Eine kli­ni­sche Stu­die zur Unter­su­chung der Bio­me­cha­nik Vor­fuß­am­pu­tier­ter beim Tra­gen einer indi­vi­du­ell ange­pass­ten Car­bon­pro­the­se sowie einer (Standard-)Silikonprothese

E. Dötzel1, F. Capanni2
Aktuell verfügbare Prothesen für traumabedingte Vor- und Mittelfußamputationen erlauben nur bedingt sportliche Aktivitäten und schränken daher die Lebensqualität des Patienten stark ein. Um diese Situation zu verbessern, wurde eine patientenindividuell angepasste Carbonprothese entwickelt und in einer biomechanischen Studie der Standard-Silikonprothese gegenübergestellt. Im Labor für Bewegungsanalyse der Forschungsgruppe Biomechatronics der Technischen Hochschule Ulm wurden das Gehen, Joggen sowie diverse sportliche Aktivitäten beim Tragen beider prothetischer Hilfsmittel mit einer eher kleinen Studienpopulation (n = 5) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass bereits durch das erstmalige Tragen der Carbonprothese die Gangbiomechanik der Studienteilnehmenden teilweise verbessert werden konnte. Jedoch ist es nicht gelungen, die durch die Silikonprothese über Jahrzehnte angeeignete Gangpathologie vollständig zu korrigieren.

 

1 Carl Zeiss SMT AG, Ober­ko­chen, Deutschland
2 For­schungs­grup­pe Biomecha­tronics, Tech­ni­sche Hoch­schu­le Ulm, Deutschland

Anzei­ge

 

Ein­füh­rung

Die mensch­li­che Fort­be­we­gung ist das Resul­tat einer über meh­re­re Mil­lio­nen Jah­re andau­ern­den Evo­lu­ti­on, die einen hoch­kom­ple­xen Vor­gang her­vor­ge­bracht hat, der ein Zusam­men­spiel von zahl­lo­sen Mus­keln und Gelen­ken sowie des Gleichgewichts‑, Seh- und Tast­sinns erfor­der­lich macht. Eine zen­tra­le Rol­le die­ses Zusam­men­spiels über­neh­men die unte­ren Extre­mi­tä­ten und ins­be­son­de­re der Fuß. Das hoch­kom­ple­xe Gebil­de muss im All­tag in der Lage sein, den sta­ti­schen und dyna­mi­schen Ein­flüs­sen ent­ge­gen­zu­wir­ken. Im Stand über­nimmt der Fuß die gleich­mä­ßi­ge Belas­tungs­ver­tei­lung auf die Extre­mi­tä­ten und die sen­so­mo­to­ri­sche Erfas­sung der Boden­kräf­te sowie die Gleich­ge­wichts­re­gu­lie­rung1 2 3 4. Unter dyna­mi­schen Aspek­ten bil­det der Fuß in Ver­bin­dung mit dem Knie- und Hüft­ge­lenk sowie der Pas­sa­gier­ein­heit eine Sym­bio­se, wel­che für die not­wen­di­gen Hebel sorgt, um sich phy­sio­lo­gisch in eine kon­kre­te Rich­tung fort­be­we­gen zu kön­nen. Jeg­li­cher Ein­griff in die­sen sen­si­blen Mecha­nis­mus resul­tiert in einer Stö­rung des bio­me­cha­ni­schen Gleich­ge­wichts5 6. Ins­be­son­de­re geht eine Ampu­ta­ti­on (Abb. 1) im Fuß­be­reich mit einer ent­spre­chend nega­ti­ven Ein­fluss­nah­me ein­her. Dabei gilt: je näher die Ampu­ta­ti­on am Sprung­ge­lenk, des­to stär­ker die Aus­wir­kun­gen auf die Phy­sio­lo­gie des Bewe­gungs­ap­pa­ra­tes7 8 9. Bei einem gesun­den Gang­bild wan­dert die auf den Fuß ein­ge­lei­te­te Last mit fort­schrei­ten­der Schritt­pe­ri­ode von ante­rior nach pos­te­ri­or in Rich­tung der Groß­ze­he, bis es zum Abschluss des Gang­zy­klus zur Zehen­ab­lö­sung bzw. Ent­las­tung kommt. Im Fal­le einer Ampu­ta­ti­on im Mit­tel- oder Vor­fuß­be­reich kann die­ser phy­sio­lo­gi­sche Pro­zess bereits ab der mitt­le­ren Stand­pha­se nicht mehr regel­kon­form aus­ge­führt wer­den. Eine zu frü­he Ablö­sung des Fußes und dadurch ein ‚nicht fer­tig aus­ge­führ­ter Schritt‘ sind die Fol­ge. Dies kann in Ver­bin­dung mit einer sub­op­ti­ma­len pro­the­ti­schen Ver­sor­gung zu einer asym­me­tri­schen Belas­tung der Kör­per­seg­men­te füh­ren und durch irrepa­ra­ble Lang­zeit­fol­gen beglei­tet wer­den10 11 12 13. Das Ziel einer adäqua­ten pro­the­ti­schen Ver­sor­gung ist der Aus­schluss die­ser Mängel.

