Der Ein­satz von Car­bon­fe­der­fü­ßen mit Zwi­schen­la­gen­elas­to­mer-Ein­hei­ten bei Anwen­dern der Mobi­li­täts­klas­sen 2 und Anfang 3 – Ergeb­nis­se einer mul­ti­zen­tri­schen Anwen­dungs­be­ob­ach­tung zum Ein­satz von Pro­the­sen­fü­ßen unter Ein­schluss von 32 Anwendern

Die Wahl des geeigneten Prothesenfußes spielt für die Stand- und Gangsicherheit des Beinamputierten eine wesentliche Rolle. In der Versorgungspraxis hat sich eine Unterscheidung in energiespeichernde (i. d. R. Carbonfederfüße) und dämpfende (i. d. R. Schaumoder Elastomerfüße) Fußpassteile etabliert. In diesem Zusammenhang herrscht häufig die Meinung vor, dass Carbon gerade bei niedrigen Mobilitätsgraden, beispielsweise der Mobilitätsklasse 2, aufgrund seiner Steifigkeit bei geringer Krafteinleitung weniger geeignet sei. Genauso gelten Prothesenfüße aus primär dämpfenden Werkstoffen bei höherer Mobilität nicht als erste Wahl, da sie dem Träger beispielsweise im Vergleich zu Carbonfederfüßen nur wenig Dynamik und Energierückgabe (in der Abstoßphase) bieten. Mit der Entwicklung neuer Carbonfederfüße mit integrierten Elastomereinheiten verfolgt die Industrie einen Ansatz, der die Vorteile beider Materialien – bei gleichzeitiger Kompensation der Nachteile – miteinander verbinden soll. Um die Gültigkeit dieses Ansatzes zu überprüfen, wurde eine bundesweite, multizentrische Anwendungsbeobachtung im ersten Halbjahr 2012 durchgeführt, die in diesem Artikel dargestellt wird. Dabei stellte sich heraus, dass 71,9 % der einbezogenen Anwender in der Mobilitätsklasse 2 und Anfang 3 – unabhängig von deren Vorversorgung (15 Anwender mit Elastomerfüßen, 17 Anwender mit Carbonfederfüßen) – von der neuartigen Verbindung aus Carbon und Elastomer im Prothesenfuß profitieren.

Ein­füh­rung

Elas­to­mer

Elas­to­me­re sind elas­ti­sche aber form­fes­te Kunst­stof­fe, die nach einer Ver­for­mung wie­der in ihren ursprüng­li­chen Zustand zurück­keh­ren. Das Ein­satz­ge­biet erstreckt sich vom ein­fa­chen Haus­halts­gum­mi bis hin zu kom­ple­xen Schwin­gungs­dämp­fern. Auf­grund der viel­fäl­ti­gen Ein­stell­mög­lich­kei­ten der mecha­ni­schen Eigen­schaf­ten von Elas­to­me­ren las­sen sich unter­schied­lichs­te Anfor­de­run­gen abdecken.

Anzei­ge

Car­bon

Die Ver­wen­dung von koh­le­fa­ser­ver­stärk­ten Kunst­stof­fen in der Tech­nik nimmt immer mehr zu, so auch in der Pro­the­tik. Beson­ders in Berei­chen, in denen ein gerin­ges Gewicht, eine hohe Stei­fig­keit und eine hohe Schwing­fes­tig­keit von Bau­tei­len erfor­der­lich sind, gewinnt der Werk­stoff an Beliebtheit.

Kom­bi­na­ti­on Elas­to­mer und Carbon

Durch den Ver­bund von Elas­to­mer und Car­bon kön­nen die Vor­tei­le bei­der Mate­ria­li­en geschickt in tech­nisch hoch­wer­ti­ge Bau­tei­le inte­griert wer­den. Zeigt ein Elas­to­mer Schwä­chen in der Fes­tig­keit, wer­den die­se durch das Car­bon kom­pen­siert. Ist ein rei­nes Car­bon­bau­teil zu steif, kann durch die Inte­gra­ti­on eines Elas­to­mers ein defi­nier­ter Bereich elasti­fi­ziert wer­den. Die vor­lie­gen­de Unter­su­chung zeigt einen wei­ter­füh­ren­den Ansatz die­ser Ver­bund­tech­no­lo­gie auf.

