Unter­su­chung der Bie­ge- und Tor­si­ons­be­las­tung am Fuß in ver­schie­de­nen Fußteilentlastungsschuhen

N. Dirksen, N. Grabowski, M. Altenhöfer, Ph. Buß, K. Peikenkamp
Im Rahmen der hier vorgestellten Studie werden Biege- und Torsionsbelastungen am Fuß im Fußteilentlastungsschuh „Relief Dual®“ der Firma Darco erfasst und mit denen eines Mitbewerbermodells verglichen. Der Grad der Funktionseinschränkung und der Vorfußentlastung wird an 22 gesunden Probanden (35 ± 8 Jahre; 9 w, 13 m) mit dem Messsystem „vebitoSCIENCE“ erhoben. Jeweils 30 Doppelschritte werden gemittelt sowie ausgewählte Parameter analysiert. An MTP I und MTP V lässt sich ein signifikant (p < 0,05) geringeres maximales Dorsalextensionsmoment beim Modell „Relief Dual®“ nachweisen. Zudem zeigen sich signifikante Verringerungen des Bewegungsausmaßes an MTP V und der Gesamtbelastung an MTP I und MTP V. Das Mitbewerbermodell weist ein signifikant geringeres maximales Plantarflexionsmoment und eine signifikant reduzierte Wechselbelastung an MTP I und DIP I auf.

Ein­lei­tung

Zur Unter­stüt­zung des Reha­bi­li­ta­ti­ons­pro­zes­ses nach Fuß­ope­ra­tio­nen wer­den häu­fig spe­zi­el­le ortho­pä­di­sche Schuh­ver­sor­gun­gen zur Sta­bi­li­sie­rung und Ent­las­tung des Fußes ein­ge­setzt 1. Ver­schie­de­ne Schuh­ar­ten wer­den in die­sem Zusam­men­hang ver­ord­net, bei­spiels­wei­se bei der Wund­ver­sor­gung oder zur Ent­las­tung ein­zel­ner Fuß­be­rei­che. The­ra­pie­schu­he müs­sen in Deutsch­land bestimm­te Anfor­de­run­gen erfül­len, um eine Hilfs­mit­tel­num­mer zu erhal­ten; daher ist eine Prü­fung von Qua­li­tät und Funk­ti­on not­wen­dig. Bei bestehen­der Wund­ver­sor­gung ist bei­spiels­wei­se anti­bak­te­ri­el­les Mate­ri­al erfor­der­lich und Schu­he zur Vor­fuß­ent­las­tung müs­sen unter ande­rem fest am Fuß fixiert sein. Das Schuh­werk muss auch dann bequem sein, wenn der Fuß ban­da­giert ist. Soge­nann­te Fuß­teil­ent­las­tungs­schu­he (FTES) wer­den ver­wen­det, wenn der ver­sorg­te Bereich ent­las­tet wer­den, der Pati­ent aber mobil blei­ben soll, z. B. nach einer Halluxvalgus-Operation.

Anzei­ge

Wie stark der betrof­fe­ne Bereich ent­las­tet wird, wird häu­fig durch die Mes­sung des plan­taren Drucks erfasst. Neben Druck wir­ken aber auch ande­re rele­van­te Belas­tungs­for­men wie Bie­ge- und Tor­si­ons­mo­men­te auf den Fuß ein. Bie­ge­mo­men­te, die durch Mul­ti­pli­ka­ti­on der wir­ken­den Kraft mit dem jewei­li­gen Hebel­arm berech­net wer­den, rufen Bie­ge­ver­for­mun­gen im Schuh her­vor – oder bes­ser gesagt: am Fuß im Schuh. Wird bei­spiels­wei­se der Vor­fuß gegen­über dem Rück­fuß nach dor­sal exten­diert, wirkt ein soge­nann­tes Dor­salex­ten­si­ons­mo­ment. Bei einer zykli­schen Bewe­gung wie dem Gehen tre­ten Wech­sel­be­las­tun­gen auf, also sowohl Dor­salex­ten­si­on als auch Plan­t­ar­fle­xi­on 2.

Erst­mals wur­den Ergeb­nis­se über auf den Fuß ein­wir­ken­de Bie­ge­be­las­tun­gen von Arndt et al. 3 im Jahr 2002 ver­öf­fent­licht. Die Autoren führ­ten dazu eine In-vivo-Stu­die durch, bei der die Enden eines mit Deh­nungs­mess­strei­fen (DMS) instru­men­tier­ten Trä­ger­stegs chir­ur­gisch in den zwei­ten Mit­tel­fuß­kno­chen (MFK) der Pro­ban­den implan­tiert wur­den. Die DMS erfass­ten Zug und Stau­chung des MFK II wäh­rend des Gehens.

