Einleitung
Als häufigste Gelenkerkrankung weltweit betrifft die Arthrose in den meisten Fällen das Kniegelenk1, wobei in 70 % der Fälle von Gonarthrose der mediale Gelenkspalt betroffen ist2. Im Einklang hiermit trägt der mediale Gelenkanteil 70–80 % der Belastung, die das Kniegelenk in jedem Schritt erfährt3 4. Hier setzen orthopädietechnische Hilfsmittel in der Therapie der medialen Gonarthrose an.
Obwohl die deutsche S2k-Leitlinie Gonarthrose ebenso wie die Osteoarthritis Research Society International (OARSI) den Einsatz orthopädietechnischer Hilfsmittel insbesondere bei Patienten mit internistischen Vorerkrankungen empfiehlt5 6, ist ihr Einsatz international umstritten. In Australien beispielsweise wird vom Einsatz orthopädietechnischer Hilfsmittel vollständig abgeraten7, in Großbritannien der Einsatz nur in sehr spezifischen Situationen empfohlen8.
Für die orthopädietechnische Therapie der Gonarthrose stehen verschiedene Prinzipien zu Verfügung9. Neben propriozeptiven Effekten (z. B. Kniebandagen) und Abfederung von Lastspitzen (z. B. Pufferabsätze) wird v. a. bei der medialen Gonarthrose eine Verlagerung der Belastung nach lateral angestrebt. Hierfür werden traditionell valgisierende Knieorthesen oder Einlagen mit Außenranderhöhung angewendet. Die veränderte Lastverteilung kann in instrumentierten Ganganalysen mit dem Parameter des Knievarusmoments gemessen werden10.
Während für Knieorthesen die klinische und biomechanische Wirksamkeit gut belegt ist11, ist die Datenlage zu Einlagen mit Außenranderhöhung widersprüchlich. Metaanalysen der zahlreichen Veröffentlichungen berichten über keine bis geringe klinische Verbesserungen sowie geringe biomechanisch entlastende Effekte12 13 14. Im Hinblick auf die biomechanische Wirkung enthalten Studien stets einen hohen Anteil von Nonrespondern, deren Lastverteilung im Kniegelenk nicht beeinflusst wird. Je nach Studie wird dieser Anteil mit 13 bis 33 % angegeben15 16 17. Verschiedene Autoren erklären die heterogene Wirkung der Einlagen mit Kompensationsmechanismen auf Ebene des Sprunggelenks. Angenommen wird eine Kompensation der Außenranderhöhung durch eine Eversion bzw. Valgisierung auf Ebene des unteren Sprunggelenks. So zeigten Toda and Tsukimura18, dass ein Taping des unteren Sprunggelenks den Effekt der Außenranderhöhung deutlich verstärkt.
Aus dieser Idee heraus entstanden die Unterschenkelorthesen zur Behandlung der Gonarthrose. Ihre halbfeste Fußplatte ist über ein laterales Gelenk mit einer lateralen Unterschenkelanlage verbunden, welche mit einem Gurt am Unterschenkel befestigt wird. Das Gelenk erlaubt die Dorsal- und Plantarflexion des Sprunggelenkes, hemmt allerdings in Verbindung mit der Fußplatte die Inversion und Eversion sowie rotatorische Bewegungen. Ursprünglich sollten die Orthesen eine kompensatorische Valgisierung des Sprunggelenks beim Tragen von Einlagen mit Außenranderhöhung verhindern. Zwar gelang der Nachweis dieser Wirkung in ersten Pilotstudien19 20. Jedoch konnte auch ohne Außenranderhöhung eine Verringerung des Knievarusmoments beobachtet werden, sodass die Unterschenkelorthesen zu einem eigenständigen Hilfsmittel entwickelt wurden. Das erste Modell kam 2015 auf den Markt21, es stehen Modelle verschiedener Hersteller zur Verfügung.
