Neue Aspek­te und Indi­ka­ti­ons­hil­fe zu Knö­chel-Fuß-Orthe­sen mit Flexgelenken

Defi­ni­ti­on „Flex­ge­lenk”

Ein Flex­ge­lenk ist ein poly­zen­tri­sches Kunst­stoff­ge­lenk, wel­ches vor knapp 20 Jah­ren von dem ame­ri­ka­ni­schen Ortho­pä­die-Tech­ni­ker Mar­ty Carlson ent­wi­ckelt wur­de. Es wur­de seit­dem kon­ti­nu­ier­lich wei­ter­ent­wi­ckelt. Heu­ti­ge (Tamarack-)Flexgelenke ver­bin­den Kon­struk­ti­ons- und Mate­ri­al­ei­gen­schaf­ten wie die Zug­fes­tig­keit eines Faser­ka­bels mit der Bie­ge­fle­xi­bi­li­tät eines kur­zen zylin­dri­schen Bie­ge­ele­men­tes und sind in zahl­rei­chen Funk­ti­ons­va­ri­an­ten erhält­lich. Ein sol­ches PU-Kom­po­sit­ge­lenk kann je nach Aus­füh­rung, Ein­bet­tung und Ver­wen­dung von Zusatz­ele­men­ten sowohl bewe­gungs­li­mi­tie­ren­de und frei beweg­li­che als auch bewe­gungs­un­ter­stüt­zen­de Eigen­schaf­ten haben.

Ver­sor­gungs­va­ri­an­ten

Um eine pas­sen­de Gelenk­aus­wahl tref­fen zu kön­nen, ist der Funk­ti­ons­an­spruch zu klä­ren. Wäh­rend bei einem aus­ge­präg­ten Knick­fuß ein in der Sagit­tal­ebe­ne frei beweg­li­ches Gelenk im All­ge­mei­nen hin­rei­chend ist, um die gege­be­ne Fehl­stel­lung effek­tiv zu kor­ri­gie­ren, stellt sich beim kor­ri­gier­ba­ren Spitz­fuß schon eher die Fra­ge der pas­sen­den Gelenk- und ggf. Anschlags­kon­struk­ti­on. In den meis­ten Fäl­len ist die dyna­mi­sche Dor­sal­un­ter­stüt­zungs­funk­ti­on dem sta­ti­schen Plant­ar­an­schlag vor­zu­zie­hen. Hier­durch wird das exzen­tri­sche Absen­ken des Vor­fu­ßes nach dem initia­len Fer­sen­kon­takt ermög­licht, was eine weit­ge­hend phy­sio­lo­gi­sche Gelenk­be­we­gung ohne Belas­tungs­spit­zen gewähr­leis­tet. Aus­schluss­kri­te­ri­um dafür ist eine Quad­ri­ceps­schwä­che, da durch die Dor­sal­un­ter­stüt­zungs­funk­ti­on ohne Dor­sal­an­schlag ein knie­beu­gen­des Dreh­mo­ment wäh­rend der Stand­pha­se erzeugt wer­den würde.

Das erfor­der­li­che dor­sal­ex­ten­die­ren­de Moment der Flex­ge­len­ke mit Dor­sal­un­ter­stüt­zungs­funk­ti­on wird durch Aus­wahl zwi­schen drei ange­bo­te­nen Här­te- oder Stei­fig­keits­gra­den pro Grö­ße bestimmt. Zur Grö­ßen­aus­wahl der Gelen­ke gibt der Her­stel­ler eine schuh­grö­ßen­ab­hän­gi­ge Ori­en­tie­rungs­hil­fe. Die Ein­schät­zung des kor­rek­ten Exten­si­ons­mo­ments hängt häu­fig mit Para­me­tern zusam­men, die nur im Gang auf­tre­ten und durch Mes­sung nicht unbe­dingt vor­her­be­stimm­bar sind. Im Zwei­fels­fall kann durch ein­fa­chen Gelenk­aus­tausch – auch wäh­rend der dyna­mi­schen Anpro­be – die Kraft­ein­wir­kung an die Bedürf­nis­se des Pati­en­ten ange­passt wer­den. Zusätz­lich steht hier­zu auch eine stu­fen­los ver­stell­ba­re Gelenk­auf­nah­me oder eine Gelenk­auf­nah­me mit zwei vor­ge­ge­be­nen Aus­wahl­po­si­tio­nen zur Ver­fü­gung, um Fein­ein­stel­lun­gen vor­neh­men zu können.

