Ziel dieser Studie ist, das Verständnis für die Anwendung und Effektivität von klinischen Tests, insbesondere in der Orthopädietechnik, zu erweitern. Diese sind hauptsächlich für die Geriatrie, Neurologie und Rehabilitation ausgelegt und werden in diesen Fachbereichen angewendet.
An der Studie nahmen 16 Proband:innen teil, welche in eine physiologische und eine pathologische Gruppe unterteilt wurden. Durchgeführt wurden 3 klinische Tests (10-Meter-Walk-Test, Timed-Up-and-Go-Test und Four-Square-Step-Test) sowie eine 2D-Bewegungsanalyse.
Einleitung
In Deutschland werden jährlich etwa 60.000 Amputationen an der unteren Extremität durchgeführt. Diese Eingriffe haben erhebliche Auswirkungen auf das Leben der betroffenen Personen1 2. In dieser Hinsicht nimmt die orthopädietechnische Versorgung eine entscheidende Rolle für die betroffene Zielgruppe ein. Das Hauptziel besteht darin, die Lebensqualität, körperliche Leistungsfähigkeit und funktionelle Mobilität dieser Zielgruppe zu verbessern3. Für die Beurteilung der Wirksamkeit orthopädietechnischer Maßnahmen können verschiedene Messsysteme eingesetzt werden: 2D- und 3D-Bewegungsanalysen, inertiale Messeinheiten, Kraftmessungen, plantare Fußdruckmessung oder die Anwendung der Elektromyografie4.
Derzeit gilt die 3D-Bewegungsanalyse als anerkannter Goldstandard unter den Messsystemen. Aufgrund der Kostenintensität und des aufwendigen Aufbaus sind diese Messsysteme jedoch eher in Forschungseinrichtungen verbreitet und nicht in kleineren Einrichtungen wie Fachgeschäften oder Werkstätten. In kleineren Einrichtungen können funktionelle klinische Tests eingesetzt werden, um die Wirksamkeit orthopädietechnischer Maßnahmen zu beurteilen. Klinische Tests untersuchen die Funktionalität und Mobilität der Proband:innen anhand verschiedener Gangparameter. Ein großer Vorteil klinischer Tests besteht im reduzierten Zeitaufwand und in der ressourcenschonenden Umsetzung. Eine ergänzende Anwendung von 2D-Bewegungsanalysesystemen kann die objektive Datenerfassung erhöhen.
Diese Studie befasst sich mit der Fragestellung, welche klinischen Tests in orthopädietechnischen Kontexten praktikabel und aussagekräftig sind. Die Ergebnisse dieser Arbeit dienen als fundierte Grundlage für die Auswahl und Anwendung geeigneter klinischer Tests. Ziel ist es, das Verständnis für die Anwendung und Effektivität von klinischen Tests in der Orthopädietechnik zu erweitern, um die Leistungsfähigkeit und Funktionalität von Personen objektiv aufzunehmen sowie zu verbessern und so einen positiven Einfluss auf die Patientenversorgung und ‑rehabilitation zu bewirken.
Hypothesen
Hypothese 1: Die 2D-Bewegungsanalyse-Parameter und die Ergebnisse der klinischen Tests zeigen signifikante Unterschiede zwischen physiologischen Proband:innen und Prothesenträger:innen.
Hypothese 2: Die Ergebnisse der klinischen Tests zeigen signifikante Unterschiede zwischen transfemoral amputierten Proband:innen und transtibial amputierten Proband:innen.
Hypothese 3: Prothesenträger:innen mit einseitiger Beeinträchtigung zeigen Unterschiede in der funktionellen Leistungsfähigkeit zwischen der betroffenen und der nicht betroffenen Körperseite. Diese Ausprägungen sind in der Analyse der 2D-Bewegungsmuster und der Auswertung der klinischen Tests präsent.