Grund­sätz­lich exis­tie­ren unter­schied­li­che Hilfs­mit­tel (Abb. 1, Mit­te), um Betrof­fe­ne nach einer Vor- oder Mit­tel­fuß­am­pu­ta­ti­on zu ver­sor­gen. Her­stel­ler bie­ten sowohl knö­chel­freie Pro­the­sen ohne Schaft als auch stei­fe Ver­sor­gungs­mög­lich­kei­ten aus Faser­ver­bund­werk­stof­fen (FVW) an. Die Haupt­un­ter­schie­de lie­gen im Wesent­li­chen im Schaft­ver­lauf, im ver­wen­de­ten Werk­stoff sowie im prin­zi­pi­el­len Auf­bau des Hilfs­mit­tels14 15. Eines haben aktu­ell ver­füg­ba­re Pro­duk­te jedoch gemein­sam: Sie bie­ten kos­me­ti­sche Vor­tei­le (Bsp. Sili­kon­pro­the­se), sind aber zum größ­ten Teil nicht in der Lage, die nach der Ampu­ta­ti­on ver­lo­ren gegan­ge­ne Gang­bio­me­cha­nik wie­der­her­zu­stel­len. Dies resul­tiert häu­fig in einer ein­ge­schränk­ten Lebens­qua­li­tät für den betrof­fe­nen Pati­en­ten16 17.

Metho­dik

Im Rah­men einer kli­ni­schen Stu­die (DRKS, DRKS00011929) wur­de eine indi­vi­du­ell ange­pass­te Car­bon­vor­fuß­pro­the­se (Fca­de, Fa. Häuss­ler Tech­ni­sche Ortho­pä­die­tech­nik GmbH, Ulm) ver­glei­chend zu einer Sili­kon­pro­the­se bewer­tet. Die mecha­ni­sche Aus­le­gung der Pro­the­sen­funk­ti­ons­be­rei­che (Abb. 1, rechts) erfolg­te anhand des jewei­li­gen Mobi­li­täts­wun­sches der Stu­di­en­teil­neh­men­den. Hier­mit soll­te eine Balan­ce zwi­schen erfor­der­li­cher Pro­the­sen­stei­fig­keit und ‑fle­xi­bi­li­tät erreicht wer­den. Für die Stu­die wur­de eine Pro­banden­grup­pe (n = 5) von Vor- und Mit­tel­fuß­am­pu­tier­ten mit Sili­kon­pro­the­se (SP) mit fol­gen­den Ein- und Aus­schluss­kri­te­ri­en akqui­riert (Abb. 2, unten), bei denen die Ampu­ta­ti­on im Schnitt über 15 Jah­re zurück­liegt. Ein­schluss­kri­te­ri­en: ein­sei­ti­ge Ampu­ta­ti­on ent­lang der Gelenk­li­ni­en Lis­franc oder Cho­part, Fähig­keit der eigen­stän­di­gen Fort­be­we­gung ohne Ver­wen­dung wei­te­rer Hilfs­mit­tel, maxi­ma­les Kör­per­ge­wicht von 135 kg; Aus­schluss­kri­te­ri­en: Begleit­erkran­kun­gen (Dia­be­tes mel­li­tus, neu­ro­mus­ku­lä­re Erkran­kun­gen), all­ge­mein schlech­ter Gesund­heits­zu­stand, Kör­per­ge­wicht über 135 kg.

Nach­fol­gend der Auf­bau der kli­ni­schen Stu­die (Abb. 2, oben):

TS1: Initi­al­un­ter­su­chun­gen direkt nach Her­stel­lung der Carbonprothesen
TS2a: Langzeituntersuchungen
TS2b: Phy­sio­the­ra­peu­ti­sche Untersuchungen
TS3: Unter­su­chun­gen zu sport­li­chen Akti­vi­tä­ten (Teil einer ande­ren Publi­ka­ti­on18)

Im Rah­men der Initi­al­un­ter­su­chun­gen (TS1) wur­den im Gang­la­bor, aus­ge­rüs­tet mit einem mar­ker­ba­sier­ten 3D-Video­ana­ly­se­sys­tem (Fa. Simi Rea­li­ty Moti­ons Sys­tems GmbH, Unter­schleiß­heim) sowie einem instru­men­tier­ten Lauf­band (Fa. zebris Medi­cal GmbH, Isny im All­gäu), gang­spe­zi­fi­sche, kine­ti­sche und kine­ma­ti­sche Para­me­ter auf­ge­zeich­net (Abb. 3). Ziel die­ser Unter­su­chung war die Ermitt­lung des Ist-Zustands des Gang­bil­des der Stu­di­en­grup­pe mit Sili­kon­pro­the­se sowie die Ver­än­de­rung des Gang­bil­des mit Carbonprothese.