Erste klinische und biomechanische Studien bzgl. der Unterschenkelorthesen versprechen eine gute biomechanische Wirksamkeit sowie ähnliche klinische Effekte wie die der Knieorthesen22 23. Trotzdem bleibt unklar, wann im klinischen Alltag auf welches Hilfsmittel zurückgegriffen werden sollte. Einen direkten Vergleich zwischen einer in Deutschland erhältlichen Unterschenkelorthese und einer Einlage mit Außenranderhöhung bietet die Literatur bisher nicht. Das Sprunggelenk könnte hier eine entscheidende Rolle spielen: Einerseits könnten die patientenindividuellen Eigenschaften des Sprunggelenks die Nonresponder der Außenranderhöhung erklären, andererseits ist die Unterschenkelorthese das einzige Hilfsmittel für Gonarthrose, welches das Sprunggelenk übergreift und stabilisiert.
Methodik
Um Einlagen mit Außenranderhöhung sowie Unterschenkelorthesen unter Berücksichtigung des Sprunggelenks zu untersuchen, wurde in unserer Klinik eine Studie an Patienten mit medial betonter Gonarthrose durchgeführt, deren Ergebnisse hier wiedergegeben werden 24 25. Einschlusskriterien waren:
- klinische und radiologische Diagnose: medial betonte Gonarthrose
- radiologischer Arthrosegrad 1 bis 3 nach Kellgren und Lawrence26
- keine bisherige orthopädietechnische Versorgung der betroffenen Seite
- Krankengymnastik, orale Analgesie, externe Therapieformen als mögliche begleitende Therapie
- Gehfähigkeit für die Ganganalyse
- Alter über 18 Jahre, Einwilligungsfähigkeit
In einem Crossover-Design erhielten die Patienten jedes der beiden Hilfsmittel für jeweils 6 Wochen, wobei die Reihenfolge randomisiert wurde:
- Einlage mit Außenranderhöhung („Hema Hepuflex Business“ von HEMA Orthopädische Systeme GmbH, Tunzenhausen, mit angeklebter langsohliger Außenranderhöhung um 5 mm)
- Unterschenkelorthese („Agilium Freestep“ bzw. „Agilium Freestep 2.0“ von Otto Bock HealthCare Deutschland GmbH, Duderstadt)
Es konnten 39 Probanden für die Studienteilnahme gewonnen werden. Pro Teilnehmer gab es drei Untersuchungstermine: vor Studienbeginn, nach 6 Wochen mit dem ersten Hilfsmittel und nach weiteren 6 Wochen mit dem zweiten Hilfsmittel. An jedem Termin wurde eine instrumentierte Ganganalyse mit Schuhen und mit dem zuletzt verwendeten Hilfsmittel durchgeführt. Zusätzlich wurden über Fragebögen und eine klinische Untersuchung Scores erhoben, um die Beschwerdelast der Patienten zu erfassen (Funktionsfragebogen Hannover-Osteoarthrose27, Oxford Knee Score28, American Knee Society Clinical Rating System29, gesundheitsbezogene Lebensqualität mit dem EQ-5D30 sowie Knieschmerzen in den letzten 7 Tagen auf einer numerischen Ratingskala von 0 bis 10). Der Studienablauf ist in Abb. 1 dargestellt. Tab. 1 gibt einen Überblick über die Studienteilnehmer.
Um die Eigenschaften des Sprunggelenks genauer zu charakterisieren, wurde bei 20 Patienten zusätzlich eine Ganganalyse barfuß mit einem Fußmodell durchgeführt. Die Probanden wurden gebeten, auf ebenem Untergrund sowie auf einer lateral erhöhten, 5° schrägen Holzkonstruktion zu gehen (siehe Abb. 2). Dadurch sollte eine Valgisierung des unteren Sprunggelenks, ähnlich wie beim Tragen einer Einlage mit Außenranderhöhung, provoziert werden.
Die Auswertung erfolgte mit dem Fokus auf dem Knievarusmoment jeweils im Vergleich zwischen den Ganganalysen mit und ohne Hilfsmittel. Hierbei wurde das 1. Maximum im Gangzyklus betrachtet. Bei den Barfuß-Ganganalysen wurde der Rückfußvarus (zwischen Unterschenkel und Rückfuß) zwischen den Aufnahmen in der Ebene und auf der Schräge verglichen. Diese Veränderung wurde anschließend mit den Effekten der Einlage und der Orthese auf das Knievarusmoment korreliert.
