Rota­ti­ons­feh­ler und funk­tio­nel­le Orthesen

R. Brunner
Funktionelle Orthesen, vor allem wenn sie am Unterschenkel hochreichen, haben wesentlichen Einfluss auf die Biomechanik und müssen deshalb korrekt aufgebaut werden. Voraussetzung dafür sind korrekte Achsenverhältnisse in allen Ebenen. Jede Varusform ebenso wie jeder Innendrehfehler in der Orthesenkonstruktion führt zu einer Innenrotation des Fußes beim Gehen. Bei Valgus und Außenrotation in der Orthese ist der Effekt entsprechend eine Außenrotationsstellung des Fußes. Beides vermindert die Kniestreckung ebenso wie eine Vorlage der Unterschenkelachse, was zu einem funktionell instabilen Bein beim Gehen und Stehen führt. Fixierte Fußdeformitäten können nicht korrigiert werden. Sie müssen erkannt und in der Orthese entsprechend berücksichtigt werden.

Ein­lei­tung

Pati­en­ten mit neu­ro­lo­gi­schen Stö­run­gen wei­sen prak­tisch immer mehr oder weni­ger aus­ge­präg­te Gang­stö­run­gen auf. Orthe­sen gehö­ren bei die­sen Pro­ble­men zur Behand­lung und wer­den für ver­schie­de­ne Zwe­cke eingesetzt:

Anzei­ge
  • als Lage­rungs­orthe­sen, die eine Stel­lung über län­ge­re Zeit (oft nachts) hal­ten, um Kon­trak­tu­ren und Defor­mi­tä­ten vorzubeugen,
  • als Quen­gel­orthe­sen, die – kür­zer ein­ge­setzt – vor­han­de­ne Kon­trak­tu­ren und Defor­mi­tä­ten kor­ri­gie­ren, und
  • als funk­tio­nel­le Orthe­sen, wel­che die funk­tio­nel­len Defi­zi­te kor­ri­gie­ren, neben einer Pro­phy­la­xe und The­ra­pie von Defor­mi­tä­ten und Kontrakturen.

Lage­rungs­orthe­sen

Lage­rungs­orthe­sen wir­ken aus­schließ­lich sta­tisch und die­nen der Kor­rek­tur sowie der Pro­phy­la­xe von Defor­mi­tä­ten und Kon­trak­tu­ren. Um die­ses Ziel best­mög­lich sicher­zu­stel­len, müs­sen unter Umstän­den auch Posi­tio­nen ein­ge­nom­men oder Kon­struk­tio­nen ein­ge­setzt wer­den, die eine Funk­ti­on wie Ste­hen oder Gehen nicht mehr erlau­ben. Als Bei­spiel sei die Pon­seti-Fuß­schie­ne erwähnt. Mit den Schu­hen in Außenrotation/Pronation und der beid­sei­ti­gen Fixa­ti­on ist ein Gehen nicht mehr mög­lich. Da Lage­rungs­orthe­sen in Ruhe ver­wen­det wer­den, kann der funk­tio­nel­le Aspekt auch ver­nach­läs­sigt werden.

Quen­gel­schie­nen

Glei­ches gilt für Quen­gel­schie­nen. Auch die­se wer­den in Ruhe ein­ge­setzt. Um das Ziel der Behand­lung von Defor­mi­tä­ten und Kon­trak­tu­ren effi­zi­ent sicher­zu­stel­len, müs­sen durch­aus auch nicht­funk­tio­nel­le Stel­lun­gen ein­ge­nom­men wer­den. Um den Tri­ceps surae mit der Achil­les­seh­ne zu deh­nen, ist es effi­zi­en­ter, den Fuß in mäßi­ger Supi­na­ti­on ein­zu­stel­len, da auf die­se Wei­se mehr Zug am M. tri­ceps surae und der Achil­les­seh­ne ent­steht und vor allem die Fuß­ge­len­ke fest­ge­stellt wer­den, die sonst Gefahr lau­fen, über­dehnt zu wer­den (mit dem Ergeb­nis eines Knick-Platt­fu­ßes). Sol­che nicht­phy­sio­lo­gi­schen Stel­lun­gen von Seg­men­ten erzeu­gen zwar momen­ta­ne funk­tio­nel­le Ach­sen- und Rota­ti­ons­fehl­stel­lun­gen, die aber in Lage­rungs- und Quen­gel­schie­nen akzep­tiert wer­den kön­nen und müs­sen, um ein spe­zi­el­les Ziel zu errei­chen. In funk­tio­nel­len Orthe­sen sind sol­che Stel­lun­gen dage­gen nicht akzeptabel.