Für die Daten­er­he­bung wur­den die Stu­di­en­teil­neh­men­den gebe­ten, mit ihrer jewei­li­gen Wohl­fühl­ge­schwin­dig­keit auf dem Lauf­band zu gehen. Der Mess­zy­klus wur­de auf zwei vali­de Wie­der­ho­lun­gen und jeweils eine Minu­te Mess­zeit fest­ge­legt. Vor jeder Daten­auf­zeich­nung wur­de den Teil­neh­men­den eine Ein­lauf­zeit gewährt, die in ihrer Län­ge nicht limi­tiert war. Um eine Ver­gleich­bar­keit der Mess­ergeb­nis­se zu gewähr­leis­ten, wur­den fol­gen­de Maß­nah­men über alle Unter­su­chun­gen hin­weg getroffen:

1) Bereit­stel­lung des glei­chen Schuh­paa­res für jeden Studienteilnehmenden;
2) unver­än­der­te Posi­ti­on und Aus­rich­tung der Kameras;
3) gleich­blei­ben­de Lichtverhältnisse.

Zusätz­lich zur instru­men­tier­ten Daten­ak­qui­se wur­de mit Hil­fe eines spe­zi­ell ent­wi­ckel­ten Fra­ge­bo­gens der sub­jek­ti­ve Ein­druck der Stu­di­en­teil­neh­men­den bezüg­lich der jewei­li­gen Pro­the­se erfasst. Die­ser umfass­te die Bewer­tung des Sicher­heits­ge­fühls wäh­rend der Fort­be­we­gung, den beque­men Sitz sowie das äuße­re Erschei­nungs­bild der Pro­the­se. Mit einem Teil­neh­men­den erfolg­te eine Lang­zeit­un­ter­su­chung (TS2a) über einen Zeit­raum von sechs Mona­ten mit Mess­da­ten­er­he­bun­gen im Vier-Wochen-Rhyth­mus. Die­se wur­de von einer Phy­sio­the­ra­peu­tin (TS2b) beglei­tet, um dem Teil­neh­men­den bei der Ein­ge­wöh­nung mit einem spe­zi­ell ent­wi­ckel­ten Trai­nings­kon­zept zu unter­stüt­zen. Zusätz­lich wur­den der mus­ku­lä­re sowie der Gleich­ge­wichts­zu­stand mit­tels Balan­ce-Error-Scoring-Sys­tem (Bess) sowie Star-Excur­si­on-Balan­ce-Test (SEBT) erfasst. Bei­de Tests sind Stan­dard­me­tho­den in der Phy­sio­the­ra­pie. Bei der Sili­kon­pro­the­se wur­de auf die Auf­zeich­nung der Gang­da­ten ver­zich­tet, da die­se mate­ri­al­be­dingt nicht in der Lage ist, die not­wen­di­ge Wider­stands­kraft zu erbrin­gen, um den dyna­mi­schen Belas­tun­gen stand­zu­hal­ten. Ent­spre­chend wür­de das Aus­füh­ren der Übun­gen mit dem Sili­kon­hilfs­mit­tel in hohen Kräf­ten auf den Stumpf und dadurch in Schmer­zen resul­tie­ren. Im Gegen­satz dazu wur­de in einer wei­te­ren Publi­ka­ti­on bereits die Eig­nung der Car­bon­pro­the­se für sport­li­che Akti­vi­tä­ten unter­sucht19.

Ergeb­nis­se und Diskussion

Die Auf­zeich­nung der Gang­da­ten der TS1 fand direkt nach der Pro­the­sen­her­stel­lung statt. Die Ergeb­nis­se des Ver­gleichs bei­der pro­the­ti­scher Hilfs­mit­tel las­sen schluss­fol­gern, dass die Stu­di­en­teil­neh­men­den bereits bei der Erst­an­wen­dung der Car­bon­pro­the­se teil­wei­se in der Lage sind, bes­se­re Gang­pa­ra­me­ter zu erzielen.