In der Ver­gan­gen­heit waren inva­si­ve Ver­fah­ren wie die­ses die ein­zi­ge Mög­lich­keit, Bie­ge- und Tor­si­ons­be­las­tun­gen am Fuß im Schuh zu mes­sen. Inzwi­schen steht jedoch auch ein nicht-inva­si­ves Innen­soh­len­mess­sys­tem („vebi­to­SCI­ENCE“) zur Ver­fü­gung, das im Labor für Bio­me­cha­nik der Fach­hoch­schu­le Müns­ter ent­wi­ckelt wur­de. Stief und Pei­ken­kamp stell­ten 2015 die ers­ten Ergeb­nis­se des neu­en Mess­sys­tems vor. Aus den Kali­brie­r­er­geb­nis­sen schlos­sen sie, dass mit dem Sys­tem Bie­ge- und Tor­si­ons­mo­men­te am Fuß zuver­läs­sig erfasst wer­den kön­nen 4. Ihre Mess­ergeb­nis­se zeig­ten, dass bei jedem Gang­zy­klus eine Plan­t­ar­fle­xi­ons­be­las­tung gefolgt von einer Dor­salex­ten­si­ons­be­las­tung zu erken­nen ist 5 6.

Die vor­lie­gen­de Stu­die ana­ly­siert den Ein­fluss zwei ver­schie­de­ner Fuß­teil­ent­las­tungs­schu­he auf Bie­ge- und Tor­si­ons­mo­men­te am Vor­fuß. Dabei han­delt es sich um das Modell „Reli­ef Dual®“ (Dar­co (Euro­pe) GmbH, Rais­ting, Deutsch­land) und ein Mit­be­wer­ber­mo­dell. Ziel der Stu­die ist es zu unter­su­chen, ob die mecha­ni­schen Eigen­schaf­ten bei­der Schu­he ver­gleich­ba­re oder signi­fi­kant unter­schied­li­che Belas­tun­gen am Vor­fuß her­vor­ru­fen. Zur Erfas­sung von Bie­ge- und Tor­si­ons­be­las­tun­gen wird das Innen­soh­len­mess­sys­tem „vebi­to­SCI­ENCE“ (Vebi­to­so­lu­ti­on GmbH, Stein­furt, Deutsch­land) ein­ge­setzt. Das Sys­tem bie­tet ver­schie­de­ne Para­me­ter zur Mes­sung der Funk­ti­ons­ein­schrän­kung und der Vorfußentlastung.

22 gesun­de Pro­ban­den (35 ± 8 Jah­re; 9 w, 13 m) nah­men an der Stu­die teil. Pro Pro­ban­din bzw. Pro­band wur­den Belas­tungs­kur­ven von 30 Gang­zy­klen auf­ge­nom­men, aus denen ein gemit­tel­ter Schritt berech­net wur­de. Die Bie­ge- und Tor­si­ons­mo­men­te wur­den an fünf ver­schie­de­nen Mess­stel­len erfasst und Para­me­ter wie Maxi­ma, Ran­ge und Wech­sel­be­las­tung wur­den sta­tis­tisch analysiert.

Metho­den

Pro­ban­den

Die Mes­sun­gen wur­den mit 22 Pro­ban­den (mitt­le­res Alter: 35 ± 8 Jah­re, 25–52 Jah­re) durch­ge­führt, 9 waren weib­lich, 13 männ­lich. Aus­wahl­kri­te­ri­en waren ein phy­sio­lo­gi­sches Gang­bild und eine gleich­mä­ßig gemisch­te Alters­ver­tei­lung inner­halb der Ver­suchs­grup­pe. Rele­van­te Daten zur medi­zi­ni­schen Vor­ge­schich­te wur­den mit Hil­fe eines Fra­ge­bo­gens erho­ben. Ein Sicht­be­fund wur­de durch­ge­führt, um unphy­sio­lo­gi­sche Gang­mus­ter oder Fehl­stel­lun­gen der unte­ren Extre­mi­tät aus­zu­schlie­ßen. Zudem schie­den Pro­ban­den mit Bewe­gungs­ein­schrän­kun­gen der Füße aus. Die Pro­ban­den gaben ihre schrift­li­che Ein­wil­li­gung zur frei­wil­li­gen Teil­nah­me an der Studie.

Schuh­be­din­gun­gen

Im Rah­men die­ser Stu­die wur­den zwei ver­schie­de­ne Schuh­be­din­gun­gen am rech­ten Fuß ana­ly­siert. Am lin­ken Fuß tru­gen die Pro­ban­den einen Neu­tral­schuh (Modell „Sam­ba“, Adi­das AG, Her­zo­gen­au­rach, Deutsch­land) mit einem zusätz­li­chen Höhen­aus­gleich. Der Höhen­aus­gleich wur­de jeweils ent­spre­chend der Schuh­be­din­gung modifiziert.