Funk­tio­nel­le Unter­schen­kel­orthe­sen (AFOs)

Funk­tio­nel­le Orthe­sen müs­sen die bio­me­cha­ni­schen Vor­aus­set­zun­gen für eine mög­lichst nor­ma­le Funk­ti­on beim Gehen und Ste­hen lie­fern. Ihr Auf­bau ist bio­me­cha­nisch inso­fern kri­tisch, als bereits klei­ne Feh­ler den posi­ti­ven Effekt einer Orthe­se ins Gegen­teil ver­keh­ren kön­nen. Beson­ders kri­tisch sind dabei Unter­schen­kel­orthe­sen („Ankle Foot Ortho­ses”, AFOs), da die­se über den Hebel­arm am Unter­schen­kel gro­ßen Ein­fluss auf die Kon­trol­le und Funk­ti­on des Bei­nes haben. Dazu muss die funk­tionelle ­Bio­me­cha­nik respek­tiert und die Orthe­se ent­spre­chend auf­ge­baut wer­den. Grund­sätz­lich gel­ten die ­geschil­der­ten Punk­te aber für alle in ­Orthe­sen gefass­ten Segmente.

Die Bei­ne müs­sen als sta­bi­le Stüt­zen den Kör­per hal­ten. Erst ein sta­bi­les Stand­bein ermög­licht es, das Gegen­bein nach vor­ne zu bewe­gen, was ein Gehen mög­lich macht. Die wesent­li­chen zu berück­sich­ti­gen­den Fak­to­ren aus bio­me­cha­ni­scher Sicht sind eine sta­bi­le Stand­flä­che und eine siche­re Stre­ckung vor allem des Knie­ge­lenks 1. Lei­der sind die Knie­stre­cker vor allem nahe der voll­stän­di­gen Stre­ckung nicht effi­zi­ent genug, um die Streckstel­lung unter Belas­tung zu garan­tie­ren. Beim nor­ma­len Gehen die­nen sie der Kon­trol­le der federn­den Knie­beu­gung nach dem Auf­set­zen wäh­rend der Last­über­nah­me, stre­cken danach aber nur unvoll­stän­dig im Knie.

Sowohl beim Ste­hen als auch beim Gehen wird die not­wen­di­ge Knie­stre­ckung erreicht, indem die Plan­t­ar­flexoren (der M. tri­ceps surae) unter axia­ler Belas­tung den Fuß nach unten und damit die Tibia nach hin­ten drü­cken, was letzt­lich das Knie­ge­lenk streckt (bekannt als „plan­t­ar fle­xi­on-knee exten­si­on cou­p­le” 2 3 4). Die­ser Mecha­nis­mus erfor­dert einen kräf­ti­gen Mus­kel und einen sta­bi­len Hebel­arm in Funk­ti­ons­rich­tung. Eine leich­te Hüft­beu­gung ermög­licht zudem, zumin­dest im Ste­hen den Schwer­punkt vor die Rota­ti­ons­ach­se des Knie­ge­len­kes zu ver­la­gern, was eben­falls ein Streck­mo­ment zur Fol­ge hat. Funk­tio­nel­le Unter­schen­kel­orthe­sen müs­sen den Mecha­nis­mus des „plan­t­ar fle­xi­on-knee exten­si­on cou­p­le” wie­der­her­stel­len, respek­ti­ve sie dür­fen die­sen nicht stö­ren. Dazu müs­sen fol­gen­de Punk­te beach­tet werden:

  • Der Tibia­schaft (reprä­sen­tiert durch die Vor­der­kan­te) muss bei AFOs senk­recht zur Schuh­soh­le ein­ge­stellt sein. Besteht eine über­mä­ßi­ge Plan­t­ar­flexoren­ak­ti­vi­tät, kann die­se als Feder genutzt wer­den, indem die AFO eine Dor­salex­ten­si­on erlaubt. Besteht dage­gen eine mus­ku­lä­re Insuf­fi­zi­enz, muss die AFO im Sprung­ge­lenk steif kon­stru­iert wer­den, um das „plan­t­ar fle­xi­on-knee exten­si­on cou­p­le” auf­zu­bau­en. Ob der Unter­schen­kel dabei pro­xi­mal mit einer kon­ven­tio­nel­len dor­sa­len Kon­struk­ti­on nach hin­ten gezo­gen oder über eine ven­tra­le Anla­ge (GRAFO) nach hin­ten gedrückt wird, ist phy­si­ka­lisch gleich­wer­tig. Besteht mit einer der­art auf­ge­bau­ten AFO kein Fer­sen­bal­len­gang, so liegt der Grund nicht mehr im Fuß, son­dern in einer unge­nü­gen­den Knie­stre­ckung im Moment des Aufsetzens.
  • Neben der Kon­trol­le durch die Orthe­se in der Sagit­tal­ebe­ne ist auch die Aus­rich­tung in den ande­ren Ebe­nen wesent­lich. Der Fuß muss unter dem Knie­ge­lenk in Gan­g­rich­tung ste­hen. Wird eine Orthe­se ein­ge­setzt, über­nimmt die­se die Steue­rung aller über­brück­ten Gelen­ke und damit des Fußes und indi­rekt des Beins vor allem in der Schwung­pha­se. Die Orthe­se bestimmt, wo in Bezie­hung zum Bein und in wel­cher Rich­tung der Fuß beim Auf­set­zen steht. Der Fuß muss am ent­las­te­ten Bein unter dem Knie­ge­lenk und in Gan­g­rich­tung ste­hen. Steht er medi­al oder innen von der Senk­rech­ten durch das Knie, kommt es wäh­rend Last­über­nah­me und Abrol­len zu einer Innen­ro­ta­ti­on und einer funk­tio­nel­len Insta­bi­li­tät im Stand­bein, weil das Bein über den late­ra­len Fuß­rand weg­knickt (Abb. 1; bei late­ra­ler Posi­ti­on des Fußes oder außen von der Senk­rech­ten durch das Knie ent­spre­chend zu Außen­ro­ta­ti­on und Weg­kni­cken über den media­len Fuß­rand). Die­ser Auf­bau lässt sich leicht über­prü­fen: Der Pati­ent sitzt am Couch­rand mit hän­gen­den Unter­schen­keln. Bei hori­zon­tal gestell­ter Knie­ge­lenk­sach­se (leich­tes Anhe­ben des media­len Kon­dy­lus) muss der Fuß am hän­gen­den Bein unter dem Knie posi­tio­niert sein (Abb. 2). Oft besteht eine Varus­form in der Orthe­se am pro­xi­ma­len Unter­schen­kel, die den Fuß nach medi­al drückt (Abb. 3). Die­ser Varus resul­tiert wahr­schein­lich aus der Gips­mo­dell­nah­me bei gebeug­tem Unter­schen­kel, wo sich der Bauch der ana­to­misch dor­so­la­te­ral loka­li­sier­ten Mus­ku­la­tur maxi­mal her­vor­wölbt. Die Tibia als Belas­tungs­ach­se ist aber in der Regel gera­de, und die pro­xi­ma­le Form der AFO muss nach­kor­ri­giert werden.
  • Des Wei­te­ren darf kein Rota­ti­ons­feh­ler ein­ge­baut wer­den. Tor­si­ons­feh­ler beein­träch­ti­gen Hebel­arm und Sta­bi­li­tät, da das Bein über dem schlecht aus­ge­rich­te­ten Fuß ein­knickt. Die Orthe­se darf kei­nen Tor­si­ons­feh­ler auf­wei­sen, weder bezüg­lich Innen- noch Außen­tor­si­on. Bei hän­gen­dem Unter­schen­kel muss der Fuß in Rich­tung der Ober­schen­kel­ach­se zei­gen (Abb. 4). Vor­aus­set­zung ist aller­dings eine weit­ge­hend nor­ma­le Tibia­tor­si­on, die am bes­ten zwi­schen Mal­leo­le­n­ach­se und Kon­dy­le­n­ach­se beim sit­zen­den Pati­en­ten bestimmt wird. Nor­ma­ler­wei­se besteht eine Außen­ro­ta­ti­on zwi­schen 15 und 30°, womit der Fuß gera­de­aus steht. Es kann ver­sucht wer­den, mit etwas über­trie­be­ner Varus-Adduk­ti­ons­kor­rek­tur bei Außen­tor­si­ons­feh­ler oder umge­kehrt mit etwas über­trie­be­ner Val­gus-Abduk­ti­ons­kor­rek­tur einer feh­ler­haf­ten Tibia­tor­si­on ent­ge­gen­zu­wir­ken, aber nur, solan­ge der Fuß kei­ne wesent­li­che Defor­mi­tät auf­weist. Mehr Bet­tung medi­al drückt den Fuß in Innen‑, mehr Bet­tung late­ral in Außenrotation.
  • Neben der kor­rek­ten Ein­stel­lung von Tibia und Fuß­seg­ment ist die Fuß­bet­tung wesent­lich. Dazu ist vor­gän­gig eine detail­lier­te Unter­su­chung des Fußes not­wen­dig. Dabei wird vor allem auf fixier­te Defor­mi­tä­ten geach­tet, da die­se sich mit funk­tio­nel­len Orthe­sen nicht kor­ri­gie­ren las­sen. Geach­tet wird auf eine Ver­kür­zung des M. tri­ceps surae (resp. der Achil­les­seh­ne) bei leicht supi­nier­tem Fuß, um zu ver­hin­dern, dass Dor­sal­fle­xi­on in Rück- und Mit­tel­fuß die Kon­trak­tur kom­pen­siert, auf eine Val­gus-/Va­russtel­lung des Rück­fu­ßes sowie im Fal­le, dass die­se noch mobil und redres­sier­bar ist, auf eine Supi­na­ti­ons­fehl­stel­lung des Vor­fu­ßes. All die­se Defor­mi­tä­ten müs­sen ent­we­der ein­ge­bet­tet oder the­ra­peu­tisch, meist ope­ra­tiv, ange­gan­gen werden.
  • Besteht eine fixier­te Kon­trak­tur des Tri­ceps surae und der Achil­les­seh­ne, muss die­se in der Orthe­se über einen Absatz kom­pen­siert wer­den, um die Auf­la­ge­flä­che wie­der­her­zu­stel­len. Respek­tiert man die­se Defor­mi­tät nicht, schwebt die Fer­se in der Orthe­se, und die Kon­trol­le der Orthe­se über den Fuß geht ver­lo­ren. Will man die Kon­trak­tur nicht akzep­tie­ren, blei­ben nur Gips­re­dres­si­on (allen­falls auch eine kon­se­quen­te Quen­gel­schie­nen­be­hand­lung) oder eine ope­ra­ti­ve Kor­rek­tur. In jedem Fall aber muss der Fuß als Hebel­arm sta­bil in Gan­g­rich­tung ein­ge­stellt sein.
  • Schließ­lich muss der Fuß auch ske­let­tal kor­rekt auf­ge­rich­tet in der Orthe­se gehal­ten sein. Die Belas­tung wan­dert beim Abrol­len von der Fer­se bis zum Groß­ze­hen­bal­len (Abb. 5). Eine Platt­fuß­de­for­mi­tät erfor­dert des­halb eine vari­sche Bet­tung ganz dor­sal unter der Fer­se, wel­che die Fer­se beim Auf­set­zen abstützt, eine Unter­füt­te­rung der Wöl­bung für die Abstüt­zung in der Stand­pha­se und bei Supi­na­ti­ons­de­for­mi­tät (bei auf­ge­rich­te­tem Fuß) ein Anhe­ben des ers­ten Strahls als Abstüt­zung für das Absto­ßen (Abb. 6). Bei Klump­fuß­de­for­mi­tät besteht die Abstüt­zung auf der late­ra­len Sei­te und val­gisch. Mit die­sen Abstüt­zun­gen las­sen sich in der Regel die Füße ohne Druck­stel­len auf­rich­ten. Die­se Bet­tung ist essen­ti­ell, um zu ver­hin­dern, dass der Fuß in der Orthe­se wei­ter­hin sei­ne Defor­mi­tät und damit Fehl­ro­ta­ti­on ein­nimmt. Bei jedem Knick-Platt­fuß ist die Ever­si­on mit einer Außen­ro­ta­ti­on, bei jedem Varus-Klump­fuß die Inver­si­on mit einer Innen­ro­ta­ti­ons­be­we­gung in der Trans­ver­sal­ebe­ne ver­bun­den. Die bio­me­cha­ni­sche Anfor­de­rung, dass der Fuß in Bewe­gungs­rich­tung ste­hen muss, erfor­dert des­halb eine opti­ma­le Auf­rich­tung und Ein­stel­lung des Fußes.

