chen Pati­en­ten häu­fig als unan­ge­nehm emp­fun­de­ne Gipsabdruck.

Stan­dar­di­sier­te Arbeits­pro­zes­se und klar doku­men­tier­te Modi­fi­ka­tio­nen sind ein wei­te­res Merk­mal moder­ner und qua­li­täts­be­wuss­ter Leis­tungs­er­brin­ger. Die digi­ta­le Modi­fi­ka­ti­on ein­zel­ner Pati­en­ten­scans kann daher nur den Ein­stieg in die­se Tech­nik dar­stel­len – zu viel­fäl­tig und wenig stan­dar­di­siert ist die Ein­fluss­nah­me auf das Modell­de­sign. Gera­de die Ver­wen­dung von Biblio­theks­mo­del­len scheint noch kon­ti­nu­ier­li­che­re Ergeb­nis­se zu erbrin­gen ⁴. Durch stän­di­ge Ver­bes­se­run­gen kön­nen Erfah­rungs­wer­te und spe­zi­fi­sche For­men einer Viel­zahl von Pati­en­ten – unab­hän­gig vom indi­vi­du­el­len Tech­ni­ker – zugu­te­kom­men. Selbst­ver­ständ­lich ist eine sol­che Arbeits­tech­nik nicht als „One size fits all“ miss­zu­ver­ste­hen, son­dern ver­langt ver­tief­te Kennt­nis­se über das Krank­heits­bild und gute bio­me­cha­ni­sche Fähig­kei­ten, um jedem Pati­en­ten mit sei­ner Indi­vi­dua­li­tät gerecht zu wer­den. Der opti­mal gefer­tig­te Kor­settroh­ling kann hier­bei nur als Arbeits­grund­la­ge für die Ver­sor­gung gel­ten. Der indi­vi­du­el­le Beschnitt sowie die opti­ma­le Anpas­sung des Kor­setts über Pelot­ten, Pols­ter oder ther­mo­plas­ti­sche Modi­fi­ka­tio­nen ver­lan­gen wei­ter­hin die gesam­te Auf­merk­sam­keit des Spe­zia­lis­ten und ent­schei­den mit über den Erfolg der Orthe­sen­the­ra­pie bei AIS-Patienten.

Der Autor:
Jan Jur­ko­weit OTM
Storch und Bel­ler & Co. GmbH
Zink­mat­ten­str. 8c, 79108 Freiburg
skoliose@storch-beller.de

1. Upa­sa­ni VV, Tis J, Bastrom T, Pawe­lek J, Marks M, Lon­ner B, Craw­ford A, New­ton PO. Ana­ly­sis of sagit­tal ali­gnment in tho­ra­cic and tho­ra­co­lum­bar cur­ves in ado­le­s­cent idio­pa­thic sco­lio­sis: how do the­se two cur­ve types dif­fer? Spi­ne (Phi­la Pa 1976), 2007; 32 (12): 1355–1359
2. Rigo MD, Vil­la­grasa M, Gal­lo D. A spe­ci­fic sco­lio­sis clas­si­fi­ca­ti­on cor­re­la­ting with brace tre­at­ment: descrip­ti­on and relia­bi­li­ty. Sco­lio­sis, 2010; 5: 1. doi: 10.1186/1748–7161‑5–1. https://scoliosisjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/1748–7161‑5–1 (Zugriff am 26.10.2016)
3. Rigo MD, Gal­lo D, Dall­may­er R. In-brace cor­rec­tion of the Cobb ang­le with RSC-CAD CAM com­pared with ‘hand made’ from the ori­gi­nal aut­hor. Sco­lio­sis, 2010; 5 (Sup­pl 1): O68. doi: 10.1186/1748–7161-5-S1-O68. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2938702/ (Zugriff am 26.10.2016)
4. Rigo MD, Gal­lo D, Dall­may­er R. In-brace cor­rec­tion of the Cobb ang­le with RSC-CAD CAM com­pared with ‘hand made’ from the ori­gi­nal aut­hor. Sco­lio­sis, 2010; 5 (Sup­pl 1): O68. doi: 10.1186/1748–7161-5-S1-O68. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2938702/ (Zugriff am 26.10.2016)