Ein­satz der Mate­ria­li­en bei Prothesenfüßen

Die Kom­bi­na­ti­on von fes­ten und fle­xi­blen Berei­chen ist in nahe­zu jedem Pro­the­sen­fuß zu fin­den. Es gibt gemäß einer Ein­tei­lung der Bun­des­fach­schu­le für Ortho­pä­die-Tech­nik (Bufa) eine Viel­zahl an unter­schied­li­chen Lösun­gen, die über die Kon­struk­ti­on und Mate­ri­al­kom­bi­na­ti­on die gewünsch­ten Eigen­schaf­ten zei­gen (Abb. 1).

Grund­sätz­lich kön­nen Pro­the­sen­fü­ße elas­ti­sche und/oder ener­gie­ab­sor­bie­ren­de und somit dämp­fen­de Eigen­schaf­ten auf­wei­sen. Car­bon gilt wegen sei­ner Fähig­keit, Kräf­te auf­zu­neh­men und nahe­zu ver­lust­frei dyna­misch zurück­zu­ge­ben, als ein inte­gra­ti­ver Bestand­teil der Pro­the­sen­fü­ße mit elas­ti­schen Eigen­schaf­ten. Im Gegen­satz dazu sor­gen Elas­to­me­re, Schäu­me oder ähn­li­che Mate­ria­li­en in der Grup­pe der ener­gie­ab­sor­bie­ren­den Pas­s­tei­le für die not­wen­di­ge Beweg­lich­keit und Dämp­fung, um eine har­mo­ni­sche und flüs­si­ge Abroll­be­we­gung zu gewähr­leis­ten. Die­se Prin­zi­pi­en fin­den sich in den unter­schied­lichs­ten Fuß­mo­del­len wie­der. In moder­nen Pro­the­sen­fü­ßen wer­den Elas­to­me­re häu­fig als dämp­fen­de Kom­po­nen­te für die Car­bon­fe­der verwendet.

Neue Ansät­ze in der Prothetik

Eine neue Tech­no­lo­gie, die in die­ser Anwen­dungs­be­ob­ach­tung ein­ge­setzt wur­de, besteht nun dar­in, fle­xi­ble Elas­to­mer-Zonen gezielt in eine Car­bon­fe­der zu inte­grie­ren. Das Elas­to­mer hat hier nicht ledig­lich die Auf­ga­be, zwei getrenn­te Car­bon­fe­dern zu ver­bin­den, son­dern auch sei­ne fle­xi­blen und dämp­fen­den Vor­tei­le aus­zu­spie­len. Die Inte­gra­ti­on des Elas­to­mers in den Lagen­auf­bau der Car­bon­fe­der erfolgt wäh­rend des Her­stel­lungs­pro­zes­ses und erzeugt so ein neu­ar­ti­ges Hybrid­ma­te­ri­al. Durch die­se hybri­de Bau­wei­se ist es mög­lich, Dämp­fung und Fede­rung so abzu­stim­men, dass jeweils die Vor­tei­le des ent­spre­chen­den Mate­ri­als über­wie­gen. Ziel die­ser neu­en Form der Ver­bin­dung von Elas­to­mer und Car­bon ist also die syn­er­ge­ti­sche Nut­zung bei­der Mate­ria­li­en bei gleich­zei­ti­ger Kom­pen­sa­ti­on der mate­ri­al­be­ding­ten Nach­tei­le. Die Bild­rei­he in Abbil­dung 2 ver­an­schau­licht nach Anga­ben des Her­stel­lers den oben beschrie­be­nen Ansatz anhand der Wir­kung bei­der Mate­ria­li­en wäh­rend der unter­schied­li­chen Gangphasen.