Bei den zu unter­su­chen­den FTES han­del­te es sich um das Modell „Reli­ef Dual®“ (Dar­co (Euro­pe) GmbH, Rais­ting, Deutsch­land) (Abb. 1) und einen post­ope­ra­ti­ven Schuh eines Mit­be­wer­bers. Das Mit­be­wer­ber­mo­dell besaß zum Stu­di­en­zeit­punkt (2015) bereits eine Hilfs­mit­tel­num­mer (Grup­pe: 31.03.03.), das Modell „Reli­ef Dual®“ war noch nicht zuge­las­sen. Bei­de FTES unter­schei­den sich in ihrem Auf­bau: Beim Modell des Mit­be­wer­bers han­delt es sich um einen geschlos­se­nen Schuh mit Innen­pols­te­rung, der über einen star­ren Schuh­bo­den mit Bal­len- und Absatz­rol­le ver­fügt. Die Lauf­soh­le ist im Fer­sen­be­reich ca. 75 mm breit und wird zum dista­len Schu­hen­de ste­tig brei­ter (ca. 110 mm). Der Schei­tel­punkt der Absatz­rol­le liegt bei ca. 45 mm (von der Fer­se aus­ge­hend) und der der Bal­len­rol­le bei ca. 100 mm (von der Schuh­spit­ze aus­ge­hend). Der Spit­zen­hub beträgt ca. 32 mm (alle Maße an Grö­ße 39/40 gemessen).

Das Modell „Reli­ef Dual®“ ist ein offe­ner Schuh, der die Zehen durch sei­ne ver­län­ger­te Außen­soh­le schützt. Die Lauf­soh­le ist im Fer­sen­be­reich ca. 75 mm breit und wird zum dista­len Ende eben­falls ste­tig brei­ter (ca. 115 mm). Der Schuh besitzt eben­falls eine Absatz­rol­le (Schei­tel­punkt bei ca. 25 mm von der Fer­se aus­ge­hend) sowie eine Bal­len­rol­le (Schei­tel­punkt bei ca. 100 mm von der Schuh­spit­ze aus­ge­hend) und hat einen Spit­zen­hub von ca. 18 mm (alle Maße an Grö­ße MS (39–41) gemes­sen). Die Soh­le besteht aus zwei ver­schie­de­nen Mate­ria­li­en mit einer durch­ge­hen­den Soh­len­ver­stei­fung. Bei­de Schu­he wer­den mit Klett­band am Fuß befes­tigt bzw. ver­schlos­sen. Tabel­le 1 zeigt eine Gegen­über­stel­lung der Eigen­schaf­ten bei­der Schuhbedingungen.

Ins­ge­samt wur­den sie­ben Schuh­grö­ßen des Modells „Reli­ef Dual®“ (Grö­ße 34 „weib­lich“ bis Grö­ße 48 „männ­lich“) und fünf Grö­ßen des Mit­be­wer­bers (Grö­ße 37 bis 46) ver­gli­chen. Die Absatz­hö­he des Modells „Reli­ef Dual®“ reich­te von 31 bis 39 mm und die des Mit­be­wer­bers von 30 bis 32 mm.

Mes­sung der Bie­ge- und Torsionsmomente

Für die­se Stu­die wur­de das Innen­soh­len­mess­sys­tem „vebi­to­SCI­ENCE“ zur Erfas­sung der Bie­ge- und Tor­si­ons­be­las­tung ver­wen­det. Die Mess­fre­quenz betrug 125 Hz. Die fünf Mess­stel­len des Sys­tems befin­den sich pro­xi­mal der Meta­tars­o­phal­an­ge­al­ge­len­ke I und V (MTP I und MTP V), pro­xi­mal der dista­len Inter­phal­an­ge­al­ge­len­ke I und V (DIP I und DIP V) und distal des Pro­ces­sus cal­canei (Fer­se) (Abb. 2). Die Daten­über­tra­gung erfolg­te draht­los per Blue­tooth auf einen Laptop.

Die Mess­rei­hen­fol­ge der Schuh­be­din­gun­gen wur­de ran­do­mi­siert, um Effek­te auf die Ergeb­nis­se auf­grund einer fes­ten Schuh­rei­hen­fol­ge oder Ermü­dung aus­zu­schlie­ßen. Die Pro­ban­den tru­gen die Mess­soh­len an bei­den Füßen. Das Mess­sys­tem wur­de zu Beginn der Mes­sun­gen im unbe­las­te­ten Zustand gen­ullt. Die Mes­sun­gen erfolg­ten auf einem Lamel­len-Lauf­band (Sprin­tex Trai­nings­ge­rä­te GmbH, Klei­nes Wie­sen­tal, Deutsch­land). Pro Schuh­be­din­gung gab es eine Ein­ge­wöh­nungs­zeit von fünf Minu­ten, in der die Pro­ban­den in selbst­ge­wähl­ter Geschwin­dig­keit (min­des­tens 2,5 km/h) auf dem Lauf­band gin­gen. Die­se Geschwin­dig­keit wur­de dann für alle Mess­durch­gän­ge beibehalten.