Für die klinischen Scores wurden Vergleiche zwischen dem Baseline-Termin und den Angaben nach Verwendung der Hilfsmittel angestellt. Die beiden Hilfsmittel und die durch diese auftretenden Veränderungen wurden verglichen.
Die deskriptive Auswertung erfolgte mit Mittelwert und Standardabweichung, bei nicht normalverteilten Variablen mit Median und Interquartilsabstand. Für Vergleiche zur Baseline wurde der Wilcoxon-signed-ranks-Test verwendet. Für Vergleiche zwischen den beiden Hilfsmitteln wurde eine dem Cross-over-Design angepasste Analyse durchgeführt31.
Ergebnisse
Klinisch berichteten die Patienten mit beiden Hilfsmitteln über geringe Verbesserungen32. Diese waren nur in einigen Scores signifikant. Mit beiden Hilfsmitteln verbesserten sich Oxford Knee Score, AKS Knee Score (AKS: American Knee Society) und EQ-5D-Index sowie die Knieschmerzen, während der Funktionsfragebogen Hannover-Osteoarthrose und der AKS Function Score keine signifikanten Veränderungen aufwiesen (Tab. 2).
Die biomechanischen Ergebnisse zeigten größere Unterschiede zwischen den Hilfsmitteln33. So reduzierte die Unterschenkelorthese das Knievarusmoment um 18 % (SD 17 %, p < 0,001), während die Einlage mit Außenranderhöhung nur 6 % (SD 15 %, p = 0,02) erreichte (p = 0,001 zwischen den beiden Hilfsmitteln). Des Weiteren fiel bei der Einlage ein hoher Anteil von Nonrespondern auf: Nur 29 der 39 Patienten (74 %) erfuhren überhaupt eine Reduktion des Knievarusmoments, während dies bei der Unterschenkelorthese 36 von 39 (92 %) waren. Abb. 3 zeigt das Knievarusmoment über einen Gangzyklus mit beiden Hilfsmitteln sowie mit Schuhen.
In der barfüßigen Ganganalyse zeigte sich die erwartete Valgisierung im unteren Sprunggelenk auf der schrägen Ebene. Im Median stellte sich das Sprunggelenk auf der schrägen Ebene 2,5° valgischer ein als in der Ebene (p < 0,001), kompensierte also die Hälfte der 5°-Querneigung des Untergrundes. Diese Valgisierung wurde ins Verhältnis zur Veränderung des Knievarusmoments mit den Hilfsmitteln gesetzt. Hierbei zeigte sich eine annähernd signifikante Korrelation bei der Einlage: Je stärker die Valgisierung des Sprunggelenks auf der schrägen Ebene ausfiel, desto weniger reduzierte die Einlage das Knievarusmoment (Korrelationskoeffizient nach Spearman r = ‑0,31, p = 0,18)34. Dieser Zusammenhang wurde durch zwei Ausreißer gestört. Interessanterweise zeigte sich bei der Unterschenkelorthese eine exakt umgekehrte, stärkere Korrelation: Genau die Patienten, welche im Sprunggelenk flexibler reagierten und geringe positive Effekte der Einlage erfuhren, profitierten von der Unterschenkelorthese am meisten (r = 0,53, p = 0,02)35.
Am Ende der Studie verwendeten 18 Patienten die Unterschenkelorthese weiter, 14 bevorzugten die Einlage mit Außenranderhöhung. 2 Jahre später nutzten von 34 nachuntersuchten Patienten nur noch 2 die Unterschenkelorthese, jedoch 16 die Einlage weiter36. Auffallend war, dass mehrere Probanden beim Nachuntersuchungstermin im Rahmen verschleißbedingter Folgeversorgungen zu neutralen Bettungseinlagen oder sogar Einlagen mit Innenranderhöhung gewechselt hatten. Diejenigen Probanden, welche durchgehend die Unterschenkelorthese nutzten, waren initial biomechanische Nonresponder der Einlage gewesen. Die Beendigung der Orthesennutzung wurde in der Mehrzahl mit Aspekten des Komforts und der Handhabung begründet.