Die Gang­ge­schwin­dig­keit ist ein ein­deu­ti­ger Para­me­ter in Bezug auf das Wohl­fühl- sowie Sicher­heits­emp­fin­den wäh­rend des Tra­gens eines pro­the­ti­schen Hilfs­mit­tels. In der Lite­ra­tur wird der Bereich zwi­schen 4,0 und 4,6 km/h als phy­sio­lo­gisch für das ‚nor­ma­le Gehen‘ ange­se­hen20 21 22 23. Wäh­rend der TS1 waren zwei Pro­ban­den mit der Sili­kon­pro­the­se und drei mit der Car­bon­pro­the­se (CP) in der Lage, bei der ange­ge­be­nen phy­sio­lo­gi­schen Geschwin­dig­keit die Mes­sung auf dem Lauf­band zu absol­vie­ren (Abb. 4, links). Trotz der kur­zen Ein­ge­wöh­nungs­zeit waren vier Pro­ban­den in der Lage, die Gang­ge­schwin­dig­keit mit dem neu­en Car­bon­hilfs­mit­tel gegen­über den Pro­ban­den mit Sili­kon­ver­sor­gung zu erhö­hen. Ledig­lich P2 muss­te die Gang­ge­schwin­dig­keit um ca. 15 % reduzieren.

Ein wei­te­rer Para­me­ter, der bei Vor- und Mit­tel­fuß­am­pu­tier­ten deut­lich auf­fällt, ist die seit­li­che Ver­la­ge­rung des Kör­per­schwer­punk­tes in Rich­tung der Ampu­ta­ti­on. Die­se Dys­ba­lan­ce der Bio­me­cha­nik ist oft­mals das Resul­tat aus einer Mus­kel­de­ge­ne­ra­ti­on sowie einer Adap­ti­on des Bewe­gungs­ap­pa­ra­tes zur Kom­pen­sa­ti­on der ampu­tier­ten Extre­mi­tät. Nicht sel­ten geht die­ses Defi­zit mit Lang­zeit­fol­gen, wie bei­spiels­wei­se einer Arthri­tis, ein­her24. Bereits wäh­rend der Initi­al­un­ter­su­chung konn­te der Abso­lut­wert der seit­li­chen Ver­la­ge­rung bei drei von fünf Pro­ban­den mit der CP um ein Viel­fa­ches ver­rin­gert wer­den (Abb. 4, rechts). Aller­dings zeigt sich bei P3 eine Über­kom­pen­sa­ti­on, indem die Ver­la­ge­rung auf die gesun­de Sei­te wan­dert. Dies deu­tet auf eine nicht opti­mal ange­pass­te Aus­rich­tung der Pro­the­se rela­tiv zur Bein­ach­se hin und wur­de im wei­te­ren Ver­lauf der Stu­die kor­ri­giert. Bei den Pro­ban­den 1 und 4 fiel die CP hin­sicht­lich des Abso­lut­wer­tes der seit­li­chen Ver­la­ge­rung schlech­ter aus. Bei­de Stu­di­en­teil­neh­men­den schie­nen mehr Zeit zu benö­ti­gen, um sich an die ver­än­der­te Bio­me­cha­nik mit der CP zu gewöhnen.

Ein wei­te­rer Para­me­ter der Gang­ana­ly­se stellt die Sym­me­trie dar. Typisch für die betrach­te­te Stu­di­en­grup­pe ist eine Asym­me­trie der Schritt­län­ge, wobei die betrof­fe­ne Sei­te deut­lich wei­ter nach vor­ne geschwun­gen wird, um mög­lichst wenig belas­tet zu wer­den. Dies konn­te bei allen fünf Stu­di­en­teil­neh­men­den mit Sili­kon­ver­sor­gung fest­ge­stellt wer­den. Die Pro­the­sen­ver­sor­gung aus Sili­kon ist mate­ri­al­be­dingt nicht in der Lage, den für das Absto­ßen not­wen­di­gen Vor­fuß­he­bel zu gene­rie­ren, wodurch Betrof­fe­ne zum früh­zei­ti­gen Been­den des Schrit­tes gezwun­gen wer­den. Bei den Pro­ban­den 1 bis 3 wur­de mit der CP eine teil­wei­se deut­lich ver­bes­ser­te Schritt­län­gen­sym­me­trie gemes­sen (Tab. 1). Bei Pro­band 5 waren die Para­me­ter mit bei­den Pro­the­sen annäh­rend iden­tisch. Pro­band 4 zeig­te wie schon bei der Kör­per­schwer­punkt­ver­la­ge­rung eine nega­ti­ve Ten­denz mit der CP. Die kine­ma­ti­schen Para­me­ter Hüft- und Knie­win­kel (Abb. 5) zei­gen gene­rell eine gro­ße Streu­ung von Ampli­tu­de und Timing. Für die Pro­banden­grup­pe deu­tet dies auf eine sehr varia­ble Ein­lei­tung und Durch­füh­rung des Schrit­tes hin. Bei der Ana­ly­se des Knie­win­kels mit der SP zeigt sich mit der feh­len­den Fle­xi­on in der mitt­le­ren Stand­pha­se (bei ca. 25 % des Gang­zy­klus) ein wei­te­res typi­sches Mus­ter vor- und mit­tel­fuß­am­pu­tier­ter Betrof­fe­ner – das ‚stel­zen­ar­ti­ge‘ Gang­bild, bei dem das Knie wäh­rend des kom­plet­ten Schrit­tes durch­ge­streckt bleibt. Das Tra­gen der CP wirkt die­sem Trend bei den Pro­ban­den 2 und 5 ein­deu­tig ent­ge­gen. Bei­de Stu­di­en­teil­neh­men­den flek­tie­ren wäh­rend der mitt­le­ren Stand­pha­se das Knie. Bei den wei­te­ren Pro­ban­den liegt zwar eine Ten­denz, jedoch kei­ne zwei­fels­frei erkenn­ba­re Ver­bes­se­rung vor. Das Erschei­nen der leich­ten Fle­xi­on könn­te auch durch die Über­la­ge­rung der bei­den auf­ge­nom­me­nen Mes­sun­gen erklär­bar sein. Auf die Aus­wer­tung des Sprung­ge­lenk­win­kels wur­de in die­ser Stu­die ver­zich­tet. Um die für die dyna­mi­sche Fort­be­we­gung not­wen­di­gen Hebel erfor­der­li­che Wider­stands­fä­hig­keit auf­brin­gen zu kön­nen, schränkt die CP die Beweg­lich­keit im Sprung­ge­lenk stark ein.