Daten­ver­ar­bei­tung und ‑aus­wer­tung

Das Mess­sys­tem „vebi­to­SCI­ENCE“ zeich­ne­te Bie­ge- und Tor­si­ons­mo­men­te an fünf ver­schie­de­nen Mess­stel­len auf. Es wur­den pro Schuh­be­din­gung 30 auf­ein­an­der­fol­gen­de Gang­zy­klen auf­ge­nom­men, auf 100 % Gang­zy­klus nor­miert und hier­aus ein gemit­tel­ter Schritt berech­net. Der von der Soft­ware auto­ma­tisch ermit­tel­te Fer­sen­auf­tritt dien­te als Refe­renz­punkt für die Schrit­ter­ken­nung 7. Vor der Ana­ly­se wur­den die Roh­da­ten durch einen Tief­pass­fil­ter (Butterworth,10 Hz, zwei­ter Ord­nung) gefiltert.

Die Ana­ly­se der Kur­ven­ver­läu­fe der Bie­ge- und Tor­si­ons­mo­men­te erfolg­te für alle fünf Mess­stel­len des ver­sorg­ten rech­ten Fußes. Zusätz­lich zu den Belas­tungs­kur­ven wur­den fünf wei­te­re Para­me­ter sta­tis­tisch analysiert:

  • maxi­ma­les Plan­t­ar­fle­xi­ons- moment in Nmm
  • maxi­ma­les Dor­salex­ten­si­ons- moment in Nmm
  • Ran­ge der Bie­ge­mo­men­te in Nmm
  • Wech­sel­be­las­tung der Bie­ge- momen­te in %
  • Impuls­be­trag der Bie­ge­mo­men­te in Nmm%

Abbil­dung 3 zeigt einen cha­rak­te­ris­ti­schen Bie­ge­mo­men­ten­ver­lauf ein­schließ­lich der ana­ly­sier­ten Para­me­ter. Der Para­me­ter Ran­ge lässt einen Rück­schluss auf das Bewe­gungs­aus­maß über einen gesam­ten Gang­zy­klus zu. Der Impuls­be­trag berech­net sich aus der Sum­me der abso­lu­ten Flä­chen unter­halb der Kur­ve (Flä­che Impuls plan­t­ar + Flä­che Impuls dor­sal). Der Impuls­be­trag bezeich­net in die­ser Stu­die den Betrag des Bie­ge­im­pul­ses; die­se Bezeich­nung ist an die phy­si­ka­li­sche Grö­ße „Impuls“ ange­lehnt, aber nicht mit die­ser gleich­zu­set­zen. Mit dem hier ver­wen­de­ten Impuls­be­trag der Bie­ge­mo­men­te kann eine Aus­sa­ge über die Belas­tung wäh­rend des gesam­ten Gang­zy­klus getrof­fen werden.

Die Wech­sel­be­las­tung (WB) errech­net sich nach fol­gen­der Formel:

Die Wech­sel­be­las­tung ist eine aus der Tech­ni­schen Mecha­nik bekann­te Grö­ße und hier rele­vant, da Mate­ria­li­en sen­si­bel auf Belas­tun­gen in wech­seln­der Rich­tung reagie­ren. Durch hohe Wech­sel­be­las­tun­gen kommt es zu gro­ßer Mate­ri­al­be­an­spru­chung, und ein Mate­ri­al­ver­sa­gen wird for­ciert. Sind die Momen­te in Rich­tung Plan­t­ar­fle­xi­on und Dor­salex­ten­si­on gleich groß, liegt die Wech­sel­be­las­tung bei 100 %. Tritt kein Plan­t­ar­fle­xi­ons- oder Dor­salex­ten­si­ons­mo­ment auf, so liegt auch kei­ne Wech­sel­be­las­tung vor.

Zur sta­tis­ti­schen Ana­ly­se wur­de ein zwei­sei­ti­ger gepaar­ter t‑Test durch­ge­führt, um die Ergeb­nis­se auf signi­fi­kan­te Unter­schie­de (p < 0,05) zu prüfen.

Ergeb­nis­se

Im Fol­gen­den wird zunächst auf die Kur­ven­ver­läu­fe der Mes­sun­gen ein­ge­gan­gen. Im Anschluss wer­den die Ergeb­nis­se der sta­tis­ti­schen Ana­ly­se der fünf Para­me­ter dargestellt.

Kur­ven­ver­läu­fe

In Abbil­dung 4 sind die Mit­tel­wert­kur­ven mit einer durch­ge­hen­den Linie dar­ge­stellt; die gepunk­te­ten Kur­ven ver­deut­li­chen die jewei­li­ge Stan­dard­ab­wei­chung (SD). Die blau­en Kur­ven zei­gen die Belas­tung im Schuh „Reli­ef Dual®“ über den Gang­zy­klus (GZ), die roten Kur­ven die im Mit­be­wer­ber­mo­dell. Für jede Kur­ve ist die Anzahl der Pro­ban­den (N) ange­ge­ben, die zur Berech­nung des Mit­tel­wer­tes ver­wen­det wur­de. Lagen Mess­feh­ler bei ein­zel­nen Pro­ban­den vor, ist N < 22.