Diskussion
Die vorliegende Studie hatte den Zweck, biomechanische und klinischen Wirkungen einer Einlage mit Außenranderhöhung und einer Unterschenkelorthese bei Patienten mit medialer Gonarthrose zu vergleichen. Während beide Hilfsmittel das Knievarusmoment als Parameter für die mediolaterale Lastverteilung im Kniegelenk signifikant verringerten, fiel die Wirkung der Unterschenkelorthese stärker und zuverlässiger aus als die der Einlage mit Außenranderhöhung. Darüber hinaus wurde eine Korrelation zwischen einer hohen Beweglichkeit des Sprunggelenks und der Wirkung der beiden Hilfsmittel festgestellt. Patienten, die ihr Sprunggelenk beim Gehen auf einer schrägen Fläche stärker valgisierten, erfuhren schwächere Effekte der Einlage, jedoch stärkere Effekte der Unterschenkelorthese. Klinische Scores verbesserten sich mit beiden Hilfsmitteln gleichermaßen nur leicht.
Zunächst bestätigen die Ergebnisse die prinzipielle biomechanische Wirksamkeit beider Hilfsmittel. Allerdings wurde der aus der Literatur bekannte, relevante Anteil an Nonrespondern der Einlage reproduziert, welcher ihre Effekte im Mittelwert sehr gering hält.
Die Ergebnisse unterstützen die eingangs geschilderte These, dass manche Patienten durch Ausgleichsbewegungen des unteren Sprunggelenks die Außenranderhöhung kompensieren, sodass die Wirkung auf Ebene des Kniegelenks ausbleibt. Dagegen konnte im Umkehrschluss ein Patientenkollektiv mit weniger beweglichem Sprunggelenk identifiziert werden, bei dem die Außenranderhöhung positive biomechanische Effekte erzielt. Auf dieser Grundlage erscheint der Therapieversuch mit einer Einlage mit Außenranderhöhung bei solchen Patienten gerechtfertigt, bei denen eine biomechanische Wirksamkeit erwartet wird.
Genau solche Patienten, deren flexibles Sprunggelenk die Wirkung der Außenranderhöhung auszugleichen scheint, profitierten besonders von einer Unterschenkelorthese. Möglicherweise kommt hier der stabilisierende Effekt der sprunggelenkübergreifenden Versorgung zum Tragen. Vor dem Hintergrund der eingeschränkten Langzeit-Compliance mit der Unterschenkelorthese scheint diese eine kontinuierliche Betreuung mit entsprechender Expertise zu erfordern. Sie könnte gezielt bei Patienten eingesetzt werden, die von einer Einlage nicht profitieren und die eine einfachere Versorgung als eine Knieorthese wünschen.
Diskussionswürdig erscheint, dass sich die gravierenden Unterschiede in der biomechanischen Effektivität der Hilfsmittel nicht in den klinisch erhobenen Parametern widerspiegeln. Hierfür war möglicherweise die Fallzahl nicht ausreichend, die primär auf die Ganganalyse-Parameter ausgerichtet war. Möglicherweise liegt dies auch in der relativ kurzen Studiendauer von 6 Wochen pro Versorgung begründet. Andererseits ist die Dissonanz zwischen klinischen und biomechanischen Endpunkten ein Hinweis darauf, dass neben der biomechanischen Entlastung noch zahlreiche andere Faktoren die Wahrnehmung von Schmerzen und Funktionseinschränkung beeinflussen. Dies sollte bei der Hilfsmittelauswahl berücksichtigt werden.
Offen bleibt, welche langfristigen Einflüsse die Hilfsmittelversorgung auf die Krankheitsprogression hat. Das Knievarusmoment korreliert bekanntermaßen mit dem Fortschreiten des Knorpelverlustes im medialen Gelenkkompartiment37. Eine langfristige Wirkung biomechanisch effektiver Hilfsmittel auf den Knorpelverlust ist dagegen noch nicht nachgewiesen worden. Zukünftige Studien sollten die langfristige Wirkung orthopädietechnischer Versorgungen auch unter dem Blickpunkt der längerfristigen Compliance sowie der Vermeidung invasiver Therapieoptionen stärker in den Fokus stellen.