Aus­wir­kung der Tech­no­lo­gie auf die Stabilität

Ein wei­te­rer Aspekt der Kon­struk­ti­on des Prüf­pro­dukts zielt dar­auf ab, dass der Trä­ger mehr Sta­bi­li­tät und Sicher­heit wäh­rend des Ste­hens und Gehens erhält. Dies wird durch die kon­struk­ti­ve Ent­kopp­lung der Car­bon­fe­der­la­gen in Form des inte­grier­ten Zwi­schen­la­gen­elas­to­mers erreicht. Die drei­di­men­sio­na­le Beweg­lich­keit des Hybrid­ma­te­ri­als ermög­licht eine mul­ti-axia­le Anpas­sungs­fä­hig­keit an unebe­ne Unter­grün­de (Abb. 3).

Fra­ge­stel­lung

Kann ein neu­er Ansatz in der Kom­bi­na­ti­on von Car­bon und Elas­to­mer bei einem Pro­the­sen­fuß die Vor­tei­le bei­der Mate­ri­al­kom­po­nen­ten bie­ten und deren Nach­tei­le gleich­zei­tig kompensieren?

Metho­dik und Zielsetzung

Im Rah­men einer mul­ti­zen­tri­schen Anwen­dungs­be­ob­ach­tung wur­den die Aus­wir­kun­gen des Ein­sat­zes eines Car­bon­fe­der­fu­ßes mit Zwi­schen­la­gen­elas­to­mer bei Trä­gern von Bein­pro­the­sen (Z. n. Ober­schen­kel­am­pu­ta­ti­on, Knie- und Hüft­ex­ar­ti­ku­la­ti­on) beob­ach­tet. Unter „mul­ti­zen­trisch“ wird im Zusam­men­hang mit die­ser Anwen­dungs­be­ob­ach­tung die Durch­füh­rung der Pro­dukt­tests an ver­schie­de­nen Stand­or­ten bzw. in ver­schie­de­nen ortho­pä­di­schen Werk­stät­ten verstanden.

Ein­schluss­kri­te­ri­en waren:

  1. eine bereits bestehen­de Definitiv-Versorgung
  2. die Zuord­nung der Anwen­der in die Mobi­li­täts­klas­se 2 bis Anfang 3 (gemäß Herstellerangaben)
  3. ein Kör­per­ge­wicht unter 136 kg
  4. die Mög­lich­keit der zer­stö­rungs­frei­en Ent­fer­nung der bestehen­den kos­me­ti­schen Verkleidung
  5. die Bereit­schaft des Anwen­ders, zwei­mal inner­halb von 2 bis 3 Wochen die ver­sor­gen­de ortho­pä­di­sche Werk­statt aufzusuchen.

Die Anwen­dungs­be­ob­ach­tung erfolg­te in ins­ge­samt 21 ver­sor­gen­den, bun­des­weit ver­teil­ten Werk­stät­ten. Nach der Aus­wahl der Anwen­der, ihrer Ver­sor­gung mit dem Prüf­pro­dukt und der Erst­be­fra­gung (zum Zeit­punkt tO) erfolg­te ein zwei­wö­chi­ger Tra­ge­test unter rea­len All­tags­be­din­gun­gen. Nach Ablauf der Tra­ge­zeit (Zeit­punkt t1) wur­de eine erneu­te Befra­gung anhand iden­ti­scher Fra­gen durch­ge­führt. Dabei stan­den für Tech­ni­ker und Anwen­der unter­schied­li­che Fra­gen­ka­ta­lo­ge zur Ver­fü­gung (Tab. 1).