Ein wei­te­rer Aspekt der Stu­die war der sub­jek­ti­ve Ein­druck der Stu­di­en­teil­neh­men­den. Die­se wur­den gebe­ten, anhand einer Sie­ben-Punk­te-Ska­la bestimm­te Fähig­kei­ten sowie ihre Ein­drü­cke beim Tra­gen bei­der Pro­the­sen zu bewer­ten. Dabei steht der Wert 1 für ‚gar nicht zufrie­den‘ und der Wert 7 ent­spre­chend für ‚sehr zufrie­den‘. Tab. 2 zeigt die Dif­fe­renz der Ein­zel­aus­wer­tun­gen. Eine nega­ti­ve Zahl bedeu­tet ein bes­se­res Ergeb­nis für die SP; ent­spre­chend eine posi­ti­ve Wer­tung ein bes­se­res Ergeb­nis für die CP. Auf­fäl­lig ist, dass Pro­band 1 die CP deut­lich kri­ti­scher bewer­tet hat als die rest­li­chen Pro­ban­den. Die Aspek­te bezüg­lich der Sicher­heit beim Gehen, der maxi­ma­len Geh­di­stanz sowie dem Gang an sich, wur­den bei der CP zum Teil deut­lich höher bewer­tet. Dies spie­gelt auch die Aus­wer­tung der Gang­pa­ra­me­ter der instru­men­tier­ten Gang­ana­ly­se wider, bei der die CP größ­ten­teils bes­ser aus­fiel. Im Hin­blick auf die Kos­me­tik sowie das Aus­se­hen schnei­det die SP bes­ser ab. Aus der Aus­wer­tung geht zudem her­vor, dass kei­ner der Pro­ban­den die CP ins­ge­samt schlech­ter bewer­tet hat. Bei den Pro­ban­den 1 und 4 fällt die All­ge­mein­wer­tung neu­tral aus. Die Pro­ban­den 2 und 5 eva­lu­ie­ren leicht und Pro­band 3 stark zuguns­ten der CP.