Fazit
Mit den vorliegenden Ergebnissen kann eine Erarbeitung einfach anwendbarer klinischer Tests erfolgen, um geeignete Patienten für eine Einlagenversorgung bei medialer Gonarthrose zu identifizieren. Kostspielige, aufwendige Fehlversorgungen könnten dadurch von Anfang an vermieden werden. Im Umkehrschluss kann eine Unterschenkelorthese, welche für Patienten und Orthopädietechniker schwieriger anzupassen und anzuwenden ist, den Patienten empfohlen werden, bei denen mit einer Einlagenversorgung keine positiven Effekte zu erwarten sind.
Danksagung
Die Autoren bedanken sich bei Anela Hadzic, Shabnam Shareie, Gunda Fragner, Nikolaus Liebold, A. Erkin Uysal und Magnus Reulbach für ihre Mitwirkung bei der Datenerhebung und ‑auswertung.
Hinweis
Die Studie wurde durch die Firma Otto Bock GmbH unterstützt, indem die Unterschenkelorthesen für den Studienzeitraum unentgeltlich zur Verfügung gestellt wurden. Das Unternehmen hatte keinen Einfluss auf den Studienablauf sowie die Erhebung, Auswertung und Interpretation der Ergebnisse. Die Studie wurde finanziell durch die Deutsche Arthrose-Hilfe e. V. unterstützt.
Für die Autoren:
Leonie P. Bartsch
Assistenzärztin
Klinik für Orthopädie
Universitätsklinikum Heidelberg
Zentrum für Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie
Schlierbacher Landstr. 200a
69118 Heidelberg
Leonie.Bartsch@med.uni-heidelberg.de
Begutachteter Beitrag/reviewed paper
Bartsch LP, Block J, Alimusaj M, Schwarze M, Wolf SI. Konservative Therapie bei medialer Gonarthrose – Wirkungen von Einlagen mit Außenranderhöhung sowie Unterschenkelorthesen und die Rolle des Sprunggelenks. Orthopädie Technik, 2023; 74 (7): 32–38
Tabelle 1
Parameter | Patienten gesamt | Patienten mit Barfuß-Ganganalyse |
---|---|---|
Mittelwert | Mittelwert |
|
Alter [Jahre] | 58,9 (8,4) | 56,4 (6,5) |
Körpergröße [cm] | 172 (10) | 172 (8) |
Körpergewicht [kg] | 87,6 (15,1) | 85,9 (15,9) |
BMI [kg/m²] | 29,5 (4,5) | 29,1 (5,3) |
Anzahl | Anzahl | |
Geschlecht | ||
männlich | 20 | 10 |
weiblich | 19 | 10 |
Reihenfolge der Hilfsmittel | ||
Einlage zuerst | 19 | 10 |
Orthese zuerst | 20 | 10 |
Arthrosegrad nach Kellgren und Lawrence 26 | ||
1 | 9 | 4 |
2 | 16 | 8 |
3 | 14 | 8 |
behandelte Seite | ||
rechts | 17 | 11 |
links | 14 | 6 |
beidseits | 8 | 3 |
gesamt | 39 | 20 |
Tabelle 2
Parameter | Baseline | Einlage | Median Δ Einlage | p Einlage | Orthese | Median Δ Orthese | p Orthese | p Orthese vs. Einlage |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
FFbH-OA [%] | 83 (72–92) | 85 (75–97) | +3 | 0,12 | 86 (72–94) | 0 | 0,57 | 0,91 |
Oxford Knee Score | 38 (32–41) | 39 (35–43) | +2 | 0,003 | 41 (34–43) | +3 | 0,001 | 0,24 |
AKS Knee Score | 66 (51–71) | 77 (61–86) | +6 | 0,01 | 80 (61–86) | +10 | 0,004 | 0,29 |
AKS Function Score | 88 (70–100) | 90 (75–100) | 0 | 0,07 | 90 (80–100) | 0 | 0,19 | 0,21 |
EQ-5D-Index | 0,85 (0,68–0,90) | 0,88 (0,82–0,94) | +0,06 | 0,001 | 0,89 (0,78–0,94) | +0,04 | 0,002 | 0,47 |
Knieschmerzen (0 – 10) | 5 (3–7) | 3 (1–5) | -1 | 0,008 | 3 (2–5) | -1,5 | 0,004 | 0,50 |
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