Die Wir­kung von Mate­ria­li­en zum Auf­bau dia­be­tes­ad­ap­tier­ter Fuß­bet­tun­gen – Prü­fung durch stan­dar­di­sier­te bio­me­cha­nisch basier­te Untersuchungsmethoden

M. Jahn, M. Spengler, H. Burgwal
Technische Prüfverfahren, die biomechanische Kennwerte nutzen, ermöglichen eine verbesserte, da messbare funktionsorientierte Auswahl von Materialien. Bei der Versorgung des diabetischen Fußsyndroms lautet das Ziel, eine optimale Druckumverteilung (Baumann W, Müller N, Brust G. Grundlegende Begriffe und Anwendungsaspekte der elektronischen Druckverteilungsmessung am Fuß. Med Orth Tech, 1994; 114: 6-13) zu erreichen. Es wird gezeigt, dass die Kombination aus biomechanisch optimierter Materialauswahl und einer Messung im orthopädieschuhtechnischen Versorgungsalltag gut geeignet ist, um die druckreduzierende Wirkung von Materialien, die zum Aufbau diabetesadaptierter Fußbettungen genutzt werden, zu prüfen und zu verbessern.

Ein­füh­rung

Der wesent­li­che Grund für den Ein­satz der dia­be­tes­ad­ap­tier­ten Fuß­bet­tung zusam­men mit Dia­be­tes­schutz­schu­hen ist die Ver­sor­gung nach abge­heil­tem plan­tarem Ulkus (Risi­ko­grup­pe 3) (Abb. 1).

Eine Ver­sor­gung in Form dia­be­tes­ad­ap­tier­ter Fuß­bet­tun­gen (DAF) ist eben­falls mög­lich, wenn fuß­form­beein­flus­sen­de Fak­to­ren vor­lie­gen 1 2 3 4. Ins­be­son­de­re gilt das für ortho­pä­di­sche Indi­ka­tio­nen, Fuß­pro­por­tio­nen und Fuß­de­for­mi­tä­ten, die durch eine kon­fek­tio­nier­te Lösung nicht zu ver­sor­gen sind 5. Alle oben genann­ten Ursa­chen, die zu einer Ver­sor­gung mit DAF füh­ren, haben grund­sätz­lich sowohl druck­er­hö­hen­de als auch bewe­gungs­be­ein­flus­sen­de Wir­kung 6. Da auf­grund des Krank­heits­bil­des Dia­be­tes mel­li­tus mit Poly­neu­ro­pa­thie und ggf. arte­ri­el­ler Ver­schluss­krank­heit der größ­te bewe­gungs­ver­än­dern­de Fak­tor „weni­ger Bewe­gung” ist, liegt der Fokus der Betrach­tun­gen ver­stärkt auf allen druck­ver­än­dern­den Maß­nah­men plan­t­ar am Fuß.

Die Aus­füh­rung von Fuß­bet­tun­gen nach Art der in Deutsch­land kon­zi­pier­ten dia­be­tes­ad­ap­tier­ten Fuß­bet­tung stellt eine adäqua­te Ver­sor­gung bei dia­be­ti­schem Fuß­syn­drom dar (Abb. 2). Ziel die­ser Ver­sor­gungs­me­tho­de ist es, das deut­lich erhöh­te Ulkus­re­zi­div-Risi­ko zu mindern.

Die Reduk­ti­on des Drucks unter den gefähr­de­ten Regio­nen (ROI) durch Umver­tei­lung wird in den gesetz­li­chen Aus­füh­rungs­be­stim­mun­gen als ent­schei­den­de funk­tio­nel­le Maß­nah­me genannt. Die Fokus­sie­rung vor­ran­gig auf den erhöh­ten Druck ent­spricht dem aktu­el­len Forschungsstand.