Auf­grund der Tat­sa­che, dass die Lang­zeit­un­ter­su­chun­gen TS2a und TS2b mit gro­ßen zeit­li­chen Auf­wän­den ver­bun­den waren, hat sich nur Pro­band 3 bereit erklärt, dar­an teil­zu­neh­men. Mit dem Ziel, einen kon­ti­nu­ier­li­chen Lern­ef­fekt wäh­rend des Tra­gens der CP erzie­len und beob­ach­ten zu kön­nen, wur­den die Mes­sun­gen der Initi­al­stu­die im Vier-Wochen-Rhyth­mus über eine Dau­er von sechs Mona­ten wie­der­holt und ana­ly­siert. Aus Grün­den einer mög­li­chen Über­las­tung wur­de auf die Unter­su­chun­gen mit der SP ver­zich­tet. Die Ergeb­nis­se der Lang­zeit­stu­die TS2a ermög­li­chen kei­ne ein­deu­ti­ge Aus­sa­ge über die Effek­te der Car­bon­pro­the­se auf das Gang­bild. Eini­ge wei­sen eine deut­li­che Ver­bes­se­rung auf, ande­re blei­ben gleich oder ver­schlech­tern sich leicht. Die Abb. 6 (links) zeigt die Wohl­fühl­gang­ge­schwin­dig­keit. Dabei wer­den die ein­zel­nen Mess­in­ter­val­le M1 bis M5 der Initi­al­mes­sung M0 gegen­über­ge­stellt. Die Aus­wer­tung der Geschwin­dig­keit zeigt eine ein­deu­tig posi­ti­ve Ent­wick­lung im Ver­gleich zu M0. Zu allen Ana­ly­se­zeit­punk­ten konn­te ein Wert grö­ßer 4,0 km/h erzielt wer­den. Des Wei­te­ren zei­gen die Mess­da­ten eine nicht kon­stant zuneh­men­de Geschwin­dig­keit. Nach den erreich­ten Spit­zen­wer­ten wäh­rend M2 und M4 folg­te ein Abfall fast auf das M0-Niveau. Nichts­des­to­trotz zeigt die CP in die­sem Fall mit einer durch­schnitt­li­chen Geschwin­dig­keits­stei­ge­rung um 1,16 km/h eine posi­ti­ve Wir­kung. In Ein­zel­fäl­len sogar so weit, dass Pro­band 3 in ein schnel­le­res Gehen bzw. Wal­ken über­ge­gan­gen ist, was zuvor mit der SP nicht mög­lich war. Die seit­li­che Ver­la­ge­rung des Kör­per­schwer­punk­tes vari­iert stark zwi­schen den Ein­zel­mes­sun­gen. Es zeigt sich, dass Pro­band 3 bei eher mode­ra­te­ren Geschwin­dig­kei­ten im Bereich von 4,0 bis 4,3 km/h dazu ten­diert, den Kör­per­schwer­punkt nach rechts und bei höhe­ren Geschwin­dig­kei­ten zu den Zeit­punk­ten M1, M2 und M4 nach links zu ver­la­gern. Die­ser Trend konn­te trotz der glei­chen bzw. nicht wech­seln­den Pro­the­sen­kon­fi­gu­ra­ti­on beob­ach­tet wer­den. Als Grund für die­ses Phä­no­men wur­den neben dem tages­ab­hän­gi­gen Gemüts­zu­stand, die über Jah­re ange­eig­ne­te, durch die Ampu­ta­ti­on ver­ur­sach­te patho­lo­gi­sche Gang­bio­me­cha­nik aus­ge­macht. Pro­band 3 ten­diert bei einer schnel­le­ren Fort­be­we­gung zu einer Über­kom­pen­sa­ti­on. In Bezug auf die Schritt­län­gen­sym­me­trie (Tab. 3) ergab die Para­me­ter­aus­wer­tung ein eher nega­ti­ves Bild. Abge­se­hen von einer leich­ten Ver­bes­se­rung zum Zeit­punkt M1 wur­de die Asym­me­trie eher ver­grö­ßert. Eine ein­deu­ti­ge Bezie­hung zwi­schen hoher Geschwin­dig­keit und schlech­ter Sym­me­trie konn­te aus den aus­ge­wer­te­ten Daten nicht erkannt wer­den. Der größ­te Unter­schied zwi­schen der betrof­fe­nen und gesun­den Sei­te wur­de bei der maxi­ma­len Geschwin­dig­keit wäh­rend M4 ermit­telt. Die Ana­ly­se des Hüft- und Knie­win­kels wur­de auf die Mes­sun­gen M3 und M5 limi­tiert (Abb. 7). Die­se wur­den bei einer annäh­rend glei­chen Geschwin­dig­keit auf­ge­nom­men und sind somit mit M0 ver­gleich­bar. Eine Gegen­über­stel­lung der Ergeb­nis­se des schnel­len Gehens bzw. Wal­kens mit denen des ‚nor­ma­len‘ Gehens wür­de durch die höhe­ren Maxi­ma und gestauch­ten Kur­ven­ver­läu­fe bei höhe­ren Geschwin­dig­kei­ten das Gesamt­bild ver­fäl­schen. Die Betrach­tung des Hüft­win­kels der Mess­zeit­punk­te M0, M3 und M5 zeigt einen ähn­li­chen Ver­lauf. Der Off­set und die Unter­schie­de in der Ampli­tu­de kön­nen mit Hil­fe der 3D-Video­ana­ly­se erklärt wer­den. Das Anbrin­gen der Mar­ker an den ent­spre­chen­den Gelenk­punk­ten zur Visua­li­sie­rung kann anwen­der­be­dingt vari­ie­ren und dadurch einen gering­fü­gi­ge­ren Off­set der Daten erzeu­gen. Beim Knie­win­kel war Pro­band 3 bereits wäh­rend der Initi­al­un­ter­su­chung (M0) mit der feh­len­den Fle­xi­on in der mitt­le­ren Stand­pha­se auf­fäl­lig. Die­ser Trend setz­te sich bei M3 fort. Der Kur­ven­ver­lauf für M5 im Bereich 10 bis 20 % des Gang­zy­klus zeigt eine Fle­xi­on und könn­te auf das Vor­han­den­sein der Stoß­dämp­fung sowie einen mög­li­chen Lern­ef­fekt beim Tra­gen der CP hin­deu­ten. Da M5 jedoch den letz­ten Mess­zeit­punkt dar­stellt, konn­te die­se Aus­sa­ge im Rah­men der Stu­die nicht bestä­tigt werden.