Die Fra­ge­bö­gen für Anwen­der und Tech­ni­ker sahen bei der Bewer­tung sämt­li­cher Fra­gen (Tab. 1) eine abso­lu­te und eine rela­ti­ve Ein­schät­zung vor. Das bedeu­tet, dass die Eigen­schaf­ten des Prüf­pro­dukts sowohl für sich iso­liert als auch im Ver­hält­nis zur Vor­ver­sor­gung durch Anwen­der und Tech­ni­ker beno­tet wur­den. Ins­ge­samt kamen in den Vor­ver­sor­gun­gen der befrag­ten Anwen­der 22 unter­schied­li­che Fuß­mo­del­le von sie­ben Her­stel­lern zum Einsatz.

Die Ska­lie­rung der iso­lier­ten (= abso­lu­ten) Betrach­tung erfolg­te in Ana­lo­gie zum VAS-Score 1 von 1 („sehr schlecht“) bis 10 („sehr gut“). Die Ska­lie­rung der rela­ti­ven Betrach­tung im Ver­hält­nis zur Vor­ver­sor­gung umfass­te die Wer­te ‑2 (deut­lich schlech­ter), ‑1 (schlech­ter), 0 (gleich), +1 (bes­ser) und +2 (deut­lich bes­ser). Die visu­el­le Ana­logska­la (VAS) beschreibt eine Ska­la zur Mes­sung sub­jek­ti­ver Ein­stel­lun­gen von 0 (sehr schwach) bis 10 (sehr stark). Sie wird bei­spiels­wei­se im Bereich der Schmerz­for­schung verwendet.

Die Ziel­set­zung der Anwen­dungs­be­ob­ach­tung ist es, die Kon­se­quen­zen des Ein­sat­zes von Car­bon­fü­ßen mit Zwi­schen­elas­to­mer-Ein­hei­ten bei der Ver­sor­gung von Anwen­dern der Mobi­li­täts­klas­se 2 bis Anfang 3, basie­rend auf den sub­jek­ti­ven Erfah­run­gen von Anwen­dern und Tech­ni­kern, her­aus­zu­fin­den und zu eva­lu­ie­ren. Sie ist im Zusam­men­hang mit dem Ansatz der Pati­ent-Ori­en­ted Evi­dence that Mat­ters (POEM) zu sehen, der den Erkennt­nis­ge­winn für den Anwen­der, bzw. die Rele­vanz für des­sen Lebens­wirk­lich­keit in den Vor­der­grund stellt 2.

Ergeb­nis­se

Im Zuge der Eva­lua­ti­on las­sen sich drei Ergeb­nis­se zusammenfassen:

1. Hybrid­tech­no­lo­gie bes­ser als Vor­ver­sor­gung mit dämp­fen­den Fußpassteilen

Es zeig­te sich, dass die neu­ar­ti­ge Kom­bi­na­ti­on von Elas­to­mer und Car­bon im Prüf­pro­dukt die Anwen­der, deren ursprüng­li­che Ver­sor­gung aus einem dämp­fen­den Fuß­pas­s­teil bestand, über­zeug­te. Die Pro­ban­den bewer­te­ten das Prüf­pro­dukt hin­sicht­lich der Kri­te­ri­en „run­der Gang“ und „Stoß­dämp­fung“ im Auf­tritts­mo­ment im rela­ti­ven Ver­gleich bes­ser als ihre Vorversorgung.

Im Punkt „Kom­fort­ge­fühl im Schaft“ kam es zu einer mini­ma­len Abwer­tung von 0,06 Punk­ten. Im Mit­tel der kom­fort­re­le­van­ten Para­me­ter kann von einer mess­ba­ren Ver­bes­se­rung gespro­chen wer­den. Die in die­ser Akti­vi­täts­klas­se zu erwar­ten­den nega­ti­ven Ein­flüs­se durch die Ver­wen­dung von Car­bon­fe­dern blie­ben weit­ge­hend aus (Abb. 4).

Gleich­zei­tig pro­fi­tier­ten die Anwen­der von den posi­ti­ven Eigen­schaf­ten des Car­bons (Kraft­rück­ga­be und Unter­stüt­zung bei der Vor­wärts­be­we­gung) beim Zurück­le­gen län­ge­rer Weg­stre­cken (Abb. 5).