Eine Über­sicht über ver­schie­de­ne Orthe­sen­va­ri­an­ten und mög­li­che Gelenk­kon­fi­gu­ra­tio­nen mit Anga­be ent­spre­chen­der Indi­ka­tio­nen bzw. Kon­tra­in­di­ka­tio­nen bie­tet die neu­ent­wi­ckel­te Indi­ka­ti­ons­hil­fe der Her­stel­ler­fir­ma Tama­rack ¹. Die­se kann als hilf­rei­che Unter­stüt­zung für die Ver­sor­gungs­pla­nung her­an­ge­zo­gen wer­den. Wie bei allen ortho­pä­die­tech­ni­schen Kom­po­nen­ten gibt es auch bei der Ver­sor­gung mit Flex­ge­len­ken Gren­zen des Mach­ba­ren und Her­aus­for­de­run­gen an die Wei­ter­ent­wick­lung. Der­zeit arbei­tet der Her­stel­ler ande­rer Ent­wick­lung je eines fein­ein­stell­ba­ren Plant­ar- und Dor­sal­an­schla­ges, um zusätz­li­che Ver­sor­gungs­op­tio­nen zu ermög­li­chen. Die­se wer­den vor­aus-sicht­lich im Som­mer 2015 vorgestellt.

Die Abbil­dun­gen 1 und 2 zei­gen die Test­or­the­sen. Die Ver­stell­schrau­ben sind von oben mit dem Inbus­schlüs­sel zugäng­lich. Ein­ge­bet­te­te Anschlag­flä­chen im Fuß­teil der Orthe­se bestehen aus einem geeig­ne­ten ver­schleiß­fes­ten Nylon, wäh­rend die ver­stell­ba­ren Schraub­an­schlä­ge jeweils von einem rost­frei­en Stahl­zy­lin­der auf­ge­nom­men wer­den. Idea­ler­wei­se wird die kom­plet­te Gelenk- und Anschlags­flä­che innen­sei­tig mit einem She­ar­Ban-Fle­cken abge­deckt, um even­tu­el­lem Kon­takt von Rau­ig­kei­ten mit Kör­per bzw. Beklei­dung vor­zu­beu­gen. Die in den Abbil­dun­gen 1 und 2 zu erken­nen­den far­bi­gen Anzeich­nun­gen dien­ten als Denk­hil­fen im Designprozess.

Die dar­ge­stell­ten ver­stell­ba­ren Anschlä­ge sind wegen der auf­zu­neh­men­den Kräf­te als Plant­ar­an­schlä­ge aus­ge­legt. Es war zu ver­mu­ten und wur­de durch Test­ma­schi­nen bestä­tigt, dass die PP-Orthe­se die Las­ten in den Dor­sal­an­schlä­gen, ins­be­son­de­re in der vor­ne offe­nen Unter­schen­kel­scha­le aus Poly­pro­py­len, nicht ver­for­mungs­frei auf­neh­men kann. Ein ver­stell­ba­rer Dor­sal­an­schlag kann also nur als zug­be­las­te­tes Ele­ment kon­stru­iert wer­den. Pro­to­ty­pen in die­ser Art sind der­zeit auf der Testmaschine.

Eine gleich­zei­tig wirk­sa­me und unter­schied­lich ein­stell­ba­re Feder­wir­kung sowohl in Plant­ar­fle­xi­on als auch in Dor­sal­ex­ten­si­on ist mit Flex­ge­len­ken nicht mög­lich. Bei unsach­ge­mä­ßer Gelenk­fas­sung kann eine mecha­ni­sche Gelenk­in­sta­bi­li­tät in a‑p-Rich­tung auf­tre­ten. Ent­spre­chen­des gilt für die Tor­si­on um die Bein­längs­ach­se unter den glei­chen Bedin­gun­gen. Hier ist auf Form­schluss und mini­ma­les Frei­schnei­den der Gelen­ke zu achten.