Ana­ly­siert man die bio­me­cha­nisch funk­tio­nel­len Mög­lich­kei­ten, über die Fuß­bet­tung den Druck in den ROI zu mini­mie­ren, so sind fünf wich­ti­ge Ein­fluss­mög­lich­kei­ten hervorzuheben:

  • die Mate­ri­al­stär­ke der Fußbettung,
  • die Mate­ri­al­aus­wahl in ver­schie­de­nen Fuß­re­gio­nen der Fußbettung,
  • Form­ver­än­de­rung über loka­le Polsterungen,
  • Ver­schie­bung des Kraft­an­griffs­punk­tes und
  • Flä­chen­ver­grö­ße­rung.

Die zur Ver­fü­gung ste­hen­de plan­t­are Fuß­flä­che, auf der die­se gewünsch­ten Ver­än­de­run­gen statt­fin­den sol­len, um den Druck zu redu­zie­ren, ist mehr oder weni­ger gleich­blei­bend. Nimmt man die For­mel „Druck gleich Kraft durch Flä­che” zu Hil­fe, ist jeder Effekt, der mehr Flä­che zum Zeit­punkt der Belas­tung des ROI ermög­licht, unbe­dingt zu errei­chen. Form­ver­än­de­rung auf der Ein­la­ge und Ver­schie­bung des Kraft­an­griffs­punk­tes sind sowohl zeit­lich als auch räum­lich wirk­sam. Alle Fak­to­ren zusam­men füh­ren dann zum größt­mög­li­chen Erfolg bei gewünsch­ter loka­ler Druckumverteilung.

Metho­den

Um gezielt Aus­sa­gen zu Mate­ri­al­ei­gen­schaf­ten unter rea­len Last­fäl­len wie Gehen oder Lau­fen tref­fen zu kön­nen, wur­de in Zusam­men­ar­beit mit dem Insti­tut für Bio­me­cha­nik der Deut­schen Sport­hoch­schu­le Köln eine dar­auf aus­ge­leg­te Prüf­ap­pa­ra­tur ent­wi­ckelt (Abb. 3). Die Prüf­pa­ra­me­ter wur­den durch Mes­sun­gen an Dia­be­ti­kern mit erhöh­tem Ulkus-Risi­ko erho­ben (Abb. 4). Prü­fun­gen, die die Belas­tung von meh­re­ren Kilo­me­tern simu­lie­ren, ermög­li­chen zusam­men mit der Mes­sung der Erho­lungs­mög­lich­keit des Mate­ri­als die Bestim­mung der Dauerelastizität.

Um die Effek­te unter­schied­li­cher Mate­ri­al­stär­ke und Mate­ri­al­aus­wahl ein­deu­tig beschrei­ben zu kön­nen, hat die Prüf­ap­pa­ra­tur eine gere­gel­te Kraft- und Weg­mes­sung zur Ver­fü­gung 7 8. Mit­tels die­ser auf bio­me­cha­ni­sche Ein­gangs­pa­ra­me­ter ein­stell­ba­ren Unter­su­chungs­me­tho­de kann ein­deu­tig das vor­han­de­ne Mate­ri­al­ver­hal­ten ermit­telt wer­den. Erfasst wer­den unter ande­rem die Stei­fig­keit des Mate­ri­als und das „Ener­gie­ver­hal­ten”. Die Ergeb­nis­se der tech­ni­schen Mate­ri­al­prü­fung (Abb. 5) stim­men hin­rei­chend genau mit den rea­len Mes­sun­gen über­ein (sie­he Abb. 4). Die Prü­fung der Dau­er­elas­ti­zi­tät der ein­ge­setz­ten Mate­ria­li­en erfolgt eben­falls, um die ange­streb­ten Ent­las­tungs­ef­fek­te lang­fris­tig zu bele­gen. Dabei soll durch den Nach­weis der Form­be­stän­dig­keit (im Mit­tel wird in Deutsch­land von einem Jahr aus­ge­gan­gen) die gewünsch­te Wir­kung dar­ge­stellt werden.