2. Hybrid­tech­no­lo­gie bes­ser als Vor­ver­sor­gung mit klas­si­schen ener­gie­spei­chern­den Fußpassteilen

Trä­ger von klas­si­schen ener­gie­spei­chern­den Fuß­pas­s­tei­len in der Vor­ver­sor­gung regis­trier­ten mit dem Prüf­pro­dukt sogar einen leicht posi­ti­ven Effekt in Bezug auf das Zurück­le­gen län­ge­rer Weg­stre­cken und hin­sicht­lich der Unter­stüt­zung in der Vor­wärts­be­we­gung. Somit wur­de nach­ge­wie­sen, dass die zu erwar­ten­den nega­ti­ven Ein­flüs­se des Elas­to­mers in Bezug auf die Ener­gie­rück­ga­be nicht ein­tre­ten (Abb. 6).

Betrach­tet man die Bewer­tung der Kom­fort­pa­ra­me­ter inner­halb die­ser Pro­banden­grup­pe, so ist hier eine leich­te Erhö­hung fest­zu­stel­len. Beson­ders fällt hier­bei die Ver­bes­se­rung des Abroll­ver­hal­tens mit +0,53 auf (Abb. 7).

3. Aus­wir­kun­gen der Hybrid­tech­no­lo­gie auf die Sicher­heit des Prothesenträgers

Die Pro­ban­den pro­fi­tier­ten mehr­heit­lich von der mul­ti-axia­len Beweg­lich­keit der Kon­struk­ti­on in Bezug auf die Stand- und Gang­si­cher­heit sowie bei der Fort­be­we­gung auf unebe­nem Gelän­de. In der Grup­pe der Pro­the­sen­trä­ger mit einer Vor­ver­sor­gung aus dämp­fen­den Fuß­pas­s­tei­len konn­te eine Ver­än­de­rung des Sicher­heits­ni­veaus im Mit­tel um +0,89 fest­ge­stellt wer­den (Ein­zel­er­geb­nis­se sie­he Abb. 8), bei der Grup­pe mit einer ener­gie­spei­chern­den Vor­ver­sor­gung ver­än­der­te sich das Sicher­heits­ni­veau im Mit­tel um +0,61 (Ein­zel­er­geb­nis­se sie­he Abb. 9).

4. Beur­tei­lun­gen der betreu­en­den Orthopädie-Techniker

Die ver­sor­gen­den Tech­ni­ker schätz­ten vor allem das Gang­bild der Pro­ban­den und bestä­tig­ten deren Ergeb­nis­se. Auf einer Ska­la von 0 bis 10 ver­ga­ben sie durch­schnitt­lich 7,56 Punk­te. Auch in der Betrach­tung im Ver­gleich zur Vor­ver­sor­gung ergab sich ein Wert von +0,69. Die­ses Ergeb­nis wird auch hin­sicht­lich der Resul­ta­te beim Gehen in unter­schied­li­chen Geschwin­dig­kei­ten, dem Pha­sen­wech­sel inner­halb der Stand­pha­se sowie der Akti­vie­rung der Vor­fuß­fe­der bekräf­tigt (Abb. 10).

Dis­kus­si­on

In der Anwen­dungs­be­ob­ach­tung konn­te nach­ge­wie­sen wer­den, dass die kon­struk­ti­ve Inte­gra­ti­on von Elas­to­mer in den Lagen­auf­bau der Car­bon­fe­der dem Anwen­der ermög­licht, von den Vor­tei­len bei­der Mate­ri­al­kom­po­nen­ten zu pro­fi­tie­ren. Die mini­ma­le Abwer­tung beim Fak­tor „Kom­fort­ge­fühl im Schaft“ durch die Anwen­der­grup­pe, die vor­her mit einem dämp­fen­den Fuß­pas­s­teil ver­sorgt war, kann auf­grund ihrer gerin­gen Aus­prä­gung als ver­nach­läs­sig­bar ein­ge­stuft werden.