Gene­rell ist zu dis­ku­tie­ren, ob ein Ana­ly­se­zeit­raum von sechs Mona­ten als ‚Lang­zeit‘ betrach­tet wer­den kann. In der Lite­ra­tur konn­ten kei­ne ander­wei­ti­gen Stu­di­en gefun­den wer­den, die Unter­su­chun­gen einer vor- und mit­tel­fuß­am­pu­tier­ten Stu­di­en­grup­pe über einen län­ge­ren Zeit­raum durch­ge­führt haben. Erschwe­rend kommt hin­zu, dass der­ar­ti­ge Ana­ly­sen auf­grund der not­wen­di­gen Aus­stat­tung immer orts­ge­bun­den und dadurch für die Pro­ban­den sehr zeit­in­ten­siv sind. Ins­ge­samt betrach­tet wirkt sich eine Indi­vi­dua­li­sie­rung eines pro­the­ti­schen Hilfs­mit­tels bereits kurz­fris­tig posi­tiv auf das Gang­bild und somit auf die gesam­te Gang­bio­me­cha­nik des Pati­en­ten aus. Jedoch konn­te auch gezeigt wer­den, dass eine über Jahr­zehn­te ange­eig­ne­te Gang­pa­tho­lo­gie durch eine adäqua­te Hilfs­mit­tel­ver­sor­gung kurz­fris­tig nicht umfas­send kor­ri­giert wer­den kann. Dies wird auch durch die Ergeb­nis­se der phy­sio­the­ra­peu­ti­schen Unter­su­chun­gen TS2b bestä­tigt. Der Bess-Test dient der Über­prü­fung der Gleich­ge­wichts­fä­hig­keit sowie der Sprung­ge­lenk­sta­bi­li­tät und wur­de ohne zusätz­li­che Sta­bi­li­sie­rungs­hil­fen durch­ge­führt. Der Pro­band stand mit geschlos­se­nen Augen abwech­selnd in sechs ver­schie­de­nen Aus­gangs­po­si­tio­nen. Die Hän­de befan­den sich an der Hüf­te. Ziel war es, für 20 Sekun­den eine bestimm­te Posi­ti­on zu hal­ten. Wur­de im Mess­zeit­raum die Aus­gangs­po­si­ti­on ver­las­sen, zähl­te dies als Feh­ler­punkt. Die maxi­ma­le Feh­ler­an­zahl pro Posi­ti­on betrug zehn Punk­te. Das Ergeb­nis in Abb. 8 (links) zeigt über den gesam­ten Ana­ly­se­zeit­raum, dass die ampu­tier­te Extre­mi­tät deut­lich insta­bi­ler ist. Die gesun­de Sei­te zeigt einen vari­ie­ren­den Wert und liegt durch­schnitt­lich etwa sechs Punk­te unter­halb der ampu­tier­ten Extre­mi­tät. Ergän­zend zum Bess-Test wur­de der Star-Excur­si­on-Balan­ce-Test (SEBT) mit dem­sel­ben Ziel, die Gelenk­sta­bi­li­tät sowie ‑beweg­lich­keit zu ermit­teln, in die Unter­su­chun­gen auf­ge­nom­men. Die­ser Test wur­de im Ein­bein­stand mit den Hän­den an der Hüf­te durch­ge­führt. Der Pro­band befand sich in der Mit­te der Y‑Bodenmarkierung und ver­such­te, die kon­tra­la­te­ra­le Extre­mi­tät mög­lichst weit vom Kör­per weg­zu­be­we­gen. Die erreich­te Wei­te muss­te für drei Sekun­den gehal­ten wer­den und wur­de anschlie­ßend pro­to­ko­liert. Die Übun­gen a) bis c) wur­den für die Tes­tung jeweils zehn Mal wie­der­holt. Basie­rend auf der Dif­fe­renz der Ergeb­nis­se zwi­schen der gesun­den und der ampu­tier­ten Extre­mi­tät wur­de zuletzt der Gesamt­score ermit­telt. Da die Abso­lut­wer­te der erziel­ten Wei­ten nicht in die Aus­wer­tung mit auf­ge­nom­men wur­den, sind die Resul­ta­te des SEBT-Tests posi­tiv. Die Dif­fe­renz zwi­schen bei­den Sei­ten nahm mit zuneh­men­dem Ver­lauf der Stu­die ab bzw. sta­bi­li­sier­te sich in den letz­ten bei­den Mess­zy­klen. Die­se Beob­ach­tung wür­de wie­der­um die Aus­sa­ge bezüg­lich eines ein­set­zen­den Lern­ef­fekts unterstützen.