Die klas­si­sche Unter­schen­kel-Fuß-Orthe­se mit Flex­ge­len­ken aus Poly­pro­py­len in Halb­scha­len­form stößt ins­be­son­de­re bei einer hyper­to­nen Aus­gangs­si­tua­ti­on (z. B. bei ICP) an ihre Gren­zen: Zum einen kann eine kon­se­quen­te Kor­rek­tur von Fuß­fehl­stel­lun­gen oft nicht gewähr­leis­tet wer­den, zum ande­ren reicht auf­grund der nicht vor­han­de­nen Ver­stei­fung durch Gelenk­schie­nen die Eigen­stei­fig­keit der Orthe­se je nach Anfor­de­rungs­pro­fil nicht aus. Auch Ver­stär­kun­gen und Pro­fi­lie­run­gen in der Orthe­sen­wan­dung kön­nen hier nicht immer Abhil­fe schaf­fen. Daher erschien die Ver­wen­dung von Faser­ver­bund­werk­stof­fen, im Spe­zi­el­len die Pre­preg-Tech­nik (Abb. 3), als hilf­reich, um die Tor­si­ons­stei­fig­keit deut­lich zu erhö­hen. Die Anfor­de­rung nach Tor­si­ons­stei­fig­keit der Orthe­se ergibt sich nicht nur aus dem Kör­per­ge­wicht und dem Akti­vi­täts­grad des Pati­en­ten, son­dern häu­fig auch aus der Not­wen­dig­keit, etwa­igen Rota­ti­ons­fehl­stel­lun­gen kraft­voll entgegenzuwirken.

Durch die Ver­wen­dung von zir­ku­lär geschlos­se­nen Fuß­fas­sun­gen (Abb. 3, 4) kann bei opti­ma­ler Druck­ver­tei­lung die Posi­tio­nie­rung des Rück­fu­ßes und eine drei­di­men­sio­na­le Kor­rek­tur der Fuß­fehl­stel­lung erreicht wer­den. Bei der tech­ni­schen Umset­zung ist hier­bei die Ver­wen­dung von Kork-Dum­mies o. Ä. sinn­voll, um eine unge­hin­der­te Bewe­gung zwi­schen Unter­schen­kel­teil und Fuß­fas­sung sowie Frei­raum für zwi­schen­lie­gen­de Ver­schlüs­se zu erhal­ten (Abb. 5, 6).

Durch die Kom­bi­na­ti­on von Flex­ge­len­ken mit der Pre­preg-Tech­nik ist es heu­te mög­lich, hoch­funk­tio­nel­le und wider­stands­fä­hi­ge Orthe­sen bei extrem nied­ri­gem Gewicht zu rea­li­sie­ren. Außer­dem besteht nun die Mög­lich­keit, fle­xi­ble und rigi­de Berei­che ent­spre­chend den Erfor­der­nis­sen zu kon­stru­ie­ren, sei es, um eine fle­xi­ble Anla­ge am Unter­schen­kel durch Ein­satz von Dynee­ma oder eine gewis­se Ener­gie­rück­ge­win­nung bei Zehen­ab­lö­sung zu ermöglichen.

Gelenk­po­si­tio­nie­rung

Bei der Posi­tio­nie­rung der mecha­ni­schen Knö­chel­ge­len­ke gibt es welt­weit durch­aus ver­schie­de­ne Her­an­ge­hens­wei­sen: Wäh­rend sich bei­spiels­wei­se in den USA die Gelenk­an­ord­nung eher am ana­to­mi­schen Achs­ver­lauf der Arti­cu­la­tio talo­cr­ura­lis ori­en­tiert, wird in Euro­pa die Par­al­le­li­tät zur Knie­ge­lenk­ach­se bzw. zur Bal­len­ab­roll­kan­te in Bezug zur Bewe­gungs­rich­tung favo­ri­siert, d. h. gewis­ser­ma­ßen ein Kom­pro­miss­dreh­punkt geschaffen.

Die Kor­re­la­ti­on der Bewe­gung von obe­rem und unte­rem Sprung­ge­lenk, wie sie bei der phy­sio­lo­gi­schen Gang­ab­wick­lung vor­kommt, ist in der Orthe­se teil­wei­se auf­ge­ho­ben, da die Beweg­lich­keit des unte­ren Sprung­ge­lenks durch das Fuß­teil kon­struk­ti­ons­be­dingt, aber auch im Sin­ne der Fuß­kor­rek­tur (Varus-/Val­gus­fehl­stel­lung) deut­lich ein­ge­schränkt wird. Auch wenn es bei orthe­ti­schen Ver­sor­gun­gen gilt, Inkon­gru­en­zen zwi­schen ana­to­mi­schem und mecha­ni­schem Gelenk zu ver­mei­den, so muss dies immer mit dem Ver­sor­gungs­ziel und einem funk­tio­nel­len Bewe­gungs­ab­lauf zu ver­ein­ba­ren sein.