In man­chen Fäl­len bleibt aber trotz aller Fähig­kei­ten und Tricks eine Fehl­ro­ta­ti­on des Fußes bestehen, vor allem bei ein­ge­steif­ten Fuß­de­for­mi­tä­ten, mit unge­nü­gen­der Knie­stre­ckung als Fol­ge. In die­sen Fäl­len eig­net sich eine stei­fe Platt­form unter der Schuh­soh­le, die qua­si als ein­fachs­te Pro­the­se den Hebel­arm in Gan­g­rich­tung ersetzt (Abb. 7). Kos­me­tisch ist die­se Platt­form zwar unschön und wird des­halb als „Enten­fuß” bezeich­net, funk­tio­nell aber hilft sie, das „plan­t­ar fle­xi­on-knee exten­si­on cou­p­le” wie­der­her­zu­stel­len, und wirkt damit stre­ckend auf das Knie. Die­se Maß­nah­me kann auch als Test ver­wen­det wer­den, um dem Pati­en­ten zu zei­gen, inwie­fern er von einer ope­ra­ti­ven Kor­rek­tur pro­fi­tie­ren wür­de. Ein Stol­pern über die­se Plat­ten wur­de nicht beob­ach­tet, da der Fuß ja ent­spre­chend außen­ro­tiert steht und damit die ange­brach­te Plat­te die Medi­an­li­nie nicht kreuzt.

