CAD-basier­te Sko­lio­se-Orthe­sen – Ver­bes­se­rung des Versorgungsstandards?

J. Jurkoweit
Die Orthesentherapie bei heranwachsenden Patienten mit adoleszenter idiopathischer Skoliose (im Folgenden als AIS bezeichnet) darf inzwischen als wissenschaftlich gesichert und als wirksame Maßnahme im therapeutischen Sinne bezeichnet werden. Sowohl national als auch international sind unterschiedlichste Therapieansätze zur optimalen Versorgung mit korrigierenden TLSO-/LSO-Orthesen zu beobachten. Auf die verschiedenen Korrekturmechanismen folgt eine Erörterung von deren Konstruktionsdetails an den einzelnen Korsetten. In groben Zügen können bereits hier wesentliche Unterschiede im Design der einzelnen Orthesen erkannt und zugeordnet werden.

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

Zita­ti­on
Jur­koweit J. CAD-basier­te Sko­lio­se-Orthe­sen – Ver­bes­se­rung des Ver­sor­gungs­stan­dards? Ortho­pä­die Tech­nik, 2017; 68 (1): 22–24
  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)
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