Eine wei­te­re Metho­de, um die druck­um­ver­tei­len­de Wir­kung der Fuß­bet­tung zu ermit­teln, ist die Mes­sung der Drü­cke plan­t­ar am Fuß beim Gehen 9 10 bei annä­hernd glei­cher Gang­ge­schwin­dig­keit (sie­he Abb. 4). Die Daten, erho­ben in einem Neu­tral­schuh ohne Absatz und Abrol­lung, wer­den mit denen im Dia­be­tes­schutz­schuh mit Fuß­bet­tung ver­gli­chen. Bei­de Metho­den ­zusam­men­ge­führt stel­len momen­tan für uns die bes­ten Metho­den dar, um die Wir­kung von Mate­ria­li­en zum Auf­bau von dia­be­tes­ad­ap­tier­ten Fuß­bet­tun­gen zu beschrei­ben 11 12.

Die Metho­den kön­nen jedoch erst dann sinn­voll ein­ge­setzt wer­den, wenn sie durch kon­ti­nu­ier­li­che Mes­sun­gen über­wacht wer­den. Zur Pro­dukt­si­che­rung wer­den nach DIN EN ISO 9001 und DIN EN ISO 13485, die detail­lier­te Anfor­de­run­gen für die Her­stel­lung und das Inver­kehr­brin­gen von Medi­zin­pro­duk­ten ent­hal­ten, Daten erho­ben und nach­voll­zieh­bar aus­ge­wer­tet. Es wur­den n = 405 Pati­en­ten mit 673 aus­wert­ba­ren Füßen, die die Risi­ko­grup­pe 3 nach AG-Fuß-Sche­ma erfül­len, ein­ge­schlos­sen. Aus­ge­wer­tet wur­de die Druck­ver­tei­lung je cm² je Ein­zel­schritt unter den Zehen, Mit­tel­fuß­köpf­chen und der Basis V bei indi­vi­du­el­ler Ganggeschwindigkeit.

Um mög­lichst glei­che Bedin­gun­gen bei gerad­li­ni­ger Fort­be­we­gung zu erhal­ten, wur­de die Stütz­pha­sen­dau­er betrach­tet. Sie soll­te nicht mehr als +/-10 % von der Mes­sung im Neu­tral­schuh abwei­chen. Wir betrach­ten alle Wer­te, die grö­ßer als 35N/cm² sind, als kri­tisch. Eine Druck­re­du­zie­rung des gemes­se­nen Maxi­mal­werts im Neu­tral­schuh oder in der ROI um min­des­tens 40 % muss erreicht wer­den, um als erfolg­rei­che Ver­sor­gung bewer­tet zu wer­den. In der Aus­wer­tung erfolgt kei­ne Mehr­fach­be­wer­tung je Pati­ent; es wird der höchs­te gemes­se­ne Wert berück­sich­tigt. Bewer­tet wird dabei immer der Effekt von Dia­be­ti­ker­schutz­schuh und Fuß­bet­tung zusam­men 13 14. Eine Tren­nung im Ver­sor­gungs­all­tag ist unter prak­ti­schen Ver­sor­gungs­be­din­gun­gen momen­tan nicht zu realisieren.

Ergeb­nis­se

Ein Ergeb­nis lau­tet, dass nicht der ers­te, oft­mals wei­che Effekt eine dau­er­haft gute Druck­um­ver­tei­lung gewähr­leis­tet. Mit der sub­jek­ti­ven Bewer­tung der gefühl­ten Weich­heit wer­den nicht die not­wen­di­gen funk­tio­nel­len Mate­ri­al­ei­gen­schaf­ten ermit­telt, die bei Typ-II-Dia­be­ti­kern plan­t­ar not­wen­dig sind. Der häu­fig in der Pra­xis benutz­te Mate­ri­al­test (Abb. 6) oder eine allei­ni­ge Beschrei­bung des Mate­ri­als mit­tels Shore-Här­te reicht zum Auf­bau einer dia­be­tes­ad­ap­tier­ten Fuß­bet­tung aus unse­rer Sicht nicht aus 15.