Bie­ge­mo­men­ten­ver­läu­fe

Bei bei­den Schuh­be­din­gun­gen weist das mitt­le­re Bie­ge­mo­ment an der Fer­se einen ähn­li­chen Kur­ven­ver­lauf mit einer gerin­gen SD auf. Es zeigt sich zunächst ein Dor­salex­ten­si­ons­mo­ment mit einem loka­len Maxi­mum bei ca. 10 bis 20 % GZ, dar­auf folgt eine lang­sa­me Abnah­me der Wer­te; bei ca. 60 bis 70 % GZ wird null erreicht. Der Ver­lauf des Dar­co-Schuhs zeigt ein etwas höhe­res Dor­salex­ten­si­ons­mo­ment und ein zusätz­li­ches Plan­t­ar­fle­xi­ons­mo­ment (Abb. 4).

An Mess­stel­le MTP I wei­sen die Bie­ge­mo­men­te ab ca. 40 % GZ einen sehr ähn­li­chen Ver­lauf mit gerin­ger SD auf; aller­dings lie­gen die Dor­salex­ten­si­ons­mo­men­te des Mit­be­wer­bers deut­lich höher. Nach dem Fer­sen­auf­satz bis ca. 45 % GZ ist beim Dar­co-Schuh ein leich­tes Plan­t­ar­fle­xi­ons­mo­ment zu beob­ach­ten, im Gegen­satz dazu beim Mit­be­wer­ber ein Dorsalextensionsmoment.

An MTP V unter­schei­den sich die Bie­ge­mo­men­te wenig und wei­sen klei­ne SDs auf. Nach dem Fer­sen­auf­satz tritt ein loka­les Maxi­mum bei ca. 10 bis 20 % GZ auf; bei 30 bis 40 % GZ folgt ein loka­les Mini­mum. Bei ca. 60 % GZ zeigt sich ein hohes loka­les Maxi­mum, danach fal­len die Wer­te steil ab. Auch an die­ser Mess­stel­le sind die Dor­salex­ten­si­ons­mo­men­te beim Modell „Reli­ef Dual®“ im Ver­gleich zum Mit­be­wer­ber deut­lich gerin­ger. An MTP V zei­gen bei­de Schuh­be­din­gun­gen kein Plantarflexionsmoment.

An der Mess­stel­le DIP I ver­lau­fen bei­de mitt­le­ren Bie­ge­mo­ment­kur­ven nahe­zu iden­tisch. Ein loka­les Maxi­mum tritt bei ca. 60 bis 70 % GZ auf. Die ers­te Pha­se des Gang­zy­klus (bis ca. 50 %) weist eine rela­tiv hohe SD auf. Nach Errei­chen des loka­len Maxi­mums zei­gen bei­de Kur­ven einen stei­len Abfall. An DIP I zei­gen bei­de Schu­he ein domi­nan­tes Dorsalextensionsmoment.

An DIP V wei­sen bei­de Bedin­gun­gen einen ähn­li­chen Bie­ge­mo­men­ten­ver­lauf auf. Die hohen SDs, die sich hier zei­gen, sind auf rela­tiv gro­ße Unter­schie­de zwi­schen den ein­zel­nen Pro­ban­den zurück­zu­füh­ren. Der Über­gang von einem Plan­t­ar­fle­xi­ons- zu einem Dor­salex­ten­si­ons­mo­ment tritt für das Mit­be­wer­ber­mo­dell frü­her (bei ca. 55 % GZ) auf als beim Dar­co-Modell. Zudem sind die Dor­salex­ten­si­ons­mo­men­te des Mit­be­wer­bers im Ver­gleich etwas geringer.

Tor­si­ons­mo­men­ten­ver­läu­fe

An der Fer­se zeigt das mitt­le­re Tor­si­ons­mo­ment für bei­de Schuh­be­din­gun­gen einen stark vari­ie­ren­den Ver­lauf mit gro­ßer SD. Der Dar­co-Schuh weist ein höhe­res Ever­si­ons­mo­ment im Ver­gleich zum Mit­be­wer­ber auf; dort über­wiegt ein Inver­si­ons­mo­ment. Hohe SDs ver­deut­li­chen star­ke Varia­tio­nen der Belas­tung bei den ein­zel­nen Pro­ban­den (Abb. 4).

An MTP I zei­gen die Tor­si­ons­mo­men­te bei­der Bedin­gun­gen einen ähn­li­chen Ver­lauf; die SDs sind hier jedoch deut­lich höher als bei den Bie­ge­mo­men­ten an die­ser Mess­stel­le. Zudem weist der Mit­be­wer­ber höhe­re Ever­si­ons- und Inver­si­ons­mo­men­te auf als der Darco-Schuh.

Für bei­de Schu­he wird an MTP V ein rei­nes Inver­si­ons­mo­ment beob­ach­tet; die Kur­ven­ver­läu­fe sind ähn­lich und die SDs gering. Anstieg und Ampli­tu­de des Inver­si­ons­mo­ments fal­len jedoch für das Mit­be­wer­ber­mo­dell deut­lich höher aus.