Dar­über hin­aus wäre in wei­te­ren Beob­ach­tun­gen zu über­prü­fen, inwie­fern Län­ge und Form­ge­bung der Car­bon­fe­der die posi­ti­ven Ergeb­nis­se die­ser Unter­su­chung beein­flusst haben. Inwie­weit die dar­ge­stell­ten Ergeb­nis­se auf die Ansprü­che von Anwen­dern der Mobi­li­täts­klas­sen Ende 3 und 4 über­trag­bar sein könn­ten, konn­te mit dem in der vor­lie­gen­den Beob­ach­tung ver­wen­de­ten Fuß­pas­s­teil nicht unter­sucht wer­den. Dies war auf­grund der Ein­ord­nung des Prüf­pro­dukts für die Mobi­li­täts­klas­se 2 bis Anfang 3 ausgeschlossen.

Fazit

Die hier beschrie­be­ne Inte­gra­ti­on von Elas­to­me­ren in die Car­bon­fe­der ver­hin­dert, dass die kon­struk­ti­ven Nach­tei­le von dämp­fen­den bzw. ener­gie­spei­chern­den Fuß­pas­s­tei­len klas­si­scher Bau­art auf­tre­ten. Es zeigt sich, dass Anwen­der der Mobi­li­täts­klas­sen 2 und Anfang 3 klar von der­ar­ti­gen Fuß­pas­s­tei­len in der beschrie­be­nen Hybrid­bau­wei­se pro­fi­tie­ren – nicht nur im Hin­blick auf Kom­fort und die erreich­ba­re Geh­stre­cke, son­dern auch bezüg­lich Stand- und Gangsicherheit.

Die Autoren:
Jan Becker
Ortho­pä­die-Tech­ni­ker-Meis­ter (CPO‑G)
Fach­leh­rer für Trans­ti­bia­le Prothetik
Bun­des­fach­schu­le für Orthopädietechnik
Schliep­stra­ße 6 — 8
44135 Dort­mund

Oli­ver Pape
Tech­ni­scher Pro­jekt­ma­na­ger Prothetik
medi GmbH & Co. KG
Medi­cus­stra­ße 1
95448 Bay­reuth

Begut­ach­te­ter Beitrag/Reviewed paper

Anmer­kung: Bei dem in der Beob­ach­tung getes­te­ten Pro­dukt han­delt es sich um den medi pan­the­ra CF I Car­bon­fe­der­fuß mit Zwi­schen­la­gen­elas­to­mer der Fir­ma medi GmbH & Co. KG.

Zita­ti­on
Becker J, Pape O. Der Ein­satz von Car­bon­fe­der­fü­ßen mit Zwi­schen­la­gen­elas­to­mer-Ein­hei­ten bei Anwen­dern der Mobi­li­täts­klas­sen 2 und Anfang 3 – Ergeb­nis­se einer mul­ti­zen­tri­schen Anwen­dungs­be­ob­ach­tung zum Ein­satz von Pro­the­sen­fü­ßen unter Ein­schluss von 32 Anwen­dern. Ortho­pä­die Tech­nik, 2013; 64 (3): 28–33
Die neusten Beiträge von Ver­lag OT (Alle ansehen)
  1. Fun­ke, F. Inter­net-based mea­su­re­ment with visu­al ana­lo­gue sca­les: An expe­ri­men­tal inves­ti­ga­ti­on (Inter­net­ba­sier­te Mes­sun­gen mit visu­el­len Ana­logska­len: Eine expe­ri­men­tel­le Unter­su­chung). Dis­ser­ta­ti­on im Fach Psy­cho­lo­gie an der Mathe­ma­tisch-Natur­wis­sen­schaft­li­chen Fakul­tät der Eber­hard Karls Uni­ver­si­tät Tübin­gen, 13. August 2011
  2. Hague, J: Pati­ent-Ori­en­ted Evi­dence that Mat­ters. POEMs. http://www.essentialevidenceplus.com/articles/EJHP_Feb04p64.pdf
Tei­len Sie die­sen Inhalt