Fazit

Die Ergeb­nis­se der durch­ge­führ­ten Stu­die zei­gen, dass die indi­vi­du­ell ange­pass­te Car­bon­pro­the­se (CP) deut­li­che bio­me­cha­ni­sche Vor­tei­le gegen­über der Stan­dard­ver­sor­gung (SP) bie­tet. Die­se konn­ten mit Hil­fe objek­ti­ver Unter­su­chungs­me­tho­den teil­wei­se nach­ge­wie­sen wer­den und wur­den zudem durch den sub­jek­ti­ven Ein­druck der Stu­di­en­teil­neh­men­den bestä­tigt. Die meis­ten Pro­ban­den konn­ten direkt in die Lage ver­setzt wer­den, ihre Gang­ge­schwin­dig­keit zu erhö­hen, und berich­te­ten von einem ange­neh­men Gefühl im ter­mi­na­len Stand, was auf den wie­der­her­ge­stell­ten Vor­fuß­he­bel zurück­zu­füh­ren ist. Bei einem Groß­teil der Pro­ban­den konn­te die durch die Ampu­ta­ti­on ent­stan­de­ne patho­lo­gi­sche Asym­me­trie der Gang­pa­ra­me­ter zumin­dest par­ti­ell ver­bes­sert wer­den. Dar­über hin­aus wur­de mit der CP bei eini­gen Pro­ban­den die der Ent­las­tung der Gelen­ke die­nen­de Knief­le­xi­on wäh­rend der Stand­pha­se wiederhergestellt.

Im Rah­men der Lang­zeit­stu­die kam die Pro­ban­din P3 zuneh­mend bes­ser mit der Pro­the­se zurecht, was in einem annä­hernd phy­sio­lo­gi­schen Gang­bild resul­tier­te. Jedoch ent­wi­ckel­te sich auch ein klei­ner Teil der Aus­wer­tungs­pa­ra­me­ter leicht nega­tiv, was ent­we­der auf eine schlech­te Tages­form oder auf die über die Jah­re ange­eig­ne­te schlech­te Kör­per­bio­me­cha­nik zurück­ge­führt wer­den kann. Der phy­sio­the­ra­peu­ti­sche Teil der Lang­zeit­un­ter­su­chung schließt sich an die Ergeb­nis­se aus TS1 an und belegt, dass die CP gegen­über der SP deut­li­che Vor­tei­le bietet.
Limi­tie­rend muss erwähnt wer­den, dass es sich bei der Pro­banden­grup­pe um eine klei­ne Stu­di­en­po­pu­la­ti­on han­delt, deren Ampu­ta­ti­on vor etwa zwei Jahr­zehn­ten erfolg­te. Hier über­wiegt der nega­ti­ve Ein­fluss der nicht opti­ma­len pro­the­ti­schen Ver­sor­gung, wodurch die Bio­me­cha­nik im Rah­men der Initi­al- oder Lang­zeit­un­ter­su­chung nur teil­wei­se kor­ri­giert wer­den konn­te. Die Umstel­lung auf ein geeig­ne­tes Hilfs­mit­tel zur Rekon­struk­ti­on der ver­lo­re­nen Gang­bio­me­cha­nik und Wie­der­her­stel­lung des erfor­der­li­chen Ver­trau­ens in eine siche­re Fort­be­we­gung benö­tigt in der Regel viel Zeit und soll­te so früh wie mög­lich nach der Ampu­ta­ti­on erfolgen.

 

Für die Autoren:
Eugen Döt­zel
Carl Zeiss SMT AG
Rudolf-Eber-Stra­ße 2
73447 Ober­ko­chen
Eugen-Doetzel@web.de

 

Begut­ach­te­ter Beitrag/reviewed paper

Zita­ti­on
Döt­zel E, Capan­ni F. Eine kli­ni­sche Stu­die zur Unter­su­chung der Bio­me­cha­nik Vor­fuß­am­pu­tier­ter beim Tra­gen einer indi­vi­du­ell ange­pass­ten Car­bon­pro­the­se sowie einer (Standard-)Silikonprothese. Ortho­pä­die Tech­nik, 2023; 74 (8): 42–49

 

 

 

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