Methodik
Probandenkollektive
Die Studie wird mit 2 verschiedenen Probandengruppen durchgeführt. Die physiologische Gruppe besteht aus insgesamt 12 Proband:innen, welche keine Auffälligkeiten im Gangbild aufweisen. Von den Proband:innen sind 6 männlich und 6 weiblich. Der Altersdurchschnitt beträgt 24,17 ± 2,44 Jahre mit einer Altersspanne von 20 bis 28 Jahren. Die weitere Probandengruppe in der Studie sind Betroffene mit einer Amputation der unteren Extremität. Darunter sind 3 mit unilateral transfemoraler Amputation (TFA) und 1 mit unilateral transtibialer Amputation (TTA). Der Altersdurchschnitt beträgt 68 ± 10,13 Jahre mit einer Altersspanne von 59 bis 81 Jahren. Diese werden als pathologische Gruppe zusammengefasst.
Bewertung des Gleichgewichts
Four-Square-Step-Test
Der Four-Square-Step-Test (FSST) ist ein klinischer Test zur Beurteilung des statischen und dynamischen Gleichgewichts, der Beweglichkeit, der Mobilität und des Sturzrisikos. Der FSST basiert auf 4 Quadraten, die eine Bodenfläche unterteilen. In dieser Studie erfolgt die Unterteilung mittels Unterarmgehstützen (Abb. 1). Die Quadrate sind nummeriert, und der/die Proband:in startet im ersten Quadrat. Auf Startkommando bewegt sich der/die Proband:in über die Unterarmgehstützen, zuerst im Uhrzeigersinn und dann gegen den Uhrzeigersinn, wobei immer beide Füße den Boden berühren müssen und der Blick nach vorne gerichtet ist. Ziel ist es, den Bewegungsablauf in möglichst geringer Zeit zu absolvieren. Die benötigte Zeit wird gestoppt5.
Funktionelle Bewertung von Gangart und Transfers
2D-Bewegungsanalyse
Zur Durchführung der Bewegungsanalyse wird die Bewegungsanalyse-Software Templo der Contemplas GmbH (Kempten, Deutschland) verwendet6. Diese Software dient zur Erfassung der zeitlichen Gangparameter.
10-Meter-Walk-Test
Der 10-Meter-Walk-Test (10MWT) dient der Beurteilung der Gehfähigkeit und der funktionellen Mobilität. Die untersuchte Gangstrecke umfasst insgesamt 14 m, von welchen die ersten und letzten 2 m zum Beschleunigen und Abbremsen dienen (Abb. 2). Die gesamte Strecke wird in einer komfortablen und selbstgewählten Gehgeschwindigkeit absolviert. Die Zeit wird gestartet, sobald das Bein der Person die 2‑Meter-Marke überquert. Wenn das Bein die 12-Meter-Marke überschreitet, wird die Zeit wieder gestoppt7. In dieser Studie wird der klinische Test mithilfe der Photo-Finish-App durchgeführt, die als Lichtschranke dient. Je ein Smartphone wird hierfür am Start und Ende der Zeitmessung platziert und entsprechend ausgerichtet. Dadurch wird eine effiziente Zeitmessung ermöglicht8.
Timed-Up-and-Go-Test
Der Timed-Up-and-Go-Test (TUG-Test) ist ein Instrument zur Bewertung der Alltagsmobilität (Abb. 3). Der/die Proband:in sitzt zunächst auf einem Stuhl ohne Armlehnen und startet mit an der Rückenlehne lehnendem Rücken und auf den Oberschenkeln liegenden Händen. Nach Kommando steht der/die Proband:in auf, geht eine 3 m lange Strecke, umrundet an deren Ende eine Pylone, geht anschließend wieder zum Stuhl zurück und setzt sich hin.
Dabei soll eine komfortable und sichere Gehgeschwindigkeit gewählt werden. Die Zeit wird gestartet, sobald der/die Proband:in aufsteht, und gestoppt, sobald er/sie wieder auf dem Stuhl sitzt9.
Ergebnisse
Hypothese 1: Die Ergebnisse des 10MWT zeigen deutliche Unterschiede zwischen der physiologischen und pathologischen Gruppe (Abb. 4). Die Zeitdauer der physiologischen Gruppe weist niedrigere Werte auf (6,75 ± 0,47 s) im Vergleich zur pathologischen Gruppe (8,45 ± 0,65 s). Des Weiteren verdeutlichen die deskriptiven Daten Folgendes: Die physiologische Gruppe erzielt gegenüber der pathologischen Gruppe eine höhere Gehgeschwindigkeit (1,49 ± 0,1 m/s vs. 1,19 ± 0,09 m/s), eine erhöhte Schrittfrequenz (114,21 ± 5,29 1/s vs. 107,41 ± 3,18 1/s) und eine längere Doppelschrittlänge (1,58 ± 0,12 m vs. 1,33 ± 0,08 m).
Diese deskriptiven Daten zeigen, dass die physiologische Gruppe in allen gemessenen Parametern, einschließlich Zeitdauer, Gehgeschwindigkeit, Schrittfrequenz und Doppelschrittlänge, leistungsfähigere Ergebnisse erbracht hat als die pathologische Gruppe. Veranschaulicht werden die Unterschiede in Abbildung 4.
Anhand der erhobenen Parameter in Tabelle 1 werden weitere Unterschiede zwischen physiologischer und pathologischer Gruppe aufgeführt.
Hypothese 2: Die Ergebnisse des 10MWT zeigen, dass die TFA eine längere Zeitdauer benötigen im Vergleich zu dem TTA (Abb. 5). Die durchschnittliche Zeitdauer beträgt 8,56 s (± 0,74 s) für die TFA, während sie bei dem TTA bei 8,11 s liegt. Des Weiteren zeigt sich, dass die TFA eine niedrigere Gehgeschwindigkeit, eine geringere Schrittfrequenz und eine kürzere Schrittlänge aufweisen im Vergleich zu dem TTA.
Hypothese 3: In Abbildung 6 wird der Vergleich der Parameter der 2D-Bewegungsanalyse (Standphase, einbeinige und beidbeinige Standphase) zwischen der linken und rechten Körperseite dargestellt. Die betroffenen Seiten sind in der Abbildung mithilfe einer schwarzen Umrandung hervorgehoben. In der physiologischen Gruppe zeigt sich im Durchschnitt kein Unterschied zwischen der linken und rechten Körperseite über die 3 Parameter. Andererseits werden bei den TFA (Probanden 13 bis 15) auf der intakten Seite höhere Werte in allen 3 Parametern beobachtet im Vergleich zur betroffenen Seite. Bei dem TTA (in Abb. 6 grün dargestellt) bestehen keine signifikanten Unterschiede zwischen den Körperseiten.
Diskussion
Hypothese 1: In Bezug auf die Zeitdauer des 10MWT benötigt die physiologische Gruppe mit 6,75 s weniger Zeit als die pathologische Gruppe mit 8,45 s. Die Ergebnisse werden von Sawers et al. 10, die eine ähnliche Zeitdauer bei einseitig amputierten Personen aufführen (8,75 s), bestätigt. Gleichzeitig weist die physiologische Gruppe eine höhere Gehgeschwindigkeit auf. Diese beträgt durchschnittlich 1,49 m/s, während die pathologische Gruppe 1,19 m/s erreicht.
Die Gehgeschwindigkeit der physiologischen Gruppe liegt nahe am Normwert von etwa 1,4 m/s, wie von Perry11 und Bohannon12 definiert. In diesem Kontext ist die Geschwindigkeit der pathologischen Gruppe geringer als der Normwert.
In Bezug auf die Schrittfrequenz zeigt die physiologische Gruppe (114,21 1/s) eine höhere Schrittfrequenz als die pathologische Gruppe (107,41 1/s). 120 Schritte/min gelten nach Perry13 als Norm.
Die durchschnittliche Doppelschrittlänge in der physiologischen Gruppe beträgt 1,58 m, während die pathologische Gruppe durchschnittlich 1,33 m erreicht. Dies steht im Kontrast zur Doppelschrittlänge von 1,4 m nach Perry14, was darauf hinweist, dass die pathologische Gruppe im 10MWT eine verminderte Schrittlänge im Vergleich zur physiologischen Gruppe aufweist.
Die Ergebnisse und zitierte Literatur bestätigen, dass Zeitdauer, Gehgeschwindigkeit, Schrittfrequenz und Schrittlänge im 10MWT wichtige Indikatoren für die Gehleistung darstellen und von pathologischen Zuständen beeinflusst werden.
Die Ergebnisse des TUG-Tests zeigen, dass die physiologische Gruppe mit 8,95 s im Durchschnitt weniger Zeit benötigt als die pathologische Gruppe mit 13,02 s.
Die Gesamtdauer des TUG-Tests ist damit signifikant kürzer bei der physiologischen Gruppe. Gemäß Marks15 deutet eine Zeit unter 10 s
beim TUG-Test für die physiologische Gruppe auf keine Mobilitätseinschränkungen hin. Hingegen deutet eine Zeitdauer zwischen 10 s und 20 s darauf hin, dass die pathologische Gruppe leichte Mobilitätseinschränkungen aufweist.
Der FSST zeigt, dass die physiologische Gruppe im Durchschnitt 7,48 s benötigt, während die pathologische Gruppe mit im Durchschnitt 15,06 s einen größeren Zeitbedarf aufweist. Der Verlust der unteren Extremität führt zu längeren Zeiten beim FSST aufgrund verringerter Standstabilität. Untersuchungen von Gouelle und Highsmith16 zeigen, dass gesunde Erwachsene unter 30 Jahren etwa 6 s für den FSST benötigen, während jene mit Amputation etwa 24 s benötigen. Der FSST ist ein nützlicher Test zur Beurteilung der Standstabilität und Mobilität, wobei die größere Zeitdauer bei Menschen mit Amputation auf verringerte Standstabilität hinweist.
Die physiologische Gruppe weist insgesamt kürzere Standphasen, längere einbeinige Standphasen und kürzere beidbeinige Standphasen auf im Vergleich zur pathologischen Gruppe. Diese Abweichungen von den Normwerten von Perry17 können auf spezifische Herausforderungen und Beeinträchtigungen in Bezug auf die Standstabilität und das Gleichgewicht hinweisen.
Anhand der 2D-Bewegungsanalyse und der klinischen Tests sind signifikante Unterschiede zwischen der physiologischen und pathologischen Gruppe aufzuführen.
Hypothese 2: Der TTA zeigt im Vergleich zu den TFA eine verkürzte Zeitdauer, eine höhere Gehgeschwindigkeit, eine höhere Schrittfrequenz und eine größere Schrittlänge. Die durchschnittliche Zeitdauer beträgt bei den TFA 8,56 s (± 0,74 s), während sie bei dem TTA 8,11 s beträgt. Die gemessene Gehgeschwindigkeit liegt bei den TFA bei 1,17 m/s (± 0,1 m/s) und bei dem TTA bei 1,23 m/s. Der Normwert für die Gehgeschwindigkeit beträgt 1,4 m/s nach Perry18. Laut der Studie von May und Lockard19 ist die Gehgeschwindigkeit bei TFA im Vergleich zu TTA weiter reduziert. TTA haben aufgrund der verbleibenden Beinlänge einen längeren Hebelarm. Dieser reduziert zudem den erforderlichen Kraftaufwand für die Bewegung. Dies ermöglicht im Vergleich zu den TFA eine effizientere Gangart und eine höhere Gehgeschwindigkeit.
Hypothese 3: Die TTA weisen Unterschiede zwischen beiden Körperseiten auf. Beobachtet werden höhere Werte in allen 3 Parametern (Standphase, einbeinige Standphase und beidbeinige Standphase) auf der intakten Seite im Vergleich zur betroffenen Seite. Sie verlassen sich in hohem Maße auf ihre intakte Seite, um die durch die Prothese verursachten Defizite auszugleichen. Daher ist ihr Gangbild in der Regel asymmetrischer als das von Personen ohne Amputation. Die Asymmetrie ergibt sich aus der starken Variation der Schrittlänge und der Dauer der Standphase zwischen der intakten und der amputierten Seite, wie auch in der Studie von Gouelle und Highsmith20 aufgeführt. Ähnliche Ergebnisse werden auch von May und Lockard21 erzielt. Unilateral amputierte Personen zeigen eine verkürzte Standphase an der betroffenen Extremität im Vergleich zur intakten Seite, was wiederum zu einer verkürzten Schwungphase und einer veränderten Schrittlänge auf der nicht betroffenen Seite führt.
Limitation
Die Limitationen dieser Studie umfassen eine vergleichsweise kleine Stichprobe und eine signifikante Altersdisparität zwischen der physiologischen und pathologischen Gruppe. Dadurch entstand möglicherweise eine natürliche Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Gruppen. In einer Weiterführung dieser Studie sollte die Stichprobe vergrößert werden und eine gleichmäßigere Verteilung der Proband:innen in Bezug auf die Stichprobengröße angestrebt werden. Sinnvoll ist eine Angleichung der Altersspanne in den Gruppen, um potenzielle Altersunterschiede als Einflussfaktor zu minimieren.
Fazit
Die erhobenen Ergebnisse bestätigen die Anwendbarkeit und Aussagekraft der klinischen Tests sowie der 2D-Bewegungsanalyse im orthopädietechnischen Kontext. Diese Studie liefert Erkenntnisse über die Unterschiede zwischen einer physiologischen und pathologischen Gruppe anhand von Gangparametern sowie den Einfluss verschiedener Amputationshöhen.
Die Ergebnisse führen zu definierten Aussagen über die Auswirkungen auf die Gehfähigkeit und Mobilität und sind in der Literatur einzuordnen.
Die gewählte Methodik ist aufgrund eines geringen Zeitaufkommens in der alltäglichen beruflichen/betrieblichen Praxis problemlos umsetzbar. Zudem ermöglichen die klinischen Tests ein standardisiertes und reproduzierbares Beurteilungsverfahren für die Analyse des Gangbilds von Proband:innen. Beispielsweise ist diese Methodik auch anwendbar, um Versorgungsbilder zu vergleichen. Des Weiteren können die klinischen Tests von Personal durchgeführt werden, das nicht auf die Durchführung von Ganganalysen mit entsprechenden Messsystemen spezialisiert ist. Die 2D-Bewegungsanalyse kann durch entsprechende Schulung als Ergänzung in der betrieblichen orthopädietechnischen Praxis angewendet werden.
Hinweis:
Bei dieser Publikation handelt es sich um eine Zusammenfassung der Bachelorarbeit von Luisa Krämer (2023).
Die Autorinnen:
Luisa Krämer, B. Eng.
Juliana Ditsche, M. Sc.
Bundesfachschule für Orthopädie-Technik – Institut für Messtechnik und Biomechanik
Schliepstraße 6–8
44135 Dortmund
j.ditsche@ot-bufa.de
Krämer L, Ditsche J. Ergebnisse klinischer Tests im Kontext orthopädietechnischer Fragestellungen. Orthopädie Technik, 2024; 75 (2): 52–56
Tab. 1 Messgrößen: Unterschiede zwischen der physiologischen und der pathologischen Gruppe.
Messgröße | Physiologische Gruppe | Pathologische Gruppe |
---|---|---|
TUG Gesamtdauer [s] | 8,95 ± 0,82 | 13,02 ± 1,65 |
FSST Zeitdauer [s] | 7,48 ± 1,58 | 15,06 ± 3,65 |
Beidseitiger Stand [%] | 23,27 ± 1,93 | 26,27 ± 2,69 |
Einbeinige Standphase [%] | 38,38 ± 0,99 | 36,74 ± 1,33 |
Standphase [%] | 61,64 ± 0,97 | 63,00 ± 1,37 |
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