Unter­su­chun­gen an Prä­pa­ra­ten durch Isman und Inman (1969) ² sowie Inman (1976) ³ zeig­ten, wie in Abbil­dung 7 zu sehen, fol­gen­den Ver­lauf der obe­ren Sprung­ge­lenk­sach­se und deren Abwei­chun­gen zur Fron­tal- bzw. Trans­ver­sal­ebe­ne: Die Mes­sun­gen erga­ben eine durch­schnitt­li­che Nei­gung der obe­ren Sprung­ge­lenk­sach­se in der Fron­tal­ebe­ne um 10° und in der Trans­ver­sal­ebe­ne­um 6°. Auf­fal­lend sind hier­bei die gro­ßen Stan­dard­ab­wei­chun­gen, die auf inter­in­di­vi­du­el­le Abwei­chun­gen zurück­zu­füh­ren sind. Dar­über hin­aus bestä­tig­ten Lund­berg et al. (1989) ⁴ die Ergeb­nis­se von Hicks (1953) ⁵, wonach die obe­re Sprung­ge­lenk­sach­se ihre Ori­en­tie­rung in der Fron­tal­ebe­ne, abhän­gig von Dor­sal­ex­ten­si­on oder Plant­ar­fle­xi­on, ändert.

Auf­grund unter­schied­li­cher Kon­zep­te bezüg­lich star­rer oder sich ver­än­dern­der Dreh­ach­sen des OSGs, mög­li­chen Abwei­chun­gen bei der Ermitt­lung und Posi­tio­nie­rung der­sel­ben und nicht zuletzt auf­grund der inter­in­di­vi­du­el­len Varia­bi­li­tät der tat­säch­li­chen Sprung­ge­lenk­sach­se erscheint die Funk­ti­on von (poly­zen­tri­schen) Flex­ge­len­ken in vie­len Fäl­len vor­teil­haft. Scher­wir­kun­gen im Gelenk, wie sie bei unzu­rei­chend kol­li­nea­rer Achs­aus­rich­tung mono­zen­tri­scher Gelen­ke zu beob­ach­ten sind, wer­den durch die Fle­xi­bi­li­tät des ver­wen­de­ten Poly­ure­than-Werk­stoffs teil­wei­se kompensiert.

Schluss­fol­ge­rung

In der vor­lie­gen­den Stu­die konn­ten weder alle Fra­gen abschlie­ßend geklärt noch alle Ver­sor­gungs­va­ri­an­ten und deren Ent­ste­hungs­pro­zess dar­ge­stellt wer­den. Es soll jedoch deut­lich wer­den, dass es durch geziel­ten Ein­satz neu­er Kon­struk­ti­ons­ele­men­te in der Kom­bi­na­ti­on mit bereits bekann­ten Mit­teln und Metho­den mög­lich ist, Ver­sor­gun­gen funk­tio­nell wei­ter­zu­ent­wi­ckeln und den indi­vi­du­el­len Anfor­de­run­gen ent­spre­chen­de Lösun­gen zu finden.

Der Autor:
Dani­el Brams
Ortho­pä­die-Mecha­ni­ker-Meis­ter
Fa. Drescher+Lung
In der Eich 4b
87435 Kemp­ten

Begut­ach­te­ter Beitrag/reviewed paper

1. Tama­rack Flex­Ge­lenk. Indi­ka­ti­ons­hil­fe. Eine kli­ni­sche Refe­renz für die Anfer­ti­gung von Unter­schen­kel-Fuß­or­the­sen. Tama­rack Habi­li­ta­ti­on Tech­no­lo­gies Inc., 2013. http://www.beckerortho.com/Catalog/TamarackProductPages/TFJ%20Indikationshilfe.pdf (Abruf am 02.02.2015)
2. Isman RE, Inman VT. Anthro­po­me­tric Stu­dies of the Human Foot and Ank­le. Bull Pro­sthet Res, 1969; 10/11: 97–129
3. Inman VT. The Joints of the Ank­le. Bal­ti­more: Wil­liams & Wil­kins, 1976
4. Lund­berg A, et al. The axis of rota­ti­on of the ank­le joint. J Bone Joint Surg Br, 1989; 71 (1): 94–99
5. Hicks JH. The mecha­nics of the foot. I. The joints. J Anat, 1953; 87 (4): 345–357