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Aus der Orthopädischen Klinik des St. Josef-Hospitals – Universitätsklinik – der Ruhr-Universität Bochum Direktor: Prof. Dr. med. J. Krämer Biomechanische Analyse von Fixierungsverfahren nach dreidimensionaler Korrekturosteotomie bei Hallux valgus Inaugural-Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin einer Hohen Medizinischen Fakultät der Ruhr-Universität Bochum vorgelegt von Kerstin Keller aus Bochum 2001

Dekan: Prof. Dr. med. G. Muhr Referent: PD. Dr. med. R. Haaker Koreferent: PD. Dr. med. P. Faustmann Tag der Mündlichen Prüfung: 6.2.2003

Für meinen Bruder

Gliederung 1. Einleitung 01

2. Ätiologie 03 2.1. Beschuhter Fuß 03

2.2. Mechanische Belastung 06

2.3. Genetik 06

2.4. Alter 07

2.5. Intrinsische Faktoren 07 2.5.1. Fußform 07

2.5.2. Gelenke 08

2.5.3. Halteapparat 09

2.5.4. Raumforderungen 10

3. Funktionelle Anatomie des Vorfußes 11 3.1. Anatomie des Vorfußes 11

3.1.1. Bauart des Knochens 11

3.1.2. Knöcherne Strukturen des Vorfußes 11

3.1.3. Mobilität der Großzehe 13

3.1.4. Sesambeinapparat 14

3.1.5. Fraktur- und Osteotomieheilung 15

3.1.6. Muskulatur der Großzehe 16

3.2. Pathologische Anatomie 18

3.2.1. Gelenke 18


3.2.3. Rotation 19

3.2.4. Muskulatur 19

3.2.5. Exostose 19

3.3. Pathogenese des Hallux valgus 20

3.3.1. Deviation und Subluxation 20

3.3.2. Muskuläre Wirkungsänderung 21


3.3.4. Chronologische Kette 22

4. Biomechanik des Vorfußes 24 4.1. Funktion und Gangbild 24 4.2. Druckaufnahme 25 4.3. Kinetik am Gelenk 27 4.4. Kongruenz der Gelenkflächen 27

4.5. Winkel und Definitionen 28 4.5.1. Hallux valgus Winkel 28 4.5.2. Intermetatarsal Winkel 29

5. Klinische Symptome des Hallux valgus 31

6. Praeoperativer Rahmen 33 6.1. Konservative Ansätze 33

6.2. Indikation 33

6.3. Auswahlmöglichkeiten 35

6.4. Planung 38

7. Operativer Eingriff 40 7.1. Chevron-Osteotomie 42

7.1.1. Indikation 42

7.1.2. Operationsverfahren 43

7.1.3. Sägeschnittführung 45

7.1.4. Fixierung 45

7.1.5. Komplikationen 47

7.1.6. Postoperativer Rahmen 48

7.2. Scarf-Osteotomie 49




7.2.4. Fixierung 50

7.2.5. Komplikationen 51


7.3. Stoffella-Osteotomie 51




7.3.4. Fixierung 55


8. Material und Methode 59 8.1. Material 59

8.2. Methode 59

8.2.1.Geplante Vorgehensweise 59

8.2.2.Vorversuche mit Rundhölzern 60

8.2.3.Vorversuche mit menschl. Präparaten 62

8.2.4.Vorbereitung und Durchführung der Messreihe 62

8.3. Versuchsstand 68 8.3.1. Steuercomputer und –programm 72 8.3.2. Leistungsansteuerung des Schrittmotors 73 8.3.3. Messwerterfassung 73 8.3.4. Gelenkbewegungssimulator 73

9. Ergebnis 79

10. Auswertung 87 10.1. Geplante Auswertung 87

10.2. Durchgeführte Auswertung 88

10.3. Varianzanalysetabelle 90

10.4. Der U-Test von Mann, Whitney und Wilcoxon 90

11. Diskussion 92 11.1. Osteotomie versus Weichteileingriff 92

11.2. Stabilität einer Osteotomie 92

11.3. Fehlerdiskussion 93

11.4. Tendenz 94

12. Zusammenfassung 96

13. Anhang 97 13.1. Übersicht der Abbildungen 107

13.2. Übersicht der Tabellen 109

14. Literaturliste 110

15. Danksagung 116

16. Lebenslauf 117

1 Einleitung 1

1 Einleitung

Der Fuß ist das eigentliche Fortbewegungsorgan des Menschen, er setzt die Kraft in Vortrieb

um. Ist der Fuß in seiner Funktion eingeschränkt, so fehlt eine entscheidende Grundlage in der

alltäglichen Fortbewegung (38). Die Deformität des Hallux valgus stellt eine solche

Funktionseinbuße dar (28).

Definiert ist er als eine statische Subluxation des ersten Metatarsophalangealgelenkes mit

lateraler Abweichung der Großzehe und medialem Ausweichen des ersten Metatarsalen, meist

vergesellschaftet mit einer Rotation oder Pronation in verschiedenen Stadien (25).

Über den Funktionsverlust hinaus ist diese Deformität verbunden mit verschiedensten

Komplikationen, von leichten Hautirritationen oder Hautnervenreizungen (6) über

Entzündungen, Exostosen und heftige Schmerzen (6;7;38) bis hin zur Entstehung eines

Spreizfußes (25) oder dem Zusammendrängen sämtlicher Zehen (5).

So vielfältig wie die Komplikationen, sind die Indikationen für die verschiedenen

chirurgischen Eingriffe. Sie basieren auf der Einteilung in Winkel (6;12) oder

Anamnesetabellen (20;7). Diese Tatsache ist jedoch nicht weiter verwunderlich, wenn man

bedenkt, dass in der Hallux valgus Chirurgie aus dem Vollen geschöpft werden kann. Bei

über 100 verschiedenen Operationstechniken (2;4;23) muss die Indikation spezifisch gestellt

werden, um die Effizienz des Eingriffs gewährleisten zu können (17).

Die Frage, wodurch diese Vielfalt entstehen konnte, ist nicht eindeutig zu beantworten.

Einerseits sicherlich begründet durch die komplexen anatomischen Strukturen in diesem doch

sehr kleinen Operationsfeld (24). Andererseits wird die Ätiologie des Hallux valgus heute,

nach über einem Jahrhundert Hallux valgus Chirurgie (2), immer noch kontrovers diskutiert.

Der Schuh stellt wohl einen der begünstigenden Faktoren dar, da er die Muskeln, welche die

Großzehe stabilisieren, in Ungleichgewicht bringt. Vor diesem Hintergrund ist die operative

Wiederherstellung des Gleichgewichts von größtem Stellenwert (7;13;39;52). Werden

allerdings genetische Faktoren zur Ursachenklärung herangezogen, so ist der Ansatz der

Osteotomie nicht so entscheidend, wie das eigentliche Resultat (22;28).

In der Literatur herrscht Übereinstimmung bei der Tatsache, dass die Osteotomie, als

Grundlage der Korrektur, der Goldstandard zur Behandlung eines manifesten Hallux valgus

1 Einleitung 2

ist (47). Dieser Gedanke wurde bereits von Reverdin im Jahre 1881, in einer Abhandlung über

die Distale Metatarsal Osteotomie, schriftlich festgehalten (40).

Das größte Problem der subkapitalen Osteotomie ist und bleibt die Fixierung des

Operationsergebnisses. Je weiter der distale Anteil des Metatarsale nach lateral verschoben

wird, umso schwieriger ist es, eine primär stabile Osteotomie zu erzeugen. Diese Tatsache

beeinflusst das postoperative Therapieziel. Eine möglichst frühe, funktionelle Mobilisation ist

erstrebenswert , aber bei instabiler Osteotomie schmerzbedingt kaum möglich (50).

Es geht also darum, heraus zu finden, welches der vier ausgewählten Verfahren mit der

größten Stabilität einher geht. In wie weit sie für den jeweiligen Patienten geeignet sind, muss

jeder Operateur selbst entscheiden. Eine schnelle Rehabilitation ist für den Patient, die

Krankenkasse und den Arbeitgeber von hoher Priorität (8;44;56).

2 Ätiologie 3

2 Ätiologie

2.1 Beschuhter Fuß

Der Hallux valgus ist eine Deformität, die hauptsächlich den Fuß betrifft, der durch die

jeweilige Kultur an bestimmte Schuhformen gewöhnt wurde. Dies hat sowohl Einfluss

auf die Entstehung, als auch auf das Ausmaß der Beschwerden durch die Deformität

(39). Diese These konnte mehrfach bereits durch die Anamneseerhebung bei juvenilen

Hallux valgus Patienten bestätigt werden. Wobei die konstringierende Wirkung von

Schuhen beim Hallux valgus des Erwachsenen deutlich besser untersucht werden

konnte, als bei kindlicher Vorfußdeformität (7).

Als Resultat einer der Studien über Bevölkerungen, die kulturell oder

entwicklungstechnisch nicht an das Tragen von Schuhen gewöhnt waren, kann

festgehalten werden, dass sich ein Gleichgewicht zwischen Männern und Frauen im

Hinblick auf die Ausbildung eines Hallux valgus ergibt (2%). In beschuhten

Bevölkerungsgruppen ergibt sich ein gänzlich anderes Bild. Dort manifestiert sich die

Großzehendeformität zwei- bis dreimal häufiger beim weiblichen Geschlecht. Die

Ursache für diesen Sachverhalt liegt begründet in der Schuhform, die kulturellen Aspekt

unterworfen ist. In sehr vielen Kulturkreisen bedeutet dies kleine, enge Schuhe für

Frauen (39), insbesondere in einem bestimmten Altersintervall (Jugend, frühes

Erwachsenenalter) (6).

Wahrscheinlich liegt der auslösende Faktor für eine so hohe Inzidenz bei Frauen in der

weibliche Schuhmode (25). Besondere Bedeutung bei der Entwicklung eines Hallux

valgus scheint die Art des Schuhs zu haben. Schuhe mit hohem Fersenabsatz vergrößern

die Last auf den Vorfuß, speziell auf den medialen Vorfuß und die Großzehe. Ebenso

nehmen Kontaktzeit (um 35%) des Vorfußes zum Untergrund und einwirkende Kraft

(um 40%) im Vergleich zu Schuhen mit niedrigem Absatz zu. Wobei Zeit- und

Kraftzuwachs mit der Absatzhöhe positiv korrelieren (34).

Vergleichende Studien mit anderen Kulturkreisen, stützen diese These. In Japan gab es

vor dem Jahre 1972 keine beschriebenen Hallux valgus Operationen, in den darauf

folgenden Jahren änderte sich die Schuhmode hin zu geschlossenen Lederschuhen,

2 Ätiologie 4

gegenüber den Holzsandalen, die den Fuß durch Bänder zwischen erster und zweiter

Zehe fixierten. Seit dem Beginn dieser Entwicklung nimmt die Zahl an Hallux valgus

Behandlungen und Operationen in Japan stetig zu. So ordnen Wissenschaftler die

Deviation der Großzehe in Japan der Schuhmode zu (52).

Abb. 1: Einfluss der europäischen Schuhmode auf die Chirurgie in Japan. Gegenüberstellung

der steigenden Anzahl an Lederverarbeitender Industrie und die Gesamtzahl aller

durchgeführten Hallux valgus Operationen.

Abb. 2: Einfluss der japanischen Schuhmode auf die einheimische Chirurgie. Rückgang der

ursprünglichen Schuhindustrie im gleichen Zeitraum.

Eine Studie in Südafrika zeigt die Winkelabweichung der Großzehe im Verlauf des

Lebens. Weiße zeigen zu Beginn ihres Lebens einen geringeren Hallux valgus Winkel.

2 Ätiologie 5

Dies gleicht sich aber schon bis zum 10. Lebensjahr aus und kehrt sich unter Umständen

um, so dass es zu einem pathologischen Hallux valgus Winkel kommen kann. Beim

Metatarsalwinkel hingegen scheint der Winkel von Geburt an bei der weißen

Bevölkerung stärker ausgeprägt zu sein, als bei der Schwarzen. Begründet werden kann

dies durch die im fortgeschrittenen Alter der weißen Mädchen getragene Schuluniform,

welche geschlossene Schuhe vorschreibt, wohin gegen die schwarzen Mädchen oft

barfuss zur Schule gehen (13).

Tab. 1: Vergleich der Hallux valgus Winkel, bezogen auf drei Bevölkerungsgruppen

Bevölkerungsgruppe Alter Weiße Schwarze

(Stadt) Schwarze

(Land)

2- 5 10,7 11,06 12,52

6-10 14,66 10,16 11,2

11-15 15,82 14,9 14,14

16-20 17,9 15,22 14,62

Gruppenmittel 14,77 12,83 13,12

Tab. 2: Vergleich der Intermetatarsal Winkel, bezogen auf drei Bevölkerungsgruppen

Bevölkerungsgruppe Alter Weiße Schwarze

(Stadt) Schwarze

(Land)

2- 5 7,22 6,32 6,14

6-10 7,54 5,84 5,3

11-15 8,06 6,54 6,24

16-20 8,76 6,5 6,72

Gruppenmittel 7,89 6,3 6,1

Eine chinesische Studie zeigte Ähnliches; einen deutlichen Unterschied zwischen der

schuhtragenden und der unbeschuhten Bevölkerung. 33% der Schuhträger wiesen einen

Hallux valgus auf, gegenüber 15% Hallux valgus Deformitäten in der anderen Gruppe

(48).

2 Ätiologie 6

Shine, der 1965 88% der 4000 Bewohner (über 5 Jahre) von der Insel St. Helena Hallux

valgus orientiert vermaß, stellte fest, die Valgusstellung der Großzehe sei eine

Interaktion zwischen dem weiblichen Geschlecht und Schuhen. Wobei der

entscheidende Effekt der Schuhe nicht die direkte Deformierung des Fußskeletts ist,

sondern viel mehr das Unterbinden des aktiven Gebrauchs der Fußmuskulatur in

vielfältigen Bewegungsmöglichkeiten (Klammern an Bäumen, Festhalten in Netzen).

Das Resultat sind muskulären Dysbalancen und Atrophien, die die Ausbildung eines

Hallux valgus begünstigen (39;48).

Druckverteilungsanalysen haben ergeben, dass nicht nur das Schuhwerk, sondern auch

die Gangunterlage (betonierte Gehwege bieten einen sehr hohen Widerstand) einen

negativen Effekt auf die Druckverteilung haben (28).

Es sei noch darauf hingewiesen, dass Frauen aufgrund der Schuhmode eher

Beschwerden und kosmetische Unzufriedenheit empfinden als Männer und somit eine

Selektion der Hallux valgus Patienten statt findet (39).

2.2 Mechanische Belastung

Eine Untersuchung von aktiven und nicht mehr aktiven, weiblichen und männlichen

Balletttänzern ergab im Vergleich mit Hallux valgus Winkeln aus anderen Studien von

Hardy/Clapham und Gottschalk, dass der Ballettsport (die verstärkte mechanische

Belastung des Fußes) keinen Einfluss auf die Bildung von Hallux valgus Deviationen

ausübt. Es werden jedoch Hallux-valgus-Winkel von 19,1° +- 5,9°/25,9° +- 8,6° für die

weiblichen Tänzer und 16,8° +- 4,7°/16,1° +- 6,8° für die männlichen Tänzer

angegeben, dies spricht zumindest bei den weiblichen Tänzern für einen Hallux valgus

(Hallux valgus Winkel größer 15° (7)) (11).

2.3 Genetik

Die Genetik kann als Ätiologiefaktor in der Hallux valgus Entwicklung ebenfalls nicht

ausgeschlossen werden (22). Von einer gewissen genetische Prädisposition kann bei

ererbter Bindegewebsschwäche oder einer Hallux valgus positiven Familienanamnese

ausgegangen werden (28).

2 Ätiologie 7

Coughlin konnte bei 72% seiner Patienten eine positive Familienanamnese erheben.

Etwa ein Drittel der Frauen gaben eine über zwei Generationen bestehende Hallux

valgus Deformität bei den Frauen ihrer Familie an. Ein Achtel der Frauen konnten sogar

von einer ununterbrochenen Anamnese über vier Generationen (als Patientinnen)

sprechen. Ein weiteres Drittel berichtete von einer über drei Generationen bestehenden

Erkrankung der Frauen in der Familie. Ein kleiner Teil beschrieb Deformitäten beider

Elternteile oder ausschließlich des Vaters. Die drei männlichen Patienten mit positiver

Familienanamnese gaben in zwei Fällen einen Hallux valgus der Mutter an und in

einem Fall bestand ein Verlauf über drei Generationen bezogen auf die weiblichen

Mitglieder der Familie. Bei der Mehrzahl der Patienten ist von einer Vererbung über die

Mutter auszugehen. Bei der großen Anzahl an erkrankten Patienten, auch über mehrere

Generationen hinweg, besteht die Möglichkeit von drei verschiedenen Erbgängen X-

chromosomal dominant, autosomal dominant oder polygenetisch. In anderen Studien

konnte bei 77% aller Patienten eine positive Familienanamnese im Bezug auf die Mutter

erhoben werden, 16% gaben an, dass der Vater belastet sei. Aus einigen

Familienanamnesen glauben nun Wissenschaftler ersehen zu können, dass der Hallux

valgus autosomal dominant mit nicht immer vollständiger Penetranz vererbt wird (7).

2.4 Alter

Meist entsteht ein Hallux valgus im Teenageralter. Bei einer Befragung über den

Zeitpunkt der ersten Kenntnisnahme dieser Deformität des Fußes antworteten über die

Hälfte der Befragten mit einer Angabe zwischen später Kindheit und Pubertät (18). Mit

steigendem Alter nimmt das Ausmaß der Deviation zu (42).

2.5 Intrinsische Faktoren

2.5.1 Fußform

Da nicht alle schuhtragenden Individuen einen Hallux valgus ausbilden und die Genetik

nicht immer verantwortlich gemacht werden kann, muss es weitere prädisponierende

Faktoren geben, die nach folgend diskutiert werden sollen. Hier ist insbesondere die

Fußanatomie von Interesse (25).

2 Ätiologie 8

Über den Pes planus als prädisponierenden Faktor gehen die Meinungen auseinander,

einige sprechen sich für eine positive Beziehung der beiden Krankheitsbilder aus,

andere lassen dem Plattfuß nur eine untergeordnete Rolle oder gar keine Rolle

zukommen (6,47).

Eine andere These besagt, dass keine von der Norm abweichende Fußform eine Hallux

valgus Entwicklung begünstige (13). Im Gegensatz dazu steht die Meinung, über Knick-

und Spreizfuss als prädisponierende intrinsische Faktoren (28).

Ferner scheinen sowohl ein verbreiterter Vorfuß als auch Variationen der Ansatzpunkte

der Sehnen eine Rolle bei der Entstehung eines Hallux valgus zu spielen. Der Abstand

zwischen der Extensor hallucis longus Sehne und der des Extensor hallucis longus zum

Kopf des ersten Metatarsale korrelieren positiv mit dem Hallux valgus Winkel, wobei

der Hebelarm des Flexors die größere Rolle spielt (22).

Der chronisch überpronierte Fuß kann ebenfalls als prädisponierender Faktor gesehen

werden, durch die Rotation wird die Achse des ersten Metatarsophalangealgelenkes in

eine schräge Ebene verlagert (im Bezug zum Untergrund), in dieser Position ist die

Zehe weniger in der Lage, der Schuhform und dem Gewicht zu widerstehen (25).

Die Länge des ersten Metatarsale und der Phalanx scheinen keinen Einfluss auf den

Hallux valgus Winkel zu haben (22).

2.5.2 Gelenke

Die Form verschiedener Gelenkkomponenten wird ebenso diskutiert, wie der Einfluss

des jeweiligen gesamten Gelenks. Ein eher abgerundeter erster Metatarsalkopf

begünstigt die Bildung eines Hallux valgus und kann Subluxation fördern (25).

Ein kongruentes Metatarsophalangealgelenk, in welchem die Gelenkflächen genau

ineinander greifen, stellt einige wesentliche Vorteile dar. Es wurde keine Rotation der

Großzehe in der Gruppe der Patienten mit kongruentem Gelenk festgestellt, 11% der

deformierten Gruppe und 38% der subluxierten Gruppe wiesen eine Rotation auf, die im

Bereich zwischen 5° und 45° lag. Auch konnte keine Subluxation der Sesambeine in der

Gruppe mit kongruentem Gelenk nachgewiesen werden, lediglich die anderen Gruppen

wiesen dieses Symptom auf. Die Erwartung war, eine mit der Subluxation meist

2 Ätiologie 9

vergesellschaftete Subluxation der Sesambeine. Dies zeigte sich durch die Ergebnisse

der subluxierten Gruppe, bei der 56% auch eine Luxation der Sesambeine aufwiesen, in

der anderen Gruppe waren es lediglich 14%. Bei der Schmerzsymptomatik gestaltete

sich das Bild ähnlich. Die Gruppe mit kongruentem Gelenk war schmerzfrei, wogegen

in den anderen Gruppen verschiedene Grade des Schmerzes angegeben wurden, bei der

subluxierten Gruppe war die Anzahl der Patienten mit starken Schmerzen mit 28% am

höchsten. Auch im Hinblick auf den zukünftigen Verlauf der Erkrankung ist diese

Gruppe diejenige, welche am schlechtesten abschneidet. Ein rasches Fortschreiten der

Deformität ist hier häufig, meist endend in einer operativen Korrektur (36).

Eine Fehlstellung oder andere Unregelmäßigkeiten im Cuneometatarsalgelenk kann den

Metatarsalwinkel vergrößern und somit eine deformierende Wirkung hervorrufen

(25;28).

2.5.3 Halteapparat

Die Kraft der Sehne des M. flexor hallucis longus begünstigt gegebenfalls die Valgus

Position der ersten Zehe und die Varus Position der Zweiten (22).

Auf der anderen Seite verursacht die Schwäche einzelner Muskeln, wie eine Atrophie

des M. abductor hallucis, das Verlagern der Phalangen nach lateral und das Ausweichen

des ersten Metatarsalen nach medial (28).

Ebenfalls kann die Kontraktur der Achillessehne, eine generelle Hypermobilität der

Gelenke, insbesondere des Cuneometatarsalgelenks, eine Bindegewebsschwäche

bezogen auf den Bandapparat des dargestellten MTP Gelenkes oder eine

neuromuskuläre Störung als begünstigender Umstand für die Hallux valgus

Deformation angenommen werden (6).

2 Ätiologie 10

Abb. 3: Bandapparat des ersten Metatarsophalangealgelenkes

2.5.4 Raumforderungen

Exostosen oder andere Raumforderungen, die von lateral den ersten Metatarsalen nach

medial drängen, können den Großzeh mechanisch in eine Deviation drängen (25).

3 Funktionelle Anatomie des Vorfußes 11

3 Funktionelle Anatomie des Vorfußes

3.1 Anatomie des Vorfußes

3.1.1 Bauart des Knochens

Das menschliche Skelettsystem, bestehend aus Knochen und Knorpelgewebe stellt den

passiven Teil des Bewegungsapparates dar, dem die Stützfunktion obliegt. Ferner dienen die

durch Gelenke verbundenen Knochenanteile dem aktiven Teil des Bewegungsapparates, der

Skelettmuskulatur, als Ansatz, Ursprung und Hebel bei der Fortbewegung.

Die Bauart das Knochens stellt die größt mögliche Materialeinsparung dar, ohne erheblichen

Stabilitätsverlust. Wird ein massives Stützelement auf Biegung beansprucht, so treten am

Rand des Elementes erhöhte Spannungen auf, welche zum Kern hin kontinuierlich abnehmen.

Der Aufbau des Knochengewebes wird maßgeblich durch seine Beanspruchung bestimmt, so

unterteilt man die Querschnittsfläche durch einen Knochen in eine Außen- und eine

Innenzone. Die Außenzone ist dicht und homogen strukturiert, bezeichnet wird sie als

Substantia compacta oder als Kortikalis. Der innere Bereich eines Knochens, die Substantia

spongiosa, ist durch die Ausbildung von Trabekeln in Form von feinen Platten und Stäben

schwammartig aufgelockert. Der Übergang zwischen beiden stellt sich fließend dar.

Durch Um- und Ausbau dieser Strukturen besitzt Knochengewebe die Fähigkeit sich

anzupassen. Wenn z.B. die Belastung des Knochens den für diesen Knochen bis dorthin

physiologischen Bereich verlässt, sei es durch ungewohnte Bewegungsausmaße oder einer

langfristigen Ruhigstellung kommt, es zur Atrophie des Knochengewebes (38).

3.1.2 Knöcherne Strukturen des Vorfußes

Die Extremitätenknochen werden unabhängig von ihrer wirklichen Länge, also sowohl Femur

als auch Metatarsalia, zu den Ossa longa gezählt. Eine Ausnahme bilden lediglich Hand- und

Fußwurzelknochen, welche zu den Ossa brevia zählen. Strukturell unterscheidet man an den

Ossa longa den Schaft (Diaphyse) und meist an beiden Enden jeweils eine Epiphyse, wobei

Ulna, Metacarpalia, Metatarsalia und Phalangen nur eine Epiphyse aufweisen. Die Diaphyse

besteht aus einer kräftigen Kompakta und einer nur spärlicher Spongiosa. Im Gegensatz dazu

ist die Epiphyse mit einer dünnen Kompakta versehen.


In der systematischen Anatomie wird der Fuß nach seinen Skelettelementen eingeteilt in:

• Fußwurzel (Tarsus)

• Mittelfuß (Metatarsalia)

• Vorfuß oder Zehen (Phalangen).

Funktionell wird lediglich in Rück- und Vorfuß untergliedert, die Basen der Mittelfußknochen

stellen dabei die Unterteilungslinie dar (38).

Abb. 4: Knöcherne Strukturen des Fußes


Die Zehen II-V bestehen ebenso wie die Finger II-V in der Regel aus Grund-, Mittel- und

Endgelenk. Wohingegen Großzehe und Daumen nur über zwei Gelenke verfügen, der

Articulatio metatarsophalangea I und der A. interphalangea I.

Als Amphiarthrose wird ein straffes Gelenk beschrieben, welches durch die

Gelenkkörperform oder eine kräftige Bandführung stark in seinem Bewegungsspielraum

eingeschränkt wird. Diese Gelenke treten vor allem im Hand- und Fußbereich auf und

erlauben eine elastische Verformbarkeit, welche besondere Bedeutung bei der Fußwölbung

hat.

Die Aa. Metatarsophalangeae (Grundgelenke) sind funktionelle Scharniergelenke (ebenso wie

die Aa. interphalangeae). Sie werden gebildet aus den walzenförmigen Köpfen der

Metatarsalen und den Basen der proximalen Phalangen. Diese werden plantarwärts erweitert

durch Faserknorpelplatten, die durch Ausziehungen den Kontakt zu den Metatarsalen

herstellen. Grundsätzlich ist die Kapsel dieser Gelenkgruppe weit und wird plantar durch die

Aponeurose und seitlich durch Kollateralbänder verstärkt. Zwischen den Zehengrundgelenken

puffern kleine Schleimbeutel, Bursae intermetatarsophalangeae einwirkende Kräfte ab (38).

Am Kopf des ersten Metatarsalen setzen keine Muskeln an, dies bedeutet, dass seine Position

wesentlich von der Lage der proximalen Phalanx abhängt (6).

Durch die Ausbildung eines Längsgewölbes im Fußskelett gegen die mechanische

Beanspruchung ergaben sich Umstrukturierungen gegenüber den anderen Landsäugetieren,

welche lediglich ein Quergewölbe besitzen. Dieses Längsgewölbe entsteht durch die

Überlagerung von Talus und Calcaneus, dies hat eine Verlagerung der Abstützzone auf das

Fersenbein und die Köpfe der Mittelfußknochen zur Folge. Entsprechend dieser Entwicklung

sind die Anteile des Fußes, welche die Hauptdruckkräfte tragen massiver aufgebaut, dabei

handelt es sich besonders um Calcaneus, Talus und den gesamten ersten Strahl (38).

3.1.3 Mobilität der Großzehe

Der Mensch verfügt im Gegensatz zu vielen anderen Säugern über eine wirkliche Bipedie.

Dieser Sachverhalt brachte einige Anpassungsmechanismen in Gang. Der Fuß entwickelte

sich rechtwinklig zur unteren Extremität ,der Hallux ist adduziert fixiert und hat einen

Großteil seiner ehemaligen, entwicklungsgeschichtlich Beweglichkeit verloren. Dem Hallux

ist durch die fehlende knöcherne Umklammerung medial und die fehlende Bandverbindung


zum zweiten Metatarsale jedoch noch eine größere Beweglichkeit erlaubt, als den anderen

Strahlen (38).

In den Aa. metatarsophalangeae können Plantarflexion und Dorsalextension durchgeführt

werden. Bei einem Vergleich mit den Fingergrundgelenken wird deutlich, dass bei den Zehen

genau gegenteilig die Dorsalextension wesentlich größere Ausmaße annehmen kann als die

Flexion. In Zahlen bedeutet dies, eine Dorsalextension von aktiv 50°-60° und passiv bis zu

90°. Die Flexion beträgt lediglich 30°-40° aktiv und 50° passiv. Die Dorsalextension des

Hallux wird durch die Dorsalaponeurose limitiert (38).

Abb. 5: Bewegungsausmaß der Gelenke des ersten Strahls

Die Zehen können nur bei unbelastetem Fuß frei bewegt werden, wobei das Ausmaß der

Bewegung mit dem Alter abnimmt, insbesondere bei Spreiz- und Schließbewegungen. Dieser

Verlauf wird verursacht durch vermehrtes Tragen von festen Schuhen, die

Bewegungsexkursionen der Zehen wird stark limitiert. Sie beschränken sich ausschließlich

auf Extension und Flexion während des Abrollvorganges (38).

3.1.4 Sesambeinapparat

Sesambeine bestehen aus Knochengewebe und sind in Sehnen eingelagert. Sie verlängern ch

den virtuellen Hebelarm der Sehne, bewirken also eine effektivere Nutzung der Muskelkraft.


Die Kniescheibe stellt wohl das größte Sesambein des menschlichen Körpers dar, in Finger-

und Zehensehnen können sie konstant, aber auch variabel vorkommen (38).

Die A. metatarsophalangea I nimmt durch die Form ihrer Gelenkfläche eine Sonderstellung

ein. Der ovoide Kopf des ersten Metatarsale weist plantar zwei Vertiefungen auf, die den

Sesambeinen als knöcherne Gleitlager dienen. Das laterale und mediale Sesambein stehen

untereinander in Verbindung durch eine Faserknorpelplatte, welche von den Basen der

proximalen Phalangen ausgeht (25). Seitlich werden sie durch Kapsel und Kollateralbänder

stabilisiert. Das Os sesamoideum mediale ist eingelagert in die Sehne des M. abductor

hallucis und in den medialen Anteil des M. flexor hallucis brevis. Dementsprechend ziehen

zum lateralen Sesambein der M. adductor hallucis und das Caput laterale des M. flexor

hallucis brevis. Bei einer Extension der Großzehe gleiten die Sesambeine nach vorn, bei einer

Flexion nach hinten (38).

Abb. 6: Sesambeine und Muskelzüge aus plantarer Sicht

3.1.5 Fraktur- und Osteotomieheilung

Knochengewebe verfügt über eine hohe Regenerationsfähigkeit. Bei der Ausheilung von

Kontinuitätsbrüchen innerhalb eines Knochens werden zwei Formen unterschieden.

• Die primäre Knochenbruchheilung, bei welcher die Knochenenden durch äußeren

mechanische Druck so sorgfältig adaptiert werden, dass der Zwischenraum sofort von neu


gebildetem Knochengewebe überbrückt wird. Die stabile Osteosynthese oder Osteotomie

entspricht dieser Form der Knochenbruchheilung, bei welcher die Knochenenden lediglich

auf Druck belastet werden. Die primäre Bruchheilung wird eingeteilt in Kontakt- und

Spaltheilung. Bei der Kontaktheilung darf der Kontinuitätsbruch 0,5 mm nicht

überschreiten, zu dieser Ausheilung kommt es nur, wenn die Knochen experimentell oder

operativ mit einer dünnen Trennscheibe zerteilt worden sind. Bei dieser Art der

Ausheilung sind nach 8 Wochen 60% der Osteone bereits neugebildet. Bei mangelnder

Fixierung der Bruchenden treten am Spalt Schubkräfte auf, die eine knöcherne

Überbrückung verhindern und ebenfalls einen Umbau des Callus (sekundär). Ab einem

Zeitraum von 20 Wochen bis zur Konsolidierung wird von verzögerter Heilung

gesprochen, nach mehr als 6 Monaten liegt eine Pseudoarthrose vor.

• Bei der sekundären Form handelt es sich oft um eine spontane Heilung, wie bei frei

lebenden Tieren, der Knochenspalt wird von einer bindegewebigen Narbe, Callus genannt,

überbrückt, zuvor wurden durch Resorptionsmechanismen die Knochenenden abgerundet.

Der Callus bildet sich aus dem zunächst entstehenden Frakturhämatom, welches

organisiert wird. Der weitere Umbau verläuft über straffes Bindegewebe mit

Knorpelzellen, Geflechtknochen, bis schließlich das Stadium des entdifferenzierten

Lamellenknochens erreicht ist (38).

Abb. 7: Knochenbruchheilung, oben: Kontaktheilung, unten: Spaltheilung

3.1.6 Muskulatur der Großzehe

Die Muskeln des ersten Strahls sind in vier Hauptgruppen zu unterteilen: an der Dorsalseite

ziehen zentral der M. extensor hallucis longus und brevis entlang, um dann in proximaler und

distaler Phalanx zu inserieren. Der M. extensor hallucis longus wird von einem Band

überlagert, welches mit den Kollateralbändern und den Bändern des Sesambeinapparates


zusammenarbeitet als Kapsel des Metatarsophalangealgelenkes. An der plantaren Seite

verlaufen die beiden Flexoren, die unter anderem an den beiden Sesambeinen und der

proximalen Basis der distalen Phalanx inserieren (6). Der M. adduktor ist plantar lateral und

der M. abduktor plantar medial der knöchernen Strukturen zu lokalisieren, beide inserieren an

der Basis der proximalen Phalanx. Der plantare Anteil der Kapsel wird von den Sehnen dieser

beiden Muskeln verstärkt, wohin gegen der dorsale Anteil sehr dünn ist (25).

Die an der Plantarseite des Fußes ziehenden Muskeln verspannen nicht nur das Fußgewölbe,

sondern setzen die Beanspruchung der Mittelfußknochen herab. Hierbei seien sowohl die

kurzen Fußmuskeln als auch die Plantaraponeurose erwähnt.

Abb. 8: Querschnitt durch die Muskulatur des ersten Strahls auf Höhe der Sesambeine

Die funktionelle Einteilung berücksichtigt noch einige andere Muskeln, welche nicht nur die

Großzehe bewegen. Die an der aktiven Streckung maßgeblich beteiligten sind folgende:

• Mm. extensor hallucis longus und extensor digitorum longus, diese greifen an allen

Zehenendgliedern an.

• M. extensor digitorum brevis, wirkt lediglich unterstützend auf die Zehen II-V

• M. extensor hallucis brevis, seine Wirkung ist auf die Großzehe beschränkt

• Mm. interossei und lumbricales, durch die schwache oder fehlende Einstrahlung dieser

Muskel in die Dorsalaponeurose sind sie nur äußerst schwache Strecker.

Besonders deutlich wird die aktive Streckung in der Phase des Fersenauftritts.


An der aktiven Beugung wirken folgende Muskeln mit:

• Mm. flexores digitorum longus und brevis, der lange Zehenbeuger ist der einzige Muskel,

welcher im Zehengrundgelenk flektiert.

• Mm. interossei und lumbricales, deren Funktion kommt eher einer Stabilisation der

Zehengrundgelenke gleich.

• Mm. flexores hallucis longus und brevis, die Wirkung der kurzen Beuger ist besonders

groß durch die Einlagerung der Sesambeine, die sich positiv auf die Kraftausnutzung

auswirkt. Am Zehenendgelenk greift lediglich der lange Flexor an.

• Mm. abductor hallucis und adductor hallucis, beide helfen ebenfalls bei der Beugung mit.

Hauptaufgabe der Flexoren ist es, die Zehen vom Boden abzustoßen während der Fuß auf den

Fußballen (Metatarsalköpfe) erhoben ist.

Die Großzehe wird durch den M. abductor hallucis nach medial verlagert und lateralwärts

durch den M. adductor hallucis (38).

3.2 Pathologische Anatomie

3.2.1 Gelenke

Die Gelenkfläche des Kopfes des ersten Metatarsalen ist häufig abgerundet und dadurch

geneigt, zu subluxieren oder einen Hallux valgus auszubilden. Eine eher kantige Gelenkform

bietet eine höhere Stabilität. Ein Gelenk, in dem die Gelenkoberflächen genau aufeinander

stehen, wird als Kongruenz bezeichnet. Bei der Subluxation des Metatarsophalangealgelenkes

ist dieser Sachverhalt aufgehoben (6).

Auch der zweite Strahl ist in 15-20% aller untersuchten Hallux valgus Fälle pathologisch

disloziert (25).


Saragas et.al. fanden heraus, dass die Sesambeine bei einer Hallux valgus Deformität in ihrer

korrekten Lage verbleiben, also ihre Position zum zweiten Metatarsalen nicht verändern und

lediglich der Kopf des ersten Metatarsalen lateralisiert (47).


3.2.3 Rotation

Der Hallux valgus ist eine Deformität der ersten Zehe in der Transversalebene. Bei dieser

Deformität liegt das Zentrum der Rotation der Basis um 6 mm zur eigenen Basis verschoben,

bei einer durchschnittlichen Metatarsallänge von 6,8 cm (32).

Das Ausweichen der Phalanx bei einem Hallux valgus nach lateral führt dabei zu der

steigenden Rotation. Die Rotation ist definiert als eine laterale Drehung der dorsalen Seite des

Hallux valgus (21). Jedoch kommt es erst zu deutlichen Pronationsstellungen bei einem

Hallux valgus Winkel von 35° und mehr (25).

3.2.4 Muskulatur

Bei einem fortgeschrittenen Hallux valgus werden die Sehnen verlagert, das mediale Band

und die Kapsel werden ausgeweitet.

• Die Extensorsehne weicht mit der Phalanx nach lateral aus, dies lässt den Extensor

zusätzlich als Adduktor wirken. Der M. abduktor wird in eine plantare Position verlagert,

wodurch er seine Wirkung verliert oder zumindest einen Teil einbüßt.

• Der M. flexor hallucis longus begünstigt durch seine veränderte Beziehung zu den

Sesambeinen das Fortschreiten der Deformation.

• Der M. abduktor, der parallel zum Knochen ausgerichtet agiert, schiebt den ersten

Metatarsalen in Richtung des Zweiten.

• Der M. adduktor hingegen übt eine varisierende Wirkung auf den ersten Metatarsalen aus.

Die Größe des Hallux valgus Winkel und die Distanz des M. flexor hallucis longus zum

Metatarsophalangealgelenk, die Distanz zur Basis, die Länge des ersten Metatarsalen, die

Breite von Schaft und Kopf des ersten Metatarsalen und die Breite des Vorfuß beeinflussen

sich ebenfalls (21).

3.2.5 Exostose

Im fortgeschrittenen Stadium kann sich eine Exostose bilden, durch das Ausweichen der

proximalen Phalanx nach lateral (25).


Die mediale Auswölbung ist meist das offensichtlichste Kriterium bei einem Hallux valgus

und oft liegt der Punkt des größten Schmerzes genau dort. Verursacht wird dies durch die

Reizung eines dorsalen Hautnervens, durch eine Entzündung oder die Verdickung der

Gelenkkapsel (6).

Am medialen Fußrand kommt ein Schleimbeutel oft über dem Metatarsalkopf zu liegen,

bezeichnet wird dieser als Bursa subcutanea capitis ossis metatarsale I oder

„Pseudoexostose“. Diese ist bei einem Hallux valgus fast immer pathologisch verändert und

ruft Beschwerden in Form von Entzündungsreaktionen hervor (38).

Die mechanische Belastung dieser Stelle in modisch geschnittenen Schuhen wirkt zusätzlich

negativ ein. Die lateralen Weichteilstrukturen kontraktieren, wogegen die medialen

ausgeweitet werden, da die knöchernen Strukturen einen ständigen medialen Dehnungsreiz

ausüben (6). Die über der Exostose gelegenen Bandanteile des medialen Sesambeinapparates

und das mediale Kollateralband proliferieren durch die vermehrte mechanische Belastung

(25).

Mit der Abweichung der proximalen Phalanx nach lateral und der Freigabe der Gelenkfläche

des ersten Metatarsalen, bildet sich ein sagitaler Sulcus an der medialen Seite des Gelenkes,

wobei die genaue Lage von dem Grad der Deformität abhängt. Früher wurde dieser Sulcus als

Markierung für die Resektion der Exostose gewählt, da er bei einer starken Hallux valgus

Deformität in der Mitte der Gelenkfläche zu liegen kommen kann, wird heute von dieser

Resektionslinie Abstand genommen (6).

3.3 Pathogenese des Hallux valgus

3.3.1 Deviation und Subluxation

Bei der häufigsten Stellungsanomalie im menschlichen Bewegungsapparat, dem Hallux

valgus, kommt es zu einer Varusstellung im Tarsometatarsalgelenk und zu einer Supination

des ersten Metatarsale (38).

Mit dem Ausweichen der Großzehe nach lateral, entsteht eine Fehlbelastung an den

Gelenkflächen des Metatarsalkopfes, der Grundphalanxbasen und der Sesambeine, diese

begünstigen degenerative Veränderungen (38).


Ist es erst zu einem ausgeprägten Hallux valgus gekommen, drückt die proximale Basis der

ersten Phalanx den Metatarsalen weiter nach medial, die Kapsel wird medial geschwächt und

ausgeweitet (25).

3.3.2 Muskuläre Wirkungsrichtungsänderung

Durch die Stellungsänderung im Großzehengrundgelenk in Form einer Subluxation des

Metatarsalkopfes nach dorsal und einer Valgusstellung der ersten Zehe, verändert sich die

Wirkungsrichtung der angreifenden Muskelkräfte (38).

• Bei der Entwicklung eines Hallux valgus verschiebt sich die Sehne des M. abductus

hallucis nach plantar und gleitet dadurch vom dünnen Anteil der Gelenkkapsel an der

medialen und dorsalen Seite, wodurch der Muskel seine Wirkung verliert oder zumindest

einen Teil einbüßt (25). Die Verschiebung bewirkt eine zusätzliche rotatorische Kraft des

Muskels auf den ersten Strahl (6). Durch die Verlagerung nach plantar wirkt er als

kräftiger Flexor (38).

• Der M. adductor hallucis, welcher an der plantaren lateralen Basis der proximalen Phalanx

und dem lateralen Sesambein inseriert, wirkt bei einem bereits entstandenen Hallux valgus

deformitäts- und rotationsverstärkend (6).

• Die Sehne weicht nach lateral aus, dies lässt den M. extensor, durch den ersten

Zehenzwischenraum verlaufend, zusätzlich als Adduktor wirken (6;25).

• Der M. flexor hallucis longus hat eine ähnliche Wirkung wie der M. adduktor, er

begünstigt lediglich, durch seine veränderte Beziehung zu den Sesambeinen, das

Fortschreiten der Deformierung (25).

• Der kleine Flexor rotiert die Großzehe ebenfalls nach lateral.

Progredient zum Grad der Deformität verschlechtert sich das muskuläre Gleichgewicht am

ersten Strahl (6).

Die Spreizfußkomponente bei einem Hallux valgus entsteht dadurch, dass der erste

Metatarsale von der Basis der proximalen Phalanx abweicht, an welcher alle intrinsischen

Muskeln (Gewölbe stabilisierend) inserieren (25).



Die knöcherne Stabilität ist überwunden, sobald das mediale Sesambein aus der

Artikulationsvertiefung verdrängt wurde (durch das Gleiten des ersten Metatarsalen).

Schließlich kommt es zur Überlagerung der beiden Sesambeine in der vertikalen Ebene,

wobei das laterale Sesambein dorsal des medialen liegt. Während das Ausmaß des Hallux

valgus zunimmt, verstärkt sich die Subluxation der Sesambeine (6;25).

Abb. 9: Vergleich der Position von Muskeln und Sesambeinen im physiologischen Zustand

Abb. 10: Vergleich der Position von Muskeln und Sesambeinen bei einem Hallux valgus

3.3.4 Chronologische Kette

Die erste Veränderung, welche zu beobachten ist, ist die Wanderung der proximalen Phalanx

nach lateral am Kopf des ersten Metatarsalen entlang. Die veränderte Krafteinwirkung


beschleunigt nun die Subluxation dieses Gelenkes. Ein Metatarsus primus varus entsteht und

verstärkt sich zusammen mit dem Hallux valgus Winkel. Es ist äußerst schwierig Stellung

dazu zu beziehen, was zuerst geschieht und was das andere bedingt. Jedoch sollte der

vergrößerte I-II Intermetatarsalwinkel als von dem Ersten abhängig betrachtet werden (36).

4 Biomechanik des Vorfußes 24

4 Biomechanik des Vorfußes

4.1 Funktion und Gangbild

Der menschliche Fuß hat die Aufgabe im Stand und während der Bewegung das

Körpergewicht zu tragen. Der Fuß ist somit das eigentliche Fortbewegungsorgan der unteren

Extremität (38). Der Vorfuß stabilisiert während des Gehens und hält den Bodenkontakt bis

zum endgültigen Abheben des Fußes (26).

Die besondere Funktion der Großzehe gliedert sich in einen passiven und einen aktiven

Anteil, wobei Plantaraponeurose und Muskeln die beiden Phasen limitieren (26). Die

Großzehe wird passiv dorsoflektiert, da der Körper des gehenden Menschen über den fixierten

Fuß hinweg vorwärts bewegt wird (26;32).

Da das lange plantare Ligament nicht am ersten Metatarsale inseriert, kommt es zu einer

Bewegung des Hallux, während die anderen Zehen noch ausschließlich Gewicht tragen.

Jedoch kann die Bewegung des Hallux allein nicht das Fußgewölbe heben (32).

Der Bewegungsmodus während des Gehens ist alters-, geschlechts- und

konstitutionsabhängig. Jedoch sind die Grundzüge immer ähnlich, so wird stets ein Zyklus

beschrieben. In diesem dient ein Bein als Standbein, welches das Körpergewicht trägt und

stabilisiert, das andere Bein hat die Funktion des Spielbeins. Dieses wird vom Boden gelöst

und schwingt ohne Bodenkontakt in die Fortbewegungsrichtung. So wird jeder Gangzyklus

untergliedert in eine monopedale Standphase und eine Schwungphase. Die Standphase setzt

sich zusammen aus drei Abschnitten. Der erste Abschnitt beginnt mit dem Aufsetzen der

Ferse und wird beendet durch den Bodenkontakt der Zehenballen des selben Fußes. Dieser

Abschnitt macht ca. 12% der Standphase aus. Der zweite Abschnitt besteht aus dem Kontakt

der gesamten Fußsohle mit dem Untergrund, der Anteil beläuft sich auf 40%. Der letzte

Abschnitt setzt ein mit dem Abheben der Ferse und endet mit dem Lösen der Zehen vom

Boden. Dieser Abschnitt nimmt also den größten Teil der Standphase in Anspruch (38).

Während des Fersenkontaktes weichen die Phalangen etwa um 20° von der Achse der

Metatarsalen ab. Beim Abheben der Ferse werden die Zehen, insbesondere der Hallux,

zunehmend passiv dorsal extendiert bis zu einem Winkel von 70°-90°. Limitierend wirkt hier

die Dehnfähigkeit der Hemmungsfaktoren (26). Das Abstoßen der Zehen vom Boden erfolgt


über eine Plantarflexion in den Zehengelenken. Die Zehenbeuger pressen die Zehen zum

Abstoßen an den Boden (38).

Die Abrollbewegung stellt eine Kombination aus Translation und Rotation dar, wobei die

Drehachse des Gelenkes wandert. Das Ausmaß dieser und anderer Bewegungen in einem

Gelenk wird bestimmt durch Form und Anordnung der Gelenkkörper, durch Muskel- und

Bandverläufe sowie durch die Vorspannung und Stärke der Gelenkkapsel. Die Hemmung

wird also eingeteilt in Knochen-, Muskel-, Band- und Weichteilhemmung, Wobei die

Komponenten Alter und Geschlecht zu berücksichtigen sind (32).

Wegen der abweichenden Lage des Metatarsalkopfes bei einem Hallux valgus und der damit

verbundenen Subluxation der Sesambeine während der Dorsalflexion, wird der

Metatarsalkopf mit Kraft abgesenkt. Dies könnte einer der Gründe für die Schmerzhaftigkeit

eines Hallux valgus sein. Wenn nun Schmerz und der kosmetische Aspekt durch die

Abtragung der Exostose oder Ersatz des Metatarsalkopfes durch eine Prothese behandelt

werden, so kann man doch die dynamische Funktion der Großzehe durch einen operativen

Eingriff nicht wieder komplett herstellen (32).

4.2 Druckaufnahme

Im Stehen wird das Teilkörpergewicht vom oberen Sprunggelenk und dem Talus aus auf den

Vor- und Rückfuß verteilt.

Vom Rückfuß wird einwirkende Belastung knöchern weitergeleitet auf das Tuber calcanei

und weiter zum Fersenpolster.

Am Vorfuß wird das Gewicht über die Mittelfußköpfe auf den Zehenballen übertragen. Der

Flächendruck im Barfußstand wird angegeben mit 5-15 N/cm² über dem Vorfuß und ungefähr

dem Doppelten über der Ferse, beim Tragen von Konfektionsschuhen nimmt die Belastung

der Ferse weiter zu (38).

Das Stratum corneum der Sohlenhaut ist besonders verdickt an Stellen hoher Druckaufnahme.

Ohne Fehlbelastungen des Fußes sind diese Verdickungen meist im Fersen- und

Großzehenballenbereich zu finden. Dies weist auf Abstützungspunkte hin, so weisen

veränderte Hornhautstellen auf eine veränderte Druckaufnahme hin. Loco typico der


Schwielenbildung beim Hallux valgus ist z. B. das Hautareal über der Exostose und über den

MTP Gelenken II-IV.

Es gibt mehrere Theorien über die Abstützung des Fußes über die Metatarsalen, hier z. B. eine

Drei- und eine Zweipunktabstützung. Bei der Zweipunktabstützung wird vom Fersenbein und

dem Kopf des ersten Metatarsalen ausgegangen, bei der Dreipunktabstützung würde der Kopf

des fünften Metatarsale zusätzlich beansprucht. Übereinstimmung herrscht über den Ort der

Hauptbelastung während der Abstoßphase des Gehens, der erste Strahl (38).

Die wichtigste Funktion des Hallux bzw. des Großzehengrundgelenkes während des Gehens

ist das Abstoßen, daher liegt der größte Druck auf ihm. Bei einem Hallux valgus nimmt die

Druckverteilung über dem Hallux ab und er verliert ein Stück seiner Abstoßfunktion (28).

Abb. 11: Druckverteilungsgrafik. Vergleich zwischen einem Hallux valgus- und einem

Normalkollektiv

Des weiteren werden durch einen Hallux valgus Druck und Gewicht nach lateral verschoben,

mit vermehrter Belastung der Metatarsalköpfe (28).


4.3 Kinetik am Gelenk

Gelenke verhalten sich mechanisch wie Hebel durch welche mit Hilfe angreifender Kräfte

mechanisch Arbeit verrichtet werden kann. Als effektiven Hebelarm wird die kürzeste

Verbindung zwischen der Wirkungslinie der Kraft und dem Drehpunkt des Hebels bezeichnet.

Jegliche Kraft an einem Hebel erzeugt ein Drehmoment, dieses bildet sich aus dem Produkt

von eingesetzter Kraft und effektivem Hebelarm. Das Drehmoment stellt eine gerichtete

Größe da, also einen Vektor. Die resultierende Kraft im Gelenk setzt sich also zusammen aus

der Muskel-Band-Kraft, sowie der Schwerkraft. Die Gelenkresultierende ist somit deren

Vektorsumme, sie drückt die Gelenkkörper gegeneinander und bewirkt dadurch einen

Gelenkschluss. Sie verläuft stets durch den momentanen Drehpunkt des Gelenkes und ändert

stetig Richtung, Größe und Lage.

Die Belastung des Vorfußskeletts erfolgt über eine resultierende Kraft, die die Vektorsumme

aus der einwirkenden Last des Teilkörpergewichtes und der entgegen wirkenden Spannung

der Muskeln und Bänder bildet. Diese Resultierende verläuft annähernd genau durch die

Mittelfußknochen (38).

4.4 Kongruenz der Gelenkflächen

Bei einem kongruenten Metatarsophalangealgelenk können Abweichungen im Hallux valgus

Winkel von bis zu 28° ohne Subluxation toleriert werden, bei einem pathologischen Hallux

valgus ohne Kongruenz der Gelenkflächen treten bereits Subluxationen bei 19° oder sogar

schon bei 15° auf (36).

Aus diesem Grund ist es wichtig die Kongruenz abschätzen zu können, mit Hilfe des distalen

Metatarsal-Gelenk-Winkel. Er gibt Auskunft über die Beziehung der Gelenkfläche des Kopfes

des ersten Metatarsalen zu seiner Achse, wobei eine Linie den äußersten medialen Punkt mit

dem äußersten lateralen Punkt der Gelenkfläche verbindet. Eine andere Linie markiert die

Achse des ersten Metatarsalen. Bei einem Hallux valgus mit Kongruenz in

Metatarsophalangealgelenk, ist dieser Winkel der determinierende Faktor für den

Ausprägungsgrad des Hallux valgus (7).


4.5 Winkel und Definitionen

4.5.1 Hallux valgus Winkel

Ein Hallux valgus ist eine statische Subluxation im ersten Metatarsophalangealgelenkes mit

lateraler Abweichung der Großzehe und medialem Ausweichen des ersten Metatarsalen, meist

vergesellschaftet mit einer Rotation oder Pronation in verschiedenen Stadien (25;36).

Der Hallux valgus Winkel ist definiert, als von der Dorsalseite des Fußes gemessener Winkel

zwischen der longitudinalen Achse des ersten Metatarsale und der proximalen Phalanx der

ersten Zehe (22;53).

Abb.12: Der Hallux valgus Winkel

Er wird vermessen, indem auf einem ap Röntgenbild longitudinale Linien gezogen werden.

Die erste Linie verbindet die Basis und den Kopf des ersten Metatarsalen miteinander und die

zweite Linie verläuft durch die Basis und die Diaphyse der ersten proximalen Phalanx. Die

Achse dieser beiden Knochen, durch die Linien verdeutlicht, bildet nun den Hallux valgus

Winkel (7;42).

Ein Hallux wird dann als Hallux valgus bezeichnet, wenn der Hallux valgus Winkel über 15°

groß ist (7).


Ein Hallux valgus Winkel von mehr als 20° während einer Messung, bei welcher der Patient

sein Eigengewicht trägt, gilt als für dieses Krankheitsbild signifikant (53).

Der durchschnittliche physiologisch Hallux valgus Winkel beträgt 5°-15°, eine weitere

Einteilung in die verschiedenen Stadien lässt sich anhand des Ausmaßes dieses Winkels

vornehmen. Bis 25° mild, 26°-35° moderater und jenseits der 36° schwere Hallux valgus

Deformität (12).

Eine andere Einteilung des Hallux valgus in seine Formen orientiert sich nicht nur

ausschließlich am Hallux valgus Winkel, sondern auch am Intermetatarsal Winkel und am

Subluxationsgrad des lateralen Sesambeines. Wenn der Hallux valgus Winkel zwischen 0°

und 15° liegt spricht dies für keinerlei Deformation im Sinne eines Hallux valgus, liegt er

jedoch zwischen 15° und 20°, der Intermetatarsal Winkel bei 11° oder darunter und ist das

laterale Sesambein um weniger als 50% subluxiert, so lassen diese Umstände auf eine milde

Form schließen. Bei einem Hallux valgus Winkel von 20°-40°, einem Intermetatarsal Winkel

von weniger als 16° und einer 50-75% Subluxation des lateralen Anteil des Sesamapparates,

so liegt die moderate Form vor. Die schwere Form des Hallux valgus ist charakterisiert durch

einen Hallux valgus Winkel größer als 40°, einen Intermetatarsal Winkel von 16° oder mehr

und einer Subluxation, welche über 75% liegt (6).

4.5.2 Intermetatarsal Winkel

Ein physiologischer Intermetatarsal Winkel beläuft sich auf weniger als 9° (47).

Die Einteilung in verschiedene Stadien des Metatarsus adductus nimmt man vor, indem man

die Achse des zweiten Metatarsalen in Beziehung setzt zur Achse des „lesser tarsus“. Eine

physiologische Beziehung der Achsen zueinander besteht bei 0-15°, eine milde Form des

Metatarsus adductus bei 16-19°, eine moderate Ausprägung bei 20-25° und alles über 25°

wird als schwere Form bezeichnet (7).


Abb.13: Der Intermetatarsal Winkel

5 Klinische Symptome des Hallux valgus 31

5 Klinische Symptome des Hallux valgus

Die Symptome können zusammengefasst bezeichnet werden als Metatarsus primus varus,

abweichende Lage (bis zur Subluxation) der Sesambeine, Bildung von Osteophyten und

Pseudoexostose auf der medialen Seite der Großzehe, Überlagerung der zweiten Zehe oder

weitere Zehen, Hammer- oder Klauenzehe, Metatarsalgien, Parästhesien und eine Entzündung

der Bursae (6;22).

Aus diesen Komplikationen entwickelt sich ein Schmerz, der an verschiedenen Orten

lokalisiert sein kann. In der Mehrzahl der Fälle wird er anamnestisch ermittelt über der

medialen Exostose, selten über dem ersten Metatarsophalangealgelenk und in Einzelfällen

über dem medialen Sesambein oder über dem medialen Fußnagel des ersten Strahls.

Präoperativ gab die Mehrzahl der Patienten Schmerzen an, nach der Operation wurde nur

noch vereinzelt Schmerzempfinden geäußert, insbesondere auf das Befinden im Schuh

bezogen (Bedarf von weiten Schuhen) (7).

Durch die unterschiedliche Ausprägung der Symptome kann eine Einteilung in Stadien

vollzogen werden:

• 1. Stadium: Keine Schmerz, lediglich leichtes Missempfinden im äußerst belastenden

Situationen

• 2. Stadium (Milder Hallux valgus): temporäres Missempfinden, jedoch ohne

Aktivitätseinschränkung

• 3. Stadium (Moderater Hallux valgus): an Einschränkungen gebunden (Tanzen oder lange

Wanderungen)

• 4. Stadium (Schwere Form): Unfähigkeit zu Arbeiten, an die Ruhestellung gebunden sein

(ruhige Lagerung) (36).

In Fällen, in denen Schmerz über der gesamten Fläche des Vorfußes empfunden wird, ist von

einer Fehlbelastung bzw. Überbelastung der lateralen Areale auszugehen, zugunsten der

medialen Exostose (47).

5 Klinische Symptome des Hallux valgus 32

In anderen prospektiven Studien gaben 90% der Hallux valgus Patienten in der Anamnese

einen Schmerz über dem medialen Bereich des ersten Metatarsalkopfes, insbesondere

während des Tragens von Schuhen. Bei 1-2% ergaben sich schwerwiegende Komplikationen

aus der Valgusstellung des ersten Strahls, etwa das Zusammendrängen der Zehen oder

Entzündungen. Das Zusammendrängen der Zehen kann ebenso Missempfinden wie auch

Schmerz verursachen (5).

Durch die mechanische Irritation der Haut kann es sogar zum Untergang der Haut über dieser

Stelle kommen (6).

6 Präoperativer Rahmen 33

6 Präoperativer Rahmen

6.1 Konservative Ansätze

Als konservative und auch präventive Maßnahmen gegen einen Hallux valgus wäre eine

Physiotherapie, zum Abbau von muskulären Dysbalancen überlegenswert.

Ein ähnlicher Wirkmechanismus könnte über eine bestimmte Schuhform erzielt werden. Der

„geta“, ein Schuh, der von einem engen Band um die Großzehe am Fuß gehalten wird und so

ersten und zweiten Strahl auseinander drängt. Die Fußmuskulatur wird zu vermehrter

Aktivität gezwungen und der Hallux wird mechanisch abduziert. Das Tragen dieses Schuhs

tagsüber hilft einen Hallux valgus abzuwenden, das Tragen während der Nacht ergab keinen

sinnvollen Effekt (39).

Neben dieser besonderen Schuhform besteht noch die Möglichkeit, durch Schuhe in

angemessener Größe und Form dem Fuß erneut die Möglichkeit zur Akkomodation zu geben

(25).

6.2 Indikation

Die absolute Indikation für eine Osteotomie ist der subjektiv empfundene Schmerz während

des Tragens von Schuhen (39). Neben dieser kann auch eine starke Beeinträchtigung des

Patienten in seiner Lebensqualität eine Operation rechtfertigen (25).

Um die Angaben der Patienten gleich bewerten zu können, wurden bestimmte

Einschätzungstabellen verfasst, welche objektive und subjektive Parameter der Fehlstellung

zusammenfassen und gewichten. Durch den auf diese Weise ermittelten Zahlenwert soll die

Auswahl des richtigen Operationsverfahrens erleichtert werden. Ein beschwerdefreier Fuß

erhält nach dieser Einschätzung 100 Punkte, für Einschränkungen werden entsprechende

Werte subtrahiert (20).


Abb. 14: Subjektive Bewertungsskala

Abb. 15: Subjektive und objektive Anteile beinhaltende Bewertungsskala

Bevor man jedoch einem Patienten zur operativen Korrektur seiner Hallux valgus

Fehlstellung rät, sollte man sicher gehen, dass alle konservativen Maßnahmen bereits

ausgeschöpft wurden (25).


Für die einzelnen Operationsverfahren ergeben sich dann spezifische Indikationen und

Kontraindikationen, hier sei nur ein Beispiel gegeben:

Kontraindikation für eine gelenkerhaltende Osteotomie ist die Arthrose im ersten

Metatarsophalangealgelenk, da der Schmerz in diesem Fall durch die Operation nicht mit an

Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit gemildert werden kann (39).

6.3 Auswahlmöglichkeiten

Durch diese doch recht allgemeine Indikationsstellung und die Tatsache, dass der Hallux

valgus die häufigste Deformität in der Orthopädie darstellt, gewinnt dieses kleine

Operationsfeld großes Interesse und dadurch bedingt immer neue Erkenntnisse (15).

Mittlerweile sind in der Literatur mehr als 100 verschiedene Operationsverfahren zur

Behandlung des Hallux valgus beschrieben (2).


Abb. 16: Osteotomie Übersichtstafel


Abb. 17: Fortsetzung Übersichtstafel

Zur besseren Einteilung werden sie nach Lokalisation des Eingriffs in distale und proximale

Osteotomien, in Arthroplastien und Arthrodesen des ersten Metatarsophalangealgelenkes,

sowie verschiedene Kombinationen der erwähnten Eingriffe sortiert. Das Operationsverfahren

sollte streng nach der Indikation für den jeweiligen Eingriff erfolgen (15).

Zu dieser Einteilung sind ebenfalls die Weichteileingriffe zu zählen (4). Die Unterscheidung

von proximaler und distaler Osteotomie stellt in der Praxis nur einen kleinen Unterschied dar

und für die Zufriedenheit des Patienten in vielen Fällen gar keinen (39).


6.4 Planung

Zur Auswahl des richtigen Verfahrens werden die Anamnese, Röntgenbilder und das

Goniometer mit großem Erfolg eingesetzt (21).

Die Achsen und Winkel können auf Röntgenaufnahmen vermessen werden. Bei der

Erstellung der Aufnahmen sollte der Patient stehen, also sein gesamtes Gewicht sollte auf den

Füßen lasten. Wobei die dorsoplantare und laterale Sichtweisen genutzt werden sollte,

während der Fuß verschiedene Positionen ein nimmt, um ein Gangbild zu simulieren. Anhand

der Messungen folgender Parameter an Röntgenaufnahmen des Fußes kann die

Therapieplanung erfolgen (12):

• das Ausmaß des Hallux valgus Winkels

• das Ausmaß des I-II Intermetatarsal Winkels

• das Vorkommen eines Metatarsus adductus (7)

• der Grad der Subluxation der Sesambeine (6).

Dabei kann z.B. der erste Intermetatarsal-Winkel als physiologisch angenommen in einem

Winkelbereich von 8° bis 12°. Ein pathologischer Winkel über 15° ist durch eine distale

Osteotomie zu korrigieren, größere Winkelabweichungen erfordern eine proximale

Osteotomie (12).

Zum letzten Unterpunkt sei erwähnt, dass ein Verfahren, das die Lage der Sesambeine nicht

korrigiert ein erhöhtes Risiko für ein rezidivierendes Auftreten der Deformität birgt.

Es sollte bei der Auswahl des Operationsverfahrens die Kongruenz der Gelenkflächen

zwischen Metatarsale und Phalanx berücksichtigt werden um für oder gegen eine

gelenkerhaltende Operation zu entscheiden. Auch das Ausmaß der Rotation der Großzehe

stellt ein wichtiges Ausschlusskriterium für einige Osteotomien dar (6).

Die häufig erwähnten Misserfolge in der Literatur mögen darauf zurück zuführen sein, dass

jeweils nur mit einem Operationsverfahren eine ganze Hallux valgus Serie behandelt wurde

und nicht die spezifischen Indikationen für die einzelnen Verfahren als Maßstab angelegt

wurden (7).


Die Vielfalt der chirurgischen Eingriffe zum Thema Hallux valgus deutet bereits auf die

Schwierigkeiten hin, die mit der Auswahl des richtigen Verfahrens verbunden sind. Selbst

wenn alles bedacht zu seien scheint, fällt das Endergebnis nicht immer positiv aus, in einigen

Fällen ist leider die Zweitoperation unumgänglich (46).

7 Operativer Eingriff 40

7 Operativer Eingriff

Erstmals wurde 1881 von Reverdin eine distale Metatarsalosteotomie beschrieben, es handelte

sich damals um eine Keilentnahme mit medialer Basis. Die Gelenkfläche wurde gekippt und

die laterale Abweichung der Großzehe korrigiert (40). 40 Jahre später beschrieb Roux (18)

eine zusätzliche Lateralisierung des ersten Metatarsalkopfes. Diese Methode wurde später

aufgegriffen von Hawkins (31), Mitchell (41) und Hohmann (43), wobei letzt genannter sich

als Erster mit der Biomechanik der Operation auseinandersetzte (1923). Es resultierte eine

weitere Korrektur des Metatarsalkopfes in mehreren Ebenen, Kippung nach medial,

Verschiebung nach lateral und plantar (49).

Die Korrektur der Fehlstellung des Metatarsalkopfes I und das Wiederherstellen des

Muskelgleichgewichts (50), also die Repositionierung der plantaren und dorsalen Sehnen,

sind die vorrangigen Ziele der distalen Osteotomie am ersten Metatarsale (39;50).

Um ein optimales Resultat zu erzielen ist ein speziell abgestimmter operativer Eingriff

notwendig, der sich an den anatomischen Gegebenheiten und der Beschwerdesymptomatik

des Patienten orientiert (17).

Das größte Problem der subkapitalen Osteotomie ist und bleibt die Fixierung des

Operationsergebnisses. Je weiter der distale Anteil des Metatarsalen nach lateral verschoben

wird, umso schwieriger ist es, eine primär stabile Osteotomie zu erzeugen. Diese Tatsache

beeinflusst das postoperative Therapieziel, eine frühfunktionelle Mobilisation ist kaum

möglich (50). Eine ausreichende Stabilität gewährleistet eine frühzeitige Rehabilitation (2).

Die funktionelle Belastung der Osteotomie, wie zum Beispiel bei der physiotherapeutischen

Behandlung, stellt stets eine Destabilisation dar (35).

Aus biomechanischer Sicht ist bewiesen, dass es erst erneut zu einer Hallux valgus

Ausbildung, also einer Rezidivbildung kommt, wenn die abweichende Richtung der

Muskelzüge und die verformende Kraft in gleichem Ausmaß wie vor der Operation bestehen

bleiben (46).

Die ideale Osteotomie kombiniert eine adäquate Korrektur der Fehlstellung mit größt

möglicher Stabilität und einem seltenen Auftreten von Komplikationen (33).


Aufgrund des Stellenwertes der Stabilität, erfordert eine in sich nicht stabile Osteotomie eine

Fixierung durch einen Draht oder/und eine Schraube (5).

Das biomechanische Ergebnis operativer Hallux valgus Korrekturen wird kontrovers

diskutiert. Einerseits als Goldstandard beschrieben, andererseits als eher kosmetisches

Verfahren bezeichnet, welches lediglich eine Vorfußverschmälerung zu erreichen vermag.

Die wichtigste Funktion des Hallux während des Gehens ist der Abstoß, daher liegt der größte

Druck auf ihm, bei einem Hallux valgus nimmt die Druckverteilung über dem Hallux ab und

er verliert ein Stück dieser Funktion. Eine verringerte Lastenaufnahme über dem operierten

Hallux valgus spiegelt nicht nur diesen Sachverhalt, sondern auch die verkürzte Kontaktzeit

wieder, dies ist ein eindeutiges Zeichen dafür, dass die Operation am ersten Strahl die

Funktion des ersten Strahles keinesfalls wieder herstellt (28).

Die chirurgischen Eingriffe bei einem Hallux valgus mögen also den Fuß verschmälern,

vermögen aber keineswegs die Fußmechanik und die Funktion des M. flexor hallucis longus

wieder vollständig herzustellen (44).

Abb.18: Kinetik: Bewegungsspielraum (mm) zur Flexionskraft (N) am gesunden, operierten

und deformierten Fuß

Die einfache subkapitale Osteotomie kann die laterale Verschiebung von Druck und Gewicht

sehr wohl korrigieren und wird deshalb als Goldstandard empfohlen (28).


Ein ausschließlicher Weichteileingriff kann bei Patienten vorgenommen werden, deren

Intermetatarsalwinkel 12° nicht überschreitet (24).

Eine Kombination aus Weichteileingriff und abgestimmter Osteotomie bringt in der Mehrzahl

der Fälle den größten Benefiz für den Patienten(14).

7.1 Chevron-Osteotomie

Der Grundgedanke dieses Operationsverfahrens ist, den Metatarsalkopf I entlang einer V-

förmigen Osteotomie nach lateral zu verschieben, um so den Intermetatarsalwinkel zu

verkleinern. Diese seit 1962 bekannte Operation zeichnet sich durch mehr Stabilität aus, als

die Osteotomien aus früherer Zeit von Roux, Hawkins, Mitchell oder Hohmann. 1967 stellte

Austin diese Methode auf einem amerikanischen Orthopädenkongress vor (49).

Erstbeschreibender der Chevron-Operation war im Jahre 1962 Dale W. Austin. Dabei handelt

es sich um eine horizontale, V-förmige, Verschiebeosteotomie am distalen Ende des ersten

Metatarsalen (2).

14 Jahre später veröffentlichte Corless einen Bericht über eine V-förmige Osteotomie, ab

1979 gab Johnson (49) dieser Methode den Namen Chevron Osteotomie (Chevron = V-

förmige Holzverbindung bei den Zimmerleuten). 1981 publizierten Austin und Leventen eine

Abhandlung über eine V-förmige Osteotomie deren Winkel 60° beträgt und horizontal

verläuft, über welche dann der Metatarsalkopf nach lateral um ein Viertel oder die Hälfte der

Metatarsalenbreite verschoben wird (2).

Das laterale Release erfolgt vom medialen Zugang aus. Bei dieser Methode kann zusätzlich

zur Verringerung des Intermetatarsal-Winkels eine Änderung der Gelenkwinkelrichtung

durch Schwenken des Metatarsalkopfes erreicht werden (49).

Diese Methode weist eine hohe Eigenstabilität auf, die aber leider mit einem sehr

eingeschränkten Korrekturbereich vergesellschaftet ist (1;23).

7.1.1 Indikation

Systemische und kreislaufbedingte Kontraindikationen sollten wie bei allen anderen

fußchirurgischen Eingriffen berücksichtigt werden (2).


Um gelenkerhaltende Operationen wie die Chevron-Osteotomie befürworten zu können,

müssen einige Kriterien erfüllt sein. Das Großzehengrundgelenk sollte eine ausreichende

Beweglichkeit aufweisen (60-0-20) (49) und möglichst wenig Arthosezeichen (2;49).

Die limitierenden Faktoren um das Chevron-Verfahren bei extremen Hallux valgus

Erscheinungen einzusetzen, sind zusätzlich die geringe Möglichkeit Rotationen auszugleichen

und die Kongruenz im Gelenk wiederherzustellen. Daher ist die Chevron Operation bei

geringer Kongruenz nicht die Methode der Wahl (7).

Die Winkelbegrenzung für diese Operation liegt bei 30° Hallux valgus Winkel und 15°

Intermetatarsal Winkel, bei passiv adduzierbarem Metatarsale können diese Winkel um 5-10°

überschritten werden (49). Somit ist diese Operation für milde bis moderate Hallux valgus

Deformitäten geeignet (2;9).

Eine Lateralisierung des distalen Osteotomieanteils von einem Millimeter verursacht eine

Verringerung des Intermetatarsal Winkels von einem Grad (49;54), da die maximal mögliche

Lateralisierungsstrecke eine halbe Metatarsalbreite, also ungefähr fünf Millimeter beträgt,

ergibt sich daraus die oben genannte natürliche Grenze dieser Methode bei einem

Intermetatarsal Winkel von 15° (3;49).

Andere Autoren sind der Meinung, eine laterale Verschiebung von 1,5 mm verursacht eine

Korrektur von 2,4° in der Intermetatarsal Beziehung (21), diese Theorie ist weniger verbreitet.

Die Chevron Operation, kann für junge Patienten, sogar für Kinder angewandt werden,

solange die Wachstumsfugen nicht verletzt werden (39). Eine Altersbegrenzung kann also

sowohl nach oben als auch nach unten ausgeschlossen werden (49;54).

7.1.2 Operationsverfahren

Der Hautschnitt verläuft parallel zur Sehne des M. extensor hallucis longus um ca. einen

Zentimeter nach medial versetzt. Die Gesamtlänge des Schnittes beträgt 4-5 cm und reicht

distal bis auf einen Zentimeter an den Gelenksspalt des Metatarsophalangealgelenkes heran.

Haut, subkutanes Fettgewebe und dorsomediales Gefäßnervenbündel werden mit einer

Präparierschere von medial nach plantar aus dem Operationsgebiet verschoben (27;37;49).

Vorsicht ist geboten, da in dieser Region die sensiblen Anteile des N. musculocutaneus

superficiales peronealis liegen (2).


Auf der medialen Seite wird die Gelenkkapsel bis zum Ansatz des M. abductor hallucis frei

präpariert. Auf gegenüber liegender Seite wird die Kapsel ebenfalls dargestellt wobei

besonders auf die dort lokalisierten Strukturen (M. extensor hallucis longus und

Gefäßnervenbündel) zu achten ist. Der Intermetatarsalraum wird aufgedehnt. Die Sehne des

M. adductor hallucis wird durchtrennt, gleiches wiederfährt der Kapsel. Die

Querdurchtrennung muss eine passive Varisierung von bis zu 30° möglich machen. Bei

diesem Vorgang wird gleichzeitig der Ansatz des M. adductor an der Grundphalanx abgelöst.

Ab einem Intermetatarsalwinkel von 15° wird die Kapsel zusätzlich dorsal des lateralen

Sesambeines vom queren Schnitt ausgehend längs gespalten. Die medialen Kapselanteile

werden im dorsalen Drittel längs gespalten und auf Gelenkspalthöhe rechtwinklig zur L-

Inzision ergänzt (37;49).

Der Kapsellängsschnitt wird proximal noch 3 cm weiter auf das Periost fortgeführt. Von dort

wird das Periost vom Knochen abgeschoben und lateral gespalten, so entstehen zwei

Periostlappen (dorsal und plantar) die lediglich am Metatarsalhals befestigt sind (49).

Im Anschluss daran kann die mediale Pseudoexostose vorsichtig abgetragen werden (2),

wobei unbedingt die mediale Gleitfurche für das Sesambein erhalten bleiben sollte. Die dabei

gewonnenen Knochensplitter können später in den Markraum eingesetzt werden, um die

Osteotomie zu stabilisieren (49).

Nach der Durchführung des Sägeschnittes, erfolgt unter Zug an der Großzehe die

Lateralisierung und Einstauchung des distalen Osteotomiesegmentes. Die maximale

Lateralisierung beträgt eine halbe Metatarsalbreite. Dies bedeutet eine Strecke von 5-7 mm

Lateralisierungsspielraum (9), wobei andere Autoren einen Shift von 3-4 mm als maximal

angeben (54) oder 5-6 mm geschlechtsabhängig als Grenzwerte sehen (3).

Der Vorgang der Lateralisierung kann durch das Einbringen eines kleinen Hakens am

proximalen Anteil der Osteotomie erleichtert werden (29).

Wird eine Verkürzung des ersten Metatarsale angestrebt, ist eine Resektion eines dorsalen

Anteils der Osteotomie parallel zum dorsalen Schenkel vorzunehmen. Eine Plantarisierung

kann durch plantar laterale Neigung der Osteotomie erfolgen (49).

Der einzige Faktor, der eine Längenveränderung beeinflusst, ist die ursprüngliche Länge der

Großzehe. Das Ausmaß der Korrektur im Hinblick auf den Intermetatarsal Winkel ist


abhängig von der Verschiebestrecke des distalen Osteotomieanteils. Metatarsallänge und

Verschiebestrecke sind gegenläufig, je größer die Metatarsallänge, umso geringer der Effekt

der Verschiebung. Je höher die Summe der Verschiebung, umso größer der Metatarsale (21).

Der Verschluss der Kapsel beginnt mit einer U-förmigen Naht, welche den Osteotomiespalt

überquert. Mit dieser Naht wird das Metatarsalköpfchen wieder reponiert und kommt über

dem Sesambeinapparat zu liegen (49). Um diese Reposition gewährleisten zu können, kann

eine Kapselraffung notwendig sein (55).

Eine Varusstellung der Großzehe sollte aus biomechanischer Sicht vermieden werden (49).

Frühere Publikationen empfohlen ein Fixieren von Verband und Gelenkkapsel in leichter

Varusstellung (2).

Im Anschluss an die Hautnaht wird ein Schaumstoffverband angelegt (49).

7.1.3 Sägeschnittführung

In das Drehzentrum des Metatarsalkopfes wird, von medial, senkrecht zur

Metatarsallängsachse ein 1,8-mm-Kirschner-Draht eingebracht, ca. 20° nach lateral kaudal

gerichtet. Dieser Draht markiert die Spitze der Winkelosteotomie und stellt dadurch eine

entscheidende Orientierungshilfe für den Operateur dar (2;37).

Der Sägeschnitt erfolgt auf den Kirschner-Draht ausgerichtet, der plantare Schenkel zielt

außer auf diese Orientierungshilfe auf einen Punkt ab, welcher proximal der

Periosteinstrahlung in den Metatarsalhals liegt. Für den dorsalen Schenkel dienen der Draht

und der plantare Schenkel als Orientierungshilfe: auf den Draht zu, im 45°-60°Winkel zum

plantaren Schenkel (2;27;49).

7.1.4 Fixierung

Die Fixierung der Osteotomie soll Instabilitäten, insbesondere Rotationsinstabilitäten

entgegen wirken (10). Bei intraoperativem Verdacht auf Instabilität kann die Osteotomie mit

Kirschner-Draht, Schrauben oder resorbierbaren Pins versorgt werden (49).


Schraube

Bei der Verwendung von Schrauben entscheidet deren Lage und Verankerung in der nicht

aufgelockerten Spongiosa des Metatarsalkopfes über die Stabilität der Osteotomie. Das

Widerlager der Schraube am Metatarsalschaft sollte mit einer Kopfraumfräse präpariert

werden, um dem Sprengen der Knochenbrücke vorzubeugen und um Schmerzen durch das

Überstehen des Schraubenkopfes zu verhindern (23).

Abb. 19: Darstellung der Schrauben Fixierung

Die 2,7 mm Kortikalisschraube wird momentan favorisiert und verläuft von dorso-medial

nach planta-lateral in einem Winkel von 10°-15° und durchkreuzt dabei den Osteotomiespalt

(9;37). Vor einigen Jahren war der Kirschner-Draht Mittel der Wahl, zur Fixierung von

Hallux valgus Osteotomien war (37).

Eine Schraubenversorgung ist ein zeitlich und finanzieller Mehraufwand gegenüber der

Kirschner-Draht Versorgung (8;56).

Kirschner-Draht

Die Fixierung mit Kirschner-Draht birgt den Vorteil, dass es nicht so schnell zu einer

Sprengung von knöchernen Strukturen kommt. Bei einer solchen Fixierung erfolgt die

Materialentfernung nach vier Wochen (24). Der Draht verläuft zur Stabilisierung von dorsal

nach plantar (27).


Die Methode der Kombination beider Fixierungen ist ebenfalls bekannt, dabei wird der Draht

von medial-distal und die Schraube von lateral-distal eingebracht. Diese kreuzen sich dann

auf dem Weg durch den Knochen nach proximal-plantar (1).

Bei einem Vergleichsstudie zwischen dreierlei Patientengruppen (Schrauben-, Draht- und

keinerlei Fixierung) ließ sich kein besondere Nutzen für die Patienten aus der zusätzlichen

Stabilisierung erkennen, es wurde kein Wert auf eine Frühmobilisation belegt (8).

7.1.5 Komplikationen

An dieser Stelle wird zwischen intraoperativen und postoperativen Komplikationen

unterschieden. So werden eine erschwerte Lateralisierung (auf die Durchtrennung der

gesamten Kortikalis achten (2)), Instabilitätszeichen und die Köpfchenfraktur zu

intraoperativen Komplikationen gezählt (49).

Die Instabilität kann sich auch erst nach einem gewissen Zeitraum postoperativ ausbilden.

Durch eine Verkippung des Metatarsalkopfes nach lateral um ~20° ist der Patient

prädisponiert für einen Hallux varus (37;49), bei gleichem Verkippungswinkel nach medial

wird eine Rezidivbildung sehr wahrscheinlich (49). Die Rezidivrate beträgt bis zu 10% (2).

Unter diesen Umständen ist eine sofortige Revidierung indiziert (49).

Es ist mit einer Beweglichkeitseinschränkung von durchschnittlich 20,6° (7;37).

Eine verschwindend geringe Zahl von Patienten entwickelt eine Metatarsalgie, wohingegen

bei anderen Verfahren der prozentuale Anteil dieser postoperative Komplikation größer ist

(5).

Die in der Literatur oft beschriebene avaskuläre Nekrose konnte in vielen neueren Studie

nicht mehr nachgewiesen werden (9;37).

Bei einer Fixierung durch einen Kirschner-Draht kann es wie bei jeder Operation zu

Infektionen und verminderter Stabilität kommen, darüber hinaus kommt es zu einer

vermehrten Weichteilreizung durch das Hineinragen des Drahtes in diese Strukturen und über

das Hautniveau hinaus (24;56).


7.1.6 Postoperativer Rahmen

Auf einen Gipsverband kann aufgrund der Eigenstabilität dieser Osteotomie verzichtet

werden (55) und mit einer frühen Mobilisation begonnen werden (2).

In den postoperativen Verband kann bei Bedarf auch eine Zehenschlinge eingelegt werden.

Die Nahtentfernung erfolgt ab dem 10. Tag nach der Operation (49) bis spätestens zur dritten

postoperativen Woche (2), danach wird der Verband einmal wöchentlich gewechselt, für

einen Zeitraum von sechs Wochen (49).

Die Patienten werden mit elevierten Füßen zur Bettruhe angehalten, werden aber aufgefordert

zur Verringerung des Thromboserisikos Übungen mit dorsoflektiertem Fuß durchzuführen,

auch wird so das Risiko von Kontrakturen verringert (2).

Die Mobilisation erfolgt am Operationstag und dem darauf folgenden Tag noch im Rollsessel.

Am 2./3. postoperativen Tag können die Patienten mit Hilfe eines bestimmten Therapieschuhs

notwendige Wege zurücklegen. Diese Schuhe haben eine wiegeförmige Holzsohle. Vier

Wochen nach der Operation wird dem Patienten das Tragen von Sportschuhen empfohlen

(49;54;55), nach weiteren zwei Wochen können die meisten Patienten einen normalen Schuh

tragen und den Fuß voll belasten (2;23;45;49). Bis zur endgültigen Ausheilung kann ein

Spacer, welcher den Zehenzwischenraum zwischen erstem und zweitem Strahl ausfüllt

sinnvoll sein (45). In anderen Studien über die Chevron Osteotomie werden weiche

Gummisohlen von Anfang an bevorzugt und bereits nach 5 bis 6 Tagen sind die Patienten

fähig sich mit Gehstützen oder ganz ohne Hilfsmittel fortzubewegen (2).

Die Röntgenkontrolle erfolgt nach 6 Wochen postoperativ. Die weitere Therapie besteht aus

dem Lösen von Blockaden und andere krankengymnastische Maßnahmen (49). In den ersten

zwei Monaten ist auf ein regelgerechtes Einheilen der Osteosynthese zu achten (2).

Die Zufriedenheit der Patienten bei der Nachuntersuchung der Chevron Operation war sehr

groß. Der Korrekturwinkel betrug durchschnittlich 8,3°. Die Verschmälerung des Vorfußes

betrug im Mittel in dieser Studie 2,8mm (7).

Die Patienten erreichten postoperativ nach 10 Tagen eine Bewegungsumfang von

durchschnittlich 75° Dorsalextension (zwischen 40° und 90°) und 12° Plantarflexion (0°-45°)

(9).


7.2 Scarf-Osteotomie

Einigen Studien zufolge bietet die Scarf Osteotomie viele biomechanische Vorteile und wird

vielfach zu den stabilsten Osteosynthese Verfahren überhaupt gezählt (16;33). Dies konnte im

Vergleich nachgewiesen werden und ist auf die Länge der Osteotomie zurückzuführen. Die

große knöcherne Kontaktfläche gibt Sicherheit bei der Einbringung der Schrauben, als auch

bei der Belastung. Diese Tatsache macht die Scarf Osteotomie bei chirurgischen Korrekturen

eines moderaten bis schweren Hallux valgus sehr beliebt (33).

7.2.1 Indikation

Während also ein mittelschwere bis schwere Verlauf eines Hallux valgus eine Indikation

darstellt (33), gilt wie bei den anderen gelenkerhaltenden Osteotomieverfahren auch, die

Arthrose im Metatarsophalangealgelenk als Kontraindikation. Auch in eine akute Entzündung

in Form einer Bursitis sollte nicht hinein operiert werden (5).


Nachdem die zwei Hautinzisionen medial und lateral des Metatarsophalangealgelenkes erfolgt

sind, wird das subkutane Gewebe unter Schonung der Nervenbahnen in diesem Gebiet aus

dem Operationsfeld verlagert und zunächst die Exostose abgetragen. Bei diesem Vorgang ist

besonderes Augenmerk auf die Erhaltung der Gelenkfläche des Metatarsophalangealgelenkes

zu legen. Im Anschluss daran wird die Gelenkkapsel, sowie das Periost freigelegt (19). Die

Muskeln in dieser Region, besonders der M. abductor hallucis, können vielfältig versorgt

werden und die Sesambeine werden freigelegt (5). Nach dem Weichteileingriff folgt der

Sägeschnitt (19).


Die Scarf Osteotomie basiert auf einem längeren, horizontalen Knochenschnitt, welcher durch

die Region der Diaphyse verläuft. Zwei kleinere, annähernd transversal verlaufende

Sägeschnitte im Metaphysenbereich, am distalen und proximalen Ende des

Horizontalschnittes, ergänzen die Osteotomie. Durch diese Anordnung entsteht die, von der

medialen Seite des ersten Metatarsale gesehene, typische Z-Form dieser Methode. Der kurze,

distale Schnitt verläuft direkt proximal der ersten Metatarsophalangeal-Gelenkfläche, in

einem 45° Winkel zur Horizontalen. Der diaphyseale Schnitt verläuft nicht streng horizontal


sondern in einem 40° von distal-dorsal nach proximal-plantar. Diese Verkippung der

Schnittflächen ermöglicht eine größere Korrekturbreite (33).

Abb. 20: Sägeschnittführung und Schraubenfixierung

Das distale Fragment der Osteotomie wird daraufhin um ein Drittel der Diaphysenbreite

lateralisiert (19) ohne eine Rotationskorrektur vorzunehmen (33).

7.2.4 Fixierung

Innerhalb dieser Knochenbrücke wird die endgültige Position durch zwei Schrauben fixiert,

welche von dorsal in den Knochen eingebracht werden (33).

Die Fixierung mit Kirschner Draht ist umstritten. Teilweise scheint sie keinen

objektivierbaren Vorteil zu erbringen (19), andererseits werden ganze Studien auf dieser Basis

der Fixierung aufgebaut und positiv bewertet (5).

Zur Stabilitätsprüfung werden intraoperativ zwei Verfahren angewandt, das Ausüben von

plantarem Druck und die dynamische Belastung der Osteotomie (5).

7.2.5 Komplikationen

Die Art der Schraubenfixierung kann bei schlechter Knochenstruktur intra- oder postoperativ

zu Schwierigkeiten führen (33).

Ein gehäuftes Auftreten von Frakturen in der proximal-dorsalen Knochenbrücke ist auffällig

(16).



Eine postoperative Drainagenversorgung ist nicht notwendig. Es wird meist sehr schnell eine

Schmerzfreiheit erreicht (19).

Spätestens nach 6-8 Monaten sollte bei der Wiedervorstellung zur Materialentfernung eine

röntgenologische Kontrolle der regelgerechten Ausheilung erfolgen (5).

7.3 Stoffella-Osteotomie

1993 wurde diese dynamische Osteosynthesetechnik erstmals durchgeführt und wenige Jahre

später bereits mehrfach beschrieben (50;51). Die dynamische Osteosynthesetechnik ist eine

neue Variante der subkapitalen Hallux valgus Osteotomien. Sie besteht aus einem neu

entwickelten Implantat zur Stabilisierung und einer modifizierten Chevron Schnittführung.

Dieses aktive Implantat leitet die Belastung des Vorfußes auf die Osteotomie weiter ohne

jedoch eine Verschiebung zu verursachen (50).

Abb. 21: Fotografische Darstellung des Stoffellamodells

Das Implantat, die Dynamische Kompressionsspange wird als Kraftträger zwischen den

Anteilen der Osteotomie eingesetzt, es wird eine Kombination aus innerer Schienung (50),


durch die intramedulläre Verankerung im Schaft des ersten Metatarsale (57) und dynamischer

Kompression erstellt (40). Durch diesen Umstand entsteht ein dynamischer Zuggurtungseffekt

(57).

Vor der Fixierung kann der Metatarsalkopf gedreht, gekippt und verschoben werden (um bis

zu einen Markraum) (50), im Gegensatz zu üblichen Fixierungen, welche eine Lateralisierung

um einen halben Markraum ermöglichen (57).

7.3.1 Indikation

Diese Methode stellt eine primär stabile Versorgung dar, bei der eine Korrektur in allen

Ebenen möglich ist. Das maximale Korrekturausmaß ist erreicht bei einem Intermetatarsal

Winkel von 24°.

Die Verwendung einer dieser Osteotomien ist die Grundvoraussetzung für die Fixierung mit

der Dynamischen Kompressionsspange:

• Osteotomie nach Hohmann,

• Osteotomie nach Kramer,

• Osteotomie nach Magerl,

• Osteotomie nach Mitchell,

• Osteotomie nach Wilson

• Modifizierte Chevron Osteotomie.

Eine fortgeschrittene Arthrose im Zehengrundgelenk oder eine Osteoporose als

Grunderkrankung stellen Kontraindikationen dar (57).


Die Grundlage dieser subkapitalen Osteotomie ist eine von Stoffella modifizierte Chevron

Osteotomie. Durch den nach distal offenen Winkel kann der Metatarsalkopf in allen Ebenen

korrigiert und in den Markraum eingestaucht werden (50).


Zur Darlegung des gesamten Operationsvorganges wird auf das Kapitel 7.1. verwiesen.


Die Schenkel der Winkelosteotomie treffen sich auf der Höhe der Schaftlängsachse, an der

Stelle, an welcher sie den Kreis schneidet, welcher um den Metatarsalkopf skizziert wird. Die

Schnittführung verläuft nach distal leicht ansteigend in einem 90°-120° Winkel tangential

zum Metatarsalkopfkreis. Der Schnitt ist mit einer oszillierenden Säge mit schmalen Blatt

durch zu führen (Siehe Abb.: 22 und 23).

Abb. 22: Darstellung des Osteotomiewinkels

Abb. 23: Ansatz des Sägeblatt

Die Lateralisierung des Metatarsalkopfes erfolgt mit einem Ende der Hebel-Tiefenlehre.


Abb. 24: Lateralisierung des distalen Osteotomieanteils

Die Repositionszange ermöglicht die Lagekorrektur des Metatarsalköpfchens.

Abb. 25: Einstauchen und Lagekorrektur mit der Repositionszange


7.3.4 Fixierung

Die Dynamische Kompressionsspange besteht aus einem Stahldraht mit 1,7 mm

Durchmesser, der spangenförmig gebogen ist (bajonettartig) und im mittleren Teil eine Öse

beinhaltet.

Abb. 26: Die Dynamische Kompressionsspange nach Stoffella

Die Öse dient der Fixierung des Metatarsalkopfes und wird an diesem mit einer 4mm

Kleinfragmentschraube angeschraubt. Diese Öse ist um einige Millimeter gegen den Rest der

Spange versetzt, entweder um 3, um 5 oder um 7 mm, dies eröffnet die Möglichkeit einer

starken Lateralisierung des distalen Anteils der Osteotomie.

Abb. 27: Variationen der Spange

Durch drehen des Implantats oder Schräglage kann eine Valgusfehlstellung oder

Pronationsfehlstellung ausgeglichen und eine Plantarisierung erreicht werden. Die Schenkel

der Spange sind gewellt (Reibschluß) und stehen bei Einbringung in den Markraum unter

Vorspannung (Spreizkraft) (50).


Nach dem Ausmessen der Tiefe des Markraumes und unter Berücksichtigung der

präoperativen Planung wird dann die geeignete Dynamische Kompressionsspange

ausgewählt.

Mit der Setzzange wird die Vorspannung der Spangenschenkel neutralisiert, durch

Kompression auf diese Anteile des Stahldrahtes. Dann wird die Spange in geplanter Position

in den Markraum eingebracht, bis zur letzten Spangenwellung.

Abb. 28: Positionierung der Spange

Mit einem Einschlaginstrument wird die Spange in ihre endgültige Position in den Markraum

vorgetrieben. Das Metatarsalköpfchen wird mit der Repositionszange gehalten und etwas

eingestaucht. Die Schraube, welche durch die Öse in den Metatarsalkopf eingebracht wird,

fixiert die Osteotomie. Der Verlauf der Schraube wird mit einem 2,4mm Spiralbohrer durch

die Öse der Spange vorgebohrt. Nachdem die Länge der benötigten Schraube ausgemessen

wurde, wird diese in den Metatarsalkopf hinein gebohrt. Vor dem Festdrehen des

Schraubenkopfes wird eine Unterlegscheibe eingebracht, um eine bessere Kontakthaftung zu

erreichen (57).


Abb. 29: Beziehung zwischen Spange, Schraube und Unterlegscheibe

Abb. 30: Endgültiger Sitz der Spange

Die Kraft, welche über den Vorfuß weitergeleitet wird, resultiert aus der Auflagereaktion

unter den Metatarsalköpfen und der plantaren Kraft der oberflächlichen

Verspannungsmechanismen. Diese resultierende Kraft verläuft physiologischer Weise durch

die Längsachse der Metatarsalen. Durch diesen Umstand tritt lediglich eine nach proximal

gerichtete Druckbeanspruchung auf.

Durch muskuläre Dysbalancen werden vermehrt tieferliegende Bänder beansprucht, ihr

proximaler Ansatz an den Metatarsalbasen kann eine Biegebeanspruchung der Metatarsalen

bewirken (51).

Die Biegekräfte werden durch das Implantat als Kraftleiter neutralisiert (50).



Sofort nach der Operation sind die Patienten in der Lage, den Vorfuß ohne Hilfsmittel voll zu

belasten, die anfangs angegebenen Schmerzen sind auf die Irritation des Weichteilapparates

zurückzuführen (50). Zunächst erfolgt die Mobilisation in einer Sandale mit weicher Sohle

(57). In der zweiten Woche sind diese Schmerzen deutlich gebessert und die meisten

Patienten in der Lage, einen Komfortschuh zu tragen. Eine Hallux valgus Nachtschiene kann

bis zur Metallentfernung die Weichteilheilung fördern (50).

Eine Röntgenkontrolle findet unmittelbar nach der Operation statt und vor der

Metallentfernung, welche in der fünften postoperativen Woche erfolgt. Dazu ist lediglich eine

Stichinzision unter Lokalanästhesie notwendig. Die Schraube wird herausgedreht und samt

der Unterlegscheibe entfernt, daraufhin wird die Kompressionsspange mit einer Spitzzange

aus dem Markraum des ersten Metatarsale extrahiert (57).

Das Großzehengrundgelenk bleibt uneingeschränkt, ein Zügelverband/

Vorfußentlastungsschuh ist nicht notwendig, wodurch sich die Rehabilitationszeit erheblich

verkürzt (50).

8 Material und Methode 59

8 Material und Methode

8.1 Material

Diese Studie soll neben der Findung von Thesen, den Ansatz und den theoretischen

Hintergrund für prospektive Patientenstudien geben. Die 26 Präparate dieser Studie stammen

von menschlichen Leichen, die in der Abteilung für Anatomie an der Ruhr-Universität-

Bochum der Wissenschaft zur Verfügung standen. Sie befanden sich zum Zeitpunkt der

Präparation zwischen ein und zwei Jahren in Formalingasen, nachdem sie zuvor mit einer

standardisierten Methode fixiert worden waren. Es wurden sowohl Großzehenstrahlen des

rechten, als auch des linken Fußes verwandt, wobei das Verhältnis ausgewogen ist. Auf Alter

und Geschlecht der Spender wurde weniger Wert gelegt, als auf die Hauptauswahlkriterien.

Insgesamt handelt es sich um 10 Präparate von männlichen Leichen und dementsprechend 11

Präparate von weiblichen Leichen im Durchschnittsalter von 82 Jahren. Das Alter der

Präparate schwankte zwischen 64 und 92 Jahren. Durchschnittlich wurde eine Dorsoflexion

von 38,91° im Metatarsophalangealgelenk vermessen im entspannten Zustand

(Normalstellung).

Als Hauptauswahlkriterien für die Aufnