Fachartikel Archive - Seite 9 von 68 - Verlag Orthopädie-Technik

Das experimentelle Setup (a) zeigt die Seitschräge von 10° mit der Kraftmessplatte in der Mitte der Gehstrecke und einem Studienteilnehmer. Die Prothese ist im Bild auf der Talseite positioniert, die kontralaterale Seite auf der Bergseite. b) Der spezielle Markersatz am Prothesenfuß erlaubt es, sowohl die Anpassung der Carbonfeder an die Seitschräge als auch die Anpassung der gesamten Fuß-Schuh-Einheit zu ermitteln. Dazu wurden Schuh und Fußkosmetik modifiziert und die Antennenmarker direkt auf die Carbonfeder aufgebracht. c) (v. l.) Studienfuß (TSF) und verwendete Referenzfüße (RF).

Fachartikel Peer Review

Ein frontal bewegliches Knöchelmodul für Prothesenfüße – was ist der Nutzen für den Patienten?

5. Mai 20224. Mai 2023 Verlag OT Anpassung in der Frontalebene, Knöchelmodul, Menschen mit Beinamputation, Prothesenfüße, Prothetik

B. Altenburg, M. Ernst, P. Maciejasz, T. Schmalz, F. Braatz, H. Gerke, M. Bellmann

Das Gehen auf unebenem Untergrund ist eine Herausforderung für Menschen mit einer Beinamputation. Prothesenkomponenten, die sich an den Untergrund adaptieren, sollen das Gehen erleichtern. Die Studie untersucht einen Prothesenfuß mit speziellem Knöchelmodul für eine gesteigerte Anpassung in der Frontalebene im Vergleich mit etablierten Referenzfüßen. An der Studie nahmen 12 Anwender mit einseitiger transtibialer Amputation teil. Die Daten wurden mittels stationärer Ganganalyse sowie durch Fragebögen erfasst. Die biomechanischen Daten zeigen eine frühere und größere Anpassung des untersuchten Fußes beim Gehen auf einer Seitschräge mit 10°. Die Fragebögen belegen einen verbesserten Schaftkomfort und eine höhere wahrgenommene Sicherheit beim Gehen auf unebenem Untergrund mit dem getesteten Fuß.

Testaufbau gemäß DIN EN ISO 10328 zur dynamischen Prüfung des Vorfußbereichs der Unterschenkelorthese mit einer Million Lastzyklen.

Fachartikel Peer Review

Mechanische Untersuchung von additiv gefertigtem Polyamid 12 unter Berücksichtigung werkstoffbeeinflussender Faktoren aus dem Alltag orthopädischer Hilfsmittel

5. Mai 20224. Mai 2023 Verlag OT additive Fertigung, Biegeprüfung, Einflussfaktoren, Material, Materialeigenschaften, PA12

C. Halbauer, S. Matyssek, M. Boos, J. Gregoire, F. Capanni
3D-gedruckte orthopädische Hilfsmittel eröffnen neue Funktions- und Gestaltungsmöglichkeiten und verbessern die Versorgungsqualität mittels patientenindividueller Lösungen. Unabdingbar ist dabei die Gewährleistung der grundlegenden Sicherheits- und Leistungsanforderungen der Hilfsmittel, besonders wenn diese unterschiedlichen Belastungen und Umgebungseinflüssen ausgesetzt sind. Um dies zu gewährleisten, muss folgende Frage beantwortet werden können: Welche im Alltag vorkommenden Faktoren beeinflussen die mechanischen Eigenschaften 3D-gedruckter Materialien und reduzieren womöglich die Leistungsfähigkeit des Hilfsmittels? Dieser Frage wurde im Rahmen laufender Forschungsprojekte zur Entwicklung additiv gefertigter Orthesen und Prothesen nachgegangen [Quelle: Entwicklung eines Verfahrens zur automatisierten Konstruktion, Auslegung und Fertigung patientenindividueller Hilfsmittel im 3D-Druck. ZIM-Kooperationsprojekt, Förderkennzeichen ZF4137909AW8; Entwicklung eines lastadaptierten Vorfußprothesensystems zur Individualversorgung von vorfußamputierten Patienten mit hohem Mobilitätsanspruch. ZIM-Kooperationsprojekt, Förderkennzeichen KF2186207AK4]. Anhand eines speziell für diesen Zweck entwickelten Ablaufplans wurde additiv gefertigtes Polyamid 12 verschiedenen Einflüssen aus dem Alltag ausgesetzt und in Anlehnung an eine standardisierte Biegeprüfung für Polymere (DIN EN ISO 178) mechanisch geprüft und bewertet.

Versticken eines Carbonfaser-Rovings auf einem Trägermaterial. Foto: ZSK Stickmaschinen GmbH

Fachartikel Peer Review PLUS

Preforms – TFP-Technologie in der Orthopädietechnik

5. Mai 20229. Januar 2023 Verlag OT CFK, Material, Preform, Schaftherstellung, TFP, transfemoral, vorkonfektioniert

L. Hellmich, J. Wölper
Die Erstellung eines individuellen Bauteils für ein Hilfsmittel ist gekennzeichnet durch eine komplexe Verarbeitung bei guter Kenntnis der wirkenden Kräfte. Die heute in der Fertigung am weitesten verbreiteten Faserhalbzeuge stellen jedoch eine Limitation bei der lastpfadgerechten Erstellung von Hilfsmitteln dar. Diese Limitation, dem Lastpfad nicht optimal folgen zu können, führt häufig zu einer Überdimensionierung und damit zu einem höheren Gewicht des Bauteils. Eine Möglichkeit zur Optimierung ist der Einsatz lastpfadgerecht vorkonfektionierter Gelege, die mittels TFP-Verfahren hergestellt werden, sogenannter Preforms.

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Mittels MJF gedrucktes Modell von Handwurzelknochen mit Kahnbeinfraktur (rot). Quelle (alle): SKZ

Fachartikel Peer Review

3D-Druck – Möglichkeiten und Grenzen in der Orthopädietechnik

1. April 202223. März 2023 Verlag OT 3D-Druck, additive Fertigung, FLM, Lasersintern, LS, Material, MJF

A. Gruska, I. Heuzeroth, K. Popp
Der 3D-Druck ist weiter auf dem Vormarsch und bahnt sich angesichts der Herstellbarkeit individualisierter Produkte mittels digitaler und automatisierter Fertigungskette auch seinen Weg in die Medizin. Der Oberbegriff „Additive Fertigung“ umfasst dabei ein breites Spektrum unterschiedlicher Verfahren, von denen jedes bestimmte Vor- und Nachteile aufweist. Pulverbasierte Technologien wie das Lasersintern (LS) bieten dabei die größten Freiheitsgrade bezüglich der Komplexität der Bauteile, ohne dass spezielles Stützmaterial verwendet werden muss. Im Folgenden wird das LS-Verfahren bezüglich seiner Verwendungsmöglichkeiten in der Orthopädietechnik insbesondere im Hinblick auf die einsetzbaren Materialien und die besonderen Eigenschaften der auf diese Weise gedruckten Bauteile diskutiert – auch in Abgrenzung zu alternativen Technologien wie „Multi Jet Fusion“ (MJF) und „Fused Layer Modeling“ (FLM).

Anwendung einer TFP-Preform für die Orthesenfertigung: a) Drapierung; b) Harzgussvorbereitung; c) Harzinfiltration; d) Endbearbeitung; e) fertige Orthese mit dafür verwendeter TFP-Preform.

Fachartikel Peer Review

Anwendung des Tailored-Fiber-Placement-Verfahrens in der Orthopädietechnik

1. April 202223. März 2023 Verlag OT generative Fertigung, Material, Orthesen, Tailored Fiber Placement (TFP)

A. Spickenheuer, N. Fittkau, S. Konze, E. Richter, M. Stommel
In der Patientenversorgung in orthopädietechnischen Werkstätten ist der Einsatz von Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffen (FKV) mit Endlosfaserverstärkung aufgrund der guten Eigenschaften des Werkstoffs nicht mehr wegzudenken. Durch den Einsatz von klassischen textilen Halbzeugen wie z. B. Geweben ist dies jedoch mit einem großen Materialverschnitt und hohem manuellem Aufwand verbunden. Der Einsatz generativer Fertigungsverfahren bietet demgegenüber für den Orthesenbau deutliche prozess- und werkstoffspezifische Vorteile. In einer Reihe gemeinsamer Forschungsvorhaben zwischen dem Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. und verschiedenen Forschungspartnern wird daher das Potenzial des Tailored-Fiber-Placement-Verfahrens (TFP) untersucht und für anwendungsnahe Prozessketten in der Orthopädietechnik weiterentwickelt.

Die verwendete Orthese an einem rechten Bein in Frontalebene (a) und in Sagittalebene (b). Gut zu erkennen ist das Gelenk auf Höhe des Malleolus lateralis (roter Pfeil) sowie die Fixierung am Fibulaköpfchen (schwarzer Pfeil) mit geringer Beweglichkeit nach oben und unten. Am Gelenk kann die Federspannung eingestellt werden.

Fachartikel Peer Review

Einfluss einer Fuß und Sprunggelenk übergreifenden Knieorthese auf die Körperlastlinie am Kniegelenk, die Wohlfühlgeschwindigkeit und kniespezifische Beschwerden bei Patienten mit Varusgonarthrose

1. April 202223. März 2023 Verlag OT Knieorthese, Orthetik, prospektive Studie, Varusgonarthrose

A. Ranker, F. T. Friedl, M. Weigl
Ziel der hier vorgestellten prospektiven Studie war es, die Wirksamkeit einer den Fuß und das Sprunggelenk übergreifenden Knieorthese auf die Kraftwirkungslinie, die Gehgeschwindigkeit sowie kniegelenkassoziierte Beschwerden zu evaluieren. Dazu wurden 24 Patienten (insgesamt 30 Knie, bei einigen Probanden beide) mit fortgeschrittener Varusgonarthrose (Kellgren & Lawrence II oder III) ohne bzw. mit Orthese evaluiert. Vermessen wurden die Lage der Kraftwirkungslinie im Stand, die „Wohlfühlgeschwindigkeit“ und die Schrittlänge. Als sekundäre Outcome-Parameter wurde im Abstand von 4 Wochen ein kniespezifischer Fragebogen (Knee Osteoarthritis Outcome Score, KOOS) erhoben sowie über 8 Wochen ein Schmerztagebuch geführt und longitudinal ausgewertet. Ergebnis: Alle Patienten zeigten eine laterale Verschiebung der Kraftwirkungslinie am Kniegelenk (Mittelwert 16,03 mm ± 5,22 mm; p 0,001). Die selbst gewählte Wohlfühlgeschwindigkeit war bei allen Patienten mit Orthese höher (2,50 ± 0,54 km/h vs. 2,12 ± 0,53 km/h; p = 0,001) und die Schritte länger (41,53 ± 10,19 cm vs. 45,30 ± 8,81 cm, p = 0,09). Im weiteren Verlauf konnte eine signifikante Schmerzreduktion beobachtet werden (p 0,001). Im KOOS zeigte sich in der Subskala „Aktivität im täglichen Leben“ eine statistisch signifikante Verbesserung durch das Tragen der Orthese (p = 0,013). Alle anderen Subskalen zeigten zwar ebenfalls eine tendenzielle Verbesserung, jedoch ohne statistische Signifikanz.

Windlass-Mechanismus; schematische Darstellung des Fußes mit Bogenform der knöchernen Strukturen (schwarz gestrichelt) und plantaren Strukturen (Plantaraponeurose, rot markiert); a) im Hintergrund (hellgrau gezeichnet): Fuß entspannt, Zehen gestreckt und medialer Längsbogen in Ausgangshöhe h0; b) im Vordergrund (schwarz gezeichnet): Dorsalextension der Zehen, daraus folgend Anheben der Höhe des medialen Bogens und Supination des Mittel- und Rückfußbereichs (h1 > h0) sowie Verriegelung des Mittel- und Rückfußbereichs.

Fachartikel Peer Review

Entwicklung und Evaluation einer 3D-gedruckten bionischen Fußorthese mit Unterstützung des Windlass-Effekts

1. April 202223. März 2023 Verlag OT 3D-Druck, Biomechanik, Bionik, Einlage, Fußorthese, Orthetik, Windlass-Mechanismus

Th. Stief, T. Sprekelmeyer
Eine hohe Beweglichkeit des Fußes ist notwendig, um Belastungen zu dämpfen. Andererseits muss der Fuß aber auch eine starre Konfiguration einnehmen können, da er als Hebel für den Vortrieb essenziell ist. Gewährleistet wird dies durch den sogenannten Windlass-Mechanismus („Seilwinden-Mechanismus“): Werden die Zehen dorsalextendiert, spannen sich die plantaren Muskeln, Sehnen und Bänder an – Mittel- und Rückfuß werden aufgerichtet, supiniert und auf diese Weise ein rigider Hebel erzeugt. Bei vielen Fehlstellungen ist dieser Mechanismus beeinträchtigt oder gar nicht vorhanden; keine Einlage kann ihn bisher aktiv unterstützen oder ersetzen. Die hier vorgestellte 3D-gedruckte bionische Fußorthese unterstützt den Windlass-Mechanismus, wodurch eine dynamische Unterstützung des Fußes ermöglicht wird. In einer biomechanischen Studie konnten die positiven Effekte der 3D-gedruckten bionischen Fußorthese nachgewiesen werden.

Testversorgung im Ganglabor des UKBB und Screenshot des digitalen FEM-Modells mit Markerübertragung an den Punkten A bis F.

Fachartikel Peer Review

Neuartige modulare Gehorthese zur leistungsfähigen Korrektur von Gangabweichungen bei neurologisch bedingten Gehstörungen

1. April 202223. März 2023 Verlag OT 3D-Druck, Carbonfeder, digitale Fertigung, Fallfuß, FEM, Hemiplegie, Neuroorthopädie, Orthetik, Simulationstechnik, Spitzfuß, Unterschenkelorthese, Zerebralparese

J.-H. Schröder, G. A. Barandun, P. Leimer, R. Morand, B. Göpfert, E. Rutz
Die Orthesenversorgung von Menschen mit Lähmungen, insbesondere bei Zerebralparese, ist komplex. Der Artikel stellt in diesem Zusammenhang ein neuartiges integriertes Versorgungskonzept vor, bei dem mittels fortschrittlicher Technologien innerhalb einer komplett digitalen Prozesskette eine modulare Orthese produziert wird, bei der von vornherein alle Parameter für den jeweiligen Versorgungsfall berücksichtigt werden. Aus Sicht der Autoren sind solche neuen Versorgungskonzepte vielversprechend und werden helfen, eine effizientere Versorgung in einem multidisziplinären Team zu erstellen.

Markerpositionierungen in frontaler und dorsaler Ansicht.

Fachartikel Peer Review

Effekte verschiedener Orthesenkonzepte auf die Kniegelenkstabilität bei Patienten mit vorderer Kreuzbandruptur

1. April 202223. März 2023 Verlag OT Gehen, Kinematik, Kniegelenk, Rehabilitation, Richtungswechsel, Sportorthopädie, vorderes Kreuzband

A. Focke, H. Steingrebe, F. Möhler, St. Ringhof, St. Sell, W. Potthast, Th. Stein
In der Rehabilitation nach Kreuzbandverletzungen werden häufig Knieorthesen eingesetzt, deren Wirksamkeit in Bezug auf die Gelenkstabilisierung insbesondere bei Alltags- und Sportbewegungen jedoch noch nicht hinreichend untersucht worden ist. Ziel dieser Studie war es daher, den Einfluss einer Hartrahmen- und einer Softorthese auf die Kniegelenkkinematik von Patienten mit vorderer Kreuzbandruptur zu untersuchen. Dazu wurden zwei Bewegungsaufgaben gewählt, die die Kniebewegung in der Frontalebene (Gehen mit seitlich kippender Kraftmessplatte) und in der Transversalebene (180° Richtungswechsel) provozieren. Die Ergebnisse zeigen, dass beide Orthesen das Kniegelenk in ähnlicher Weise stabilisieren.

Prototyp der „Moto-AFO“-Orthese; a) Ansicht von vorn; b) Ansicht von der Seite; c) Ansicht von hinten.

Fachartikel Peer Review

„Moto-AFO“: motorisierte AFO (Ankle Foot Orthosis) gegen spastische Bewegungserscheinungen

4. März 20226. März 2023 Verlag OT AFO, Multiple Sklerose, Neuroorthopädie, Spastik

M. Moyé, D. Merbold, U. K. Zettl, R. Scharpenberg

Multiple Sklerose (MS) ist die häufigste chronisch-entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS) und bis zum heutigen Tag nicht heilbar. Aufgrund der unterschiedlichen Lokalisationen sind die Symptome der Betroffenen sehr heterogen. Ein häufiges Symptom ist eine spastische Lähmung (SL). Damit geht für die Betroffenen eine gravierende Einschränkung der Lebensqualität, der Bewegungsfreiheit und der Funktionen einher. Für die hier vorgestellte Machbarkeitsstudie im Crossover-Setting über eine motorisierte Orthese zur Spastikreduktion („Moto-AFO“) wurden vier Probanden mit einer durchschnittlichen Krankheitsdauer von 11,3 Jahren und einem durchschnittlichen EDSS-Wert (EDSS = Expanded Disability Status Scale) von 5,1 rekrutiert. Alle Probanden wurden drei Monate lang in regelmäßigen Abständen untersucht. Innerhalb dieser Zeit (im zweiten Monat) trugen alle Teilnehmer eine mobile motorisierte Orthese („Moto-AFO“) zur Reduzierung des spastischen Muskeltonus; die vorgegebene Therapiezeit betrug sieben Stunden pro Woche. Als primärer Parameter wurde die Bewegungsfreiheit gemessen; begleitend kamen Fragebögen wie das Beck Depression Inventory (BDI) und der Short Form (12) Health Survey (SF-12) zum Einsatz. Der Vergleich der Ergebnisse zeigt, dass nach dem Tragen der motorisierten Orthese geringfügige Verbesserungen der Bewegungsfreiheit erreicht werden konnten. Alle Probanden berichteten jedoch, dass unmittelbar nach der Behandlung eine subjektive Verbesserung der Gangqualität aufgetreten sei. BDI und SF-12 zeigen im Vergleich keine Abweichungen.

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