Im Gegen­satz zu den Bie­ge­mo­men­ten fin­den sich an DIP I grö­ße­re Unter­schie­de in den Ver­läu­fen der Tor­si­ons­mo­men­te. In der ers­ten Pha­se des GZ weist der Dar­co-Schuh einen stär­ke­ren Anstieg auf; eben­so zeigt er ein höhe­res Maxi­mum. Für bei­de Bedin­gun­gen sind fast aus­schließ­lich Ever­si­ons­mo­men­te zu beob­ach­ten. Die SDs sind rela­tiv hoch, ins­be­son­de­re für das Modell „Reli­ef Dual®“.

An DIP V zei­gen die Tor­si­ons­mo­men­ten­ver­läu­fe der bei­den Bedin­gun­gen sehr gegen­läu­fi­ge Ten­den­zen: Beim Dar­co-Schuh ist ein Ever­si­ons­mo­ment domi­nant, wäh­rend der Mit­be­wer­ber über­wie­gend ein Inver­si­ons­mo­ment auf­weist. Die­ses fällt im Ver­gleich zum Maxi­mum des Dar­co-Schuhs durch eine deut­lich höhe­re Ampli­tu­de auf.

Sta­tis­ti­sche Ana­ly­se aus­ge­wähl­ter Messparameter

Tabel­le 2 zeigt die Ergeb­nis­se der aus­ge­wähl­ten Mess­pa­ra­me­ter. Um einen direk­ten Ver­gleich der Schuh­be­din­gun­gen zu ermög­li­chen, wer­den die Mit­tel­wer­te der Para­me­ter dar­ge­stellt. Signi­fi­kan­te Unter­schie­de (p < 0,05) zwi­schen den bei­den Schuh­be­din­gun­gen sind in der Tabel­le grau hinterlegt.

Ein im Ver­gleich zum Mit­be­wer­ber signi­fi­kant höhe­res maxi­ma­les Plan­t­ar­fle­xi­ons­mo­ment kann an Fer­se und MTP I für das Dar­co-Modell beob­ach­tet wer­den. An den ande­ren Mess­stel­len tre­ten kei­ne signi­fi­kan­ten Unter­schie­de in den Plan­t­ar­fle­xi­ons­mo­men­ten auf.

An MTP I und MTP V lie­gen signi­fi­kant höhe­re maxi­ma­le Dor­salex­ten­si­ons­mo­men­te im Mit­be­wer­ber­mo­dell vor. An den ande­ren Mess­stel­len zei­gen sich hier kei­ne signi­fi­kan­ten Unterschiede.

Für den Para­me­ter „Ran­ge“ liegt nur an MTP V ein signi­fi­kan­ter Unter­schied vor. Hier ist der Wert des Mit­be­wer­bers signi­fi­kant höher als beim Dar­co-Modell. An den ande­ren Mess­stel­len zei­gen sich kei­ne signi­fi­kan­ten Unterschiede.

Die Wech­sel­be­las­tung ist beim Modell „Reli­ef Dual®“ an den Mess­stel­len Fer­se, MTP I und DIP I signi­fi­kant höher als beim Mit­be­wer­ber. Da kein Plan­t­ar­fle­xi­ons­mo­ment vor­liegt, kann an MTP V kei­ne Wech­sel­be­las­tung ermit­telt wer­den. An DIP V liegt kein signi­fi­kan­ter Unter­schied vor.

Der Impuls­be­trag zeigt an MTP I und MTP V für den Mit­be­wer­ber signi­fi­kant höhe­re Wer­te im Ver­gleich zum Dar­co-Schuh. An den ande­ren Mess­stel­len tre­ten kei­ne signi­fi­kan­ten Unter­schie­de auf.

Dis­kus­si­on

Ziel der Stu­die war die Unter­su­chung der beim Gehen auf den Fuß ein­wir­ken­den Belas­tun­gen in zwei ver­schie­de­nen FTES. Der Dar­co-Schuh „Reli­ef Dual®“ wur­de dazu mit einem zuge­las­se­nen Mit­be­wer­ber­mo­dell ver­gli­chen. Die Ana­ly­se kon­zen­trier­te sich auf die Funk­ti­ons­ein­schrän­kung und die Vor­fuß­ent­las­tung. Bie­ge- und Tor­si­ons­be­las­tun­gen wur­den mit dem Mess­sys­tem „vebi­to­SCI­ENCE“ erfasst.

Die Ver­läu­fe der Bie­ge­mo­men­te an den fünf Mess­stel­len sind aus­sa­ge­kräf­tig und wer­den im Fol­gen­den dis­ku­tiert. Die Ergeb­nis­se zei­gen, dass zwar in bei­den Schuh­be­din­gun­gen ähn­li­che funk­tio­nel­le Belas­tun­gen auf­tre­ten; der Dar­co-Schuh bie­tet jedoch den Vor­teil eines redu­zier­ten Dor­salex­ten­si­ons­mo­ments an MTP I und MTP V. Die Unter­schie­de zwi­schen den bei­den Schuh­be­din­gun­gen tre­ten ins­be­son­de­re hier und an der Fer­se auf. An DIP I und DIP V sind die Ver­läu­fe bei­der Schu­he ähn­lich. Für den Dar­co-Schuh kann zusätz­lich ein leich­tes Plan­t­ar­fle­xi­ons­mo­ment an der Fer­se beob­ach­tet wer­den; zudem ist das Dor­salex­ten­si­ons­mo­ment an die­ser Mess­stel­le leicht erhöht. Die erhöh­te Bie­ge­be­las­tung an der Fer­se ist hin­sicht­lich der Funk­ti­ons­ein­schrän­kung und Vor­fuß­ent­las­tung jedoch von unter­ge­ord­ne­ter Bedeu­tung. Das an MTP I und MTP V deut­lich gerin­ge­re Dor­salex­ten­si­ons­mo­ment des Dar­co-Modells impli­ziert eine stär­ke­re Funk­ti­ons­ein­schrän­kung und eine grö­ße­re Vor­fuß­ent­las­tung. Das stär­ke­re Auf­tre­ten eines Plan­t­ar­fle­xi­ons­mo­men­tes an MTP I ist im Ver­gleich zum redu­zier­ten Dor­salex­ten­si­ons­mo­ment von gerin­ge­rer Bedeu­tung, da die höchs­ten Belas­tun­gen am Vor­fuß wäh­rend des ter­mi­na­len Stan­des auf­tre­ten, die durch das Dor­salex­ten­si­ons­mo­ment in geeig­ne­ter Wei­se beschrie­ben wer­den. An der Mess­stel­le MTP V kann nur ein redu­zier­tes Dor­salex­ten­si­ons­mo­ment beob­ach­tet wer­den. Dadurch, dass kein zusätz­li­ches Plan­t­ar­fle­xi­ons­mo­ment auf­tritt, ent­steht auch kei­ne Wech­sel­be­las­tung. Dies deu­tet dar­auf hin, dass das Dar­co-Modell eine bes­se­re Ent­las­tung des Vor­fu­ßes ermöglicht.

Die Inter­pre­ta­ti­on der Tor­si­ons­mo­men­te lässt vor allem Schlüs­se über das Gang­bild des jewei­li­gen Pro­ban­den zu; die Aus­sa­ge­kraft bezüg­lich der bei­den Schuh­be­din­gun­gen ist dage­gen rela­tiv gering. Dies wird durch die hohen SDs deut­lich, die eine ver­glei­chen­de Inter­pre­ta­ti­on erschweren.

Auf­grund ihrer man­geln­den Rele­vanz für die Vor­fuß­ent­las­tung erfolgt kei­ne Dis­kus­si­on der Mess­pa­ra­me­ter an der Fer­se. An MTP I und MTP V unter­schei­den sich sie­ben der neun aus­ge­wähl­ten Belas­tungs­pa­ra­me­ter signi­fi­kant. Die Wer­te des maxi­ma­len Dor­salex­ten­si­ons­mo­ments an MTP I und MTP V, des Ran­ge an MTP V und des Impuls­be­trags an MTP I und MTP V sind beim Dar­co-Schuh im Ver­gleich zum Mit­be­wer­ber signi­fi­kant gerin­ger, hier zeigt er eine grö­ße­re Vorfußentlastung.

Der Mit­be­wer­ber weist ein klei­ne­res maxi­ma­les Plan­t­ar­fle­xi­ons­mo­ment und eine gerin­ge­re Wech­sel­be­las­tung an MTP I auf. Hier erreicht der Mit­be­wer­ber die gerin­ge­ren Belas­tun­gen am Vorfuß.

An den Mess­stel­len DIP I und DIP V zeigt der Mit­be­wer­ber bei einem von zehn Wer­ten eine grö­ße­re Vor­fuß­ent­las­tung (Wech­sel­be­las­tung an DIP I); bei allen ande­ren Para­me­tern liegt dage­gen kein signi­fi­kan­ter Unter­schied vor. Daher wird von einer ähn­li­chen Ent­las­tung des Fußes in die­sen Berei­chen ausgegangen.

Durch die zusätz­li­chen Plan­t­ar­fle­xi­ons­mo­men­te des Modells „Reli­ef Dual®“ und die gerin­ge­ren Wech­sel­be­las­tun­gen des Mit­be­wer­bers erreicht die­ser teil­wei­se gerin­ge­re Belas­tun­gen im Vor­fuß­be­reich. Da jedoch die Wer­te des maxi­ma­len Dor­salex­ten­si­ons­mo­ments und des Impuls­be­trags des Dar­co-Modells signi­fi­kant gerin­ger sind, kann ange­nom­men wer­den, dass es die glei­che, in eini­gen Fäl­len sogar eine grö­ße­re Vor­fuß­ent­las­tung erreicht.

Die Unter­schie­de in der Bie­ge­be­las­tung zwi­schen den bei­den Schuh­be­din­gun­gen las­sen sich mit­un­ter durch die ver­schie­de­nen Soh­len­kon­struk­tio­nen begrün­den. Aber auch die Befes­ti­gungs­art und die Bet­tungs­ei­gen­schaf­ten der Innen­soh­le kön­nen ursäch­lich sein. Das signi­fi­kant grö­ße­re Plan­t­ar­fle­xi­ons­mo­ment beim Dar­co-Schuh an MTP I kann bei­spiels­wei­se durch die weni­ger stei­fe Soh­le und/oder durch eine wei­che­re Bet­tung her­vor­ge­ru­fen wer­den. Die Schei­tel­punk­te der Bal­len­rol­len wei­sen bei bei­den Schu­hen annä­hernd einen iden­ti­schen Abstand zur Schuh­spit­ze auf; auch die Stand­flä­chen der Schu­he sind nach dem Auf­set­zen des Fußes ver­gleich­bar, sodass ein ver­gleich­ba­rer Hebel­arm wirkt. Bei­de Aspek­te kön­nen Unter­schie­de in den auf­tre­ten­den Bie­ge­mo­men­ten nicht begrün­den. Unter­schie­de in der Soh­len­stei­fig­keit, die bei unter­schied­li­chen Schuh­grö­ßen auf­tre­ten kön­nen, haben eben­so kei­nen Ein­fluss auf die Daten­ana­ly­se wie die unter­schied­li­chen Gang­ge­schwin­dig­kei­ten. Schuh­grö­ßen und Geschwin­dig­kei­ten unter­schie­den sich von Pro­band zu Pro­band, nicht aber zwi­schen den Testbedingungen.

Um wei­te­re Aus­sa­gen zu den Ent­las­tungs­ef­fek­ten der bei­den ver­schie­de­nen Schuh­kon­struk­tio­nen zu erhal­ten, soll­te ergän­zend auch der plan­t­are Druck und der Ein­fluss der FTES auf das natür­li­che Gang­bild unter­sucht wer­den. Dies könn­te im Ver­suchs­de­sign durch die Ergän­zung einer Kon­troll­be­din­gung – z. B. der Ein­gangs­schuh des Pro­ban­den – erfol­gen. Kli­ni­sche Stu­di­en über den Ein­fluss von Bie­ge- und Tor­si­ons­be­las­tun­gen auf den Fuß von ope­rier­ten Pati­en­ten, die mit FTES ver­sorgt wur­den, wur­den bis­her nicht publiziert.

Schluss­fol­ge­run­gen

Obwohl die bei­den unter­such­ten Schuh­be­din­gun­gen Unter­schie­de in der Kon­struk­ti­on auf­wie­sen, wur­den nur gerin­ge Unter­schie­de hin­sicht­lich der am Fuß wir­ken­den Bie­ge- und Tor­si­ons­be­las­tun­gen fest­ge­stellt. Gleich­wohl waren die nach­weis­ba­ren Unter­schie­de der mehr­di­men­sio­na­len Para­me­ter auf Unter­schie­de in der Bie­ge- und Tor­si­ons­be­an­spru­chung in den bei­den Schuh­be­din­gun­gen zurück­zu­füh­ren. Die für MTP I und MTP V fest­ge­stell­ten signi­fi­kan­ten Unter­schie­de leg­ten nahe, dass der Dar­co-Schuh „Reli­ef Dual®“ einen etwas stär­ker ent­las­ten­den Effekt auf den Vor­fuß aus­übt. Nach Abschluss die­ser Stu­die erhielt der Schuh eine Hilfs­mit­tel­num­mer als Fußteilentlastungsschuh.

Inter­es­sen­kon­flikt

Die­se Stu­die wur­de vom Unter­neh­men Dar­co (Euro­pe) GmbH (Rais­ting, Deutsch­land) beauf­tragt. Die Finan­zie­rung hat­te kei­nen Ein­fluss auf Stu­di­en­de­sign, Daten­ana­ly­se und Schlussfolgerungen.

Hin­weis

Bei die­sem Arti­kel han­delt es sich um eine ergänz­te deut­sche Über­set­zung des fol­gen­den Artikels:
Dawin N, Dirk­sen N, Buss P, Pei­ken­kamp K. Ana­ly­sis of Ben­ding and Tor­sio­nal Stress on the Foot in Dif­fe­rent Off­loading Shoes. Foot & Shoe, 1/2016: 30–35

Für die Autoren:
Nico­le Dirk­sen, M. Sc.
Dok­to­ran­din
Fach­hoch­schu­le Münster
Labor für Biomechanik
Bür­ger­kamp 3
48565 Stein­furt
nicole.dirksen@fh-muenster.de

Begut­ach­te­ter Beitrag/reviewed paper

Zita­ti­on
Dirk­sen N, Gra­bow­ski N, Alten­hö­fer M, Buß Ph, Pei­ken­kamp K. Unter­su­chung der Bie­ge- und Tor­si­ons­be­las­tung am Fuß in ver­schie­de­nen Fuß­teil­ent­las­tungs­schu­hen. Ortho­pä­die Tech­nik, 2020; 71 (10): 52–59

 

 

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