Ope­ra­ti­ve Korrektur

Bei aus­ge­wach­se­nen Pati­en­ten kön­nen die Orthe­sen durch einen ope­ra­ti­ven Ein­griff ersetzt wer­den. Die­ser Ein­griff muss eben­falls sämt­li­che Kom­po­nen­ten berück­sich­ti­gen und die ver­schie­de­nen Kor­rek­tu­ren kom­bi­nie­ren. Eine Ver­län­ge­rung des Kalka­neus oder eine ver­län­gern­de Kalka­neo­ku­bo­idal­ar­thro­dese kor­ri­giert das außen­ro­tie­ren­de Weg­kni­cken des Fußes, eine Schrau­ben-Arthrori­se oder eine Arthro­dese des unte­ren Sprung­ge­lenks die Insta­bi­li­tät an die­sem Ort. Zur Kor­rek­tur der Zug­rich­tung der Achil­les­seh­ne kann der Tuber cal­canei ver­scho­ben wer­den. Besteht eine Supi­na­ti­ons­de­for­mi­tät im Vor­fuß, wird der ers­te Strahl zwi­schen Talo­na­vi­ku­lar­ge­lenk und Meta­tar­sa­le 1 flek­tiert. Kom­ple­xe Defor­mi­tä­ten wie Klump­fü­ße erfor­dern Mittelfußosteotomien.

Wich­tig scheint aber, dass eine ope­ra­ti­ve Kor­rek­tur das Ziel einer Orthe­sen­frei­heit haben muss. Von einer Erleich­te­rung der Orthe­sen­an­pas­sung pro­fi­tiert eigent­lich nur der Ortho­pä­die-Tech­ni­ker, da die Anpas­sun­gen weni­ger aus­ge­prägt und schwie­rig sind. Der Pati­ent selbst dage­gen hat kei­nen Vor­teil. Bleibt trotz Fuß­kor­rek­tur ein Tor­si­ons­feh­ler, wird eine Tibia­tor­si­ons­o­s­teo­to­mie ange­schlos­sen. Gleich­zei­tig muss auch das Femur in Gan­g­rich­tung aus­ge­rich­tet wer­den, wobei funk­tio­nell die supra­kon­dy­lä­re und die inter­tro­chan­tä­re Kor­rek­tur gleich­wer­tig sind. Eine Kor­rek­tur nach Gang­la­borda­ten hat sich bewährt, wobei die Ante­tor­si­on nie unter 10° ein­ge­stellt wird. Mit die­sen ope­ra­ti­ven Schrit­ten, die in einer Sit­zung kom­bi­niert wer­den, las­sen sich sta­bi­le Hebel­ar­me in Gan­g­rich­tung rekonstruieren.

Der Autor:
Prof. Dr. Rei­nald Brunner
Im Kirs­gar­ten 28
CH – 4106 Therwil
reinaldbrunner@sunrise.ch

Begut­ach­te­ter Beitrag/reviewed paper

Zita­ti­on
Brun­ner R. Rota­ti­ons­feh­ler und funk­tio­nel­le Orthe­sen. Ortho­pä­die Tech­nik, 2014; 65 (10): 62–65
  1. Brun­ner R, Rutz E. Bio­me­cha­nics and mus­cle func­tion during gait. J Child Orthop, 2013; 7 (5): 367–371
  2. Brun­ner R, Rutz E. Bio­me­cha­nics and mus­cle func­tion during gait. J Child Orthop, 2013; 7 (5): 367–371
  3. Zajac FE, Gor­don ME. Deter­mi­ning muscle’s for­ce and action in mul­ti-arti­cu­lar move­ment. Exer­cise and sport sci­en­ces reviews, 1989; 17: 187–230
  4. Gage JR. The Tre­at­ment of Gait Pro­blems in Cere­bral Pal­sy. Vol. 1. Laven­ham: Mac Keith, 2004
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