Auf Basis der Bestim­mung der dyna­mi­schen Mate­ri­al­ei­gen­schaf­ten las­sen sich gezielt die ein­zel­nen Schich­ten der dia­be­tes­ad­ap­tier­ten Fuß­bet­tung zusam­men­set­zen. Der Auf­bau der Fuß­bet­tung soll­te dabei aus min­des­tens drei, bes­ser vier Schich­ten mit ein­deu­tig unter­scheid­ba­ren Mate­ri­al­kenn­wer­ten bestehen, da jede der vier Schich­ten unter­schied­li­che funk­tio­nel­le Auf­ga­ben hat und die aus­ge­wähl­ten Mate­ria­li­en die­sen gerecht wer­den müssen.

  • Der indi­vi­du­el­le Fuß­bett­kern im Rück- und Mit­tel­fuß soll­te eher steif sein. Er ist dazu da, form­er­hal­tend, sta­bi­li­sie­rend und falls gewünscht len­kend zu wirken.
  • Die zwei­te indi­vi­du­el­le Fuß­form­schicht ermög­licht es, jeden Fuß eins zu eins kor­ri­giert abzu­bil­den. Falls zur Druck­re­duk­ti­on not­wen­dig, kön­nen Weich­pols­te­run­gen in jeder Aus­füh­rungs­art exakt modu­liert und durch eine über­la­ger­te DVM (Gang) fein­jus­tiert ein­ge­bracht wer­den. Die­se Mate­ri­al­schicht kann zudem je nach Pati­ent durch Ver­än­de­rung der Stei­fig­keit auf rea­le Belas­tungs­mus­ter abge­stimmt werden.
  • Die drit­te sehr wei­che und dau­er­elas­ti­sche Schicht ermög­licht das Ver­schie­ben des Fußes auf der Fuß­bet­tung. Mög­li­che, bis dato aller­dings nicht nach­weis­ba­re Scher­kräf­te kön­nen damit kom­pen­siert wer­den. Ent­schei­dend ist auch die Fein­an­pas­sung an die unte­re Schicht, beson­ders bei Über­gän­gen zu Vertiefungen.
  • Die vier­te Schicht über­spannt und schützt die drit­te Schicht. Sie ist kurz­zei­tig flä­chen­elas­tisch wirk­sam und dient der opti­ma­len Fein­an­pas­sung wäh­rend des Absin­kens des Fußes auf die unte­ren Schichten.
  • Bei geeig­ne­ter Ver­wen­dung mit­tels zuge­füg­ten Wasch­mit­tels ist die Fuß­bet­tung anti­bak­te­ri­ell wirk­sam, da mit 60 °C waschbar.

Abbil­dung 7 zeigt die erreich­ba­re Druck­ent­las­tung durch den beschrie­be­nen Auf­bau der Fuß­bet­tung. Die Ver­wen­dung bio­me­cha­ni­scher Prüf­me­tho­den zur rea­len Belas­tung von Mate­ria­li­en ermög­licht es, dyna­mi­sche Mate­ri­al­kenn­wer­te zu erhal­ten und die­se ziel­füh­rend ein­zu­set­zen. Das kom­plet­te Ver­fah­ren ermög­licht es, alle ein­ge­setz­ten Mate­ria­li­en, die eine gute Druck­um­ver­tei­lung errei­chen sol­len, hin­sicht­lich ihrer Wir­kung ein­deu­tig zu unterscheiden.

Schluss­fol­ge­rung

Die dau­er­haf­te Auf­recht­erhal­tung der mate­ri­al­im­ma­nen­ten druck­re­du­zie­ren­den Effek­te ist ele­men­tar, um das Ulkus­re­zi­div-Risi­ko, aus­ge­löst durch loka­le Druck­stel­len, zu min­dern. Dies kann mit dem vor­ge­stell­ten tech­nisch-bio­me­cha­ni­schen Ver­fah­ren zur Mate­ri­al­aus­wahl, der funk­tio­nel­len ortho­pä­die­schuh­tech­ni­schen Ver­sor­gung mit Über­prü­fung der Druck­ver­tei­lungs­mes­sung und der Ein­hal­tung der AG-Fuß-Leit­li­ni­en gut erreicht werden.

Im Vor­der­grund soll­ten dabei die indi­vi­du­ell her­aus­ge­ar­bei­te­te Form­ge­bung, ggf. mit loka­len Weich­pols­te­run­gen, die dau­er­elas­ti­schen Mate­ri­al­ei­gen­schaf­ten sowie eine genü­gend gro­ße Ein­la­gen­stär­ke zusam­men mit den Funk­tio­nen von Dia­be­tes­schutz­schu­hen stehen.

Aus­blick

Dies ist aller­dings noch immer nicht aus­rei­chend, um die Gesamt­zahl der betrof­fe­nen Fäl­le dau­er­haft gut zu ver­sor­gen. Deut­lich wird dies, wenn man in der aktu­el­len Lite­ra­tur die Höhe der Ulkus-Rezi­div­ra­ten betrach­tet 16. Mor­bach et al. mer­ken in die­sem Zusam­men­hang an: „Nur ein mul­ti­dis­zi­pli­nä­res, mul­ti­fak­to­ri­el­les Vor­ge­hen bei der Behand­lung von Fuß­ul­ze­ra ist in der Lage, die Häu­fig­keit von Ampu­ta­tio­nen um mehr als 50 % zu sen­ken.” Da die Ver­sor­gungs­leis­tung hin­sicht­lich des Para­me­ters Druck bei Aus­lie­fe­rung der Ver­sor­gung opti­miert ist, emp­fiehlt sich eine eng­ma­schi­ge­re Kon­trol­le der vor­han­de­nen Druck­wer­te in der getra­ge­nen Ver­sor­gung, um einen bes­se­ren Ver­sor­gungs­sta­tus, sprich eine Sen­kung der Ulkus-Rezi­div­ra­te, zu errei­chen. Aber auch hier gilt: Allein durch eine bes­se­re Druck­um­ver­tei­lung ist dies nicht zu errei­chen, was auch in der aktu­el­len Lite­ra­tur so dar­ge­stellt wird; Vor­stu­di­en, die die Kom­ple­xi­tät eines erwei­ter­ten Ver­sor­gungs­an­sat­zes für indi­vi­du­el­le Ver­sor­gun­gen beschrei­ben, wer­den gera­de von den Ver­fas­sern durch­ge­führt. Dabei ste­hen neben den bio­me­cha­nisch zu erfas­sen­den Para­me­tern beson­ders Para­me­ter wie Pati­en­ten­zu­frie­den­heit und Adhä­renz im Vordergrund.

Für die Autoren:
Micha­el Jahn
Lei­tung For­schung und Ent­wick­lung / Akademie
Ietec Ortho­pä­di­sche Ein­la­gen GmbH
Pro­duk­ti­ons KG
Am Fran­ken­grund 3
36093 Kün­zell
mjahn@ietec.de

Begut­ach­te­ter Beitrag/Reviewed paper

Zita­ti­on
Jahn M, Speng­ler M, Burg­wal H. Die Wir­kung von Mate­ria­li­en zum Auf­bau dia­be­tes­ad­ap­tier­ter Fuß­bet­tun­gen – Prü­fung durch stan­dar­di­sier­te bio­me­cha­nisch basier­te Unter­su­chungs­me­tho­den. Ortho­pä­die Tech­nik, 2014; 65 (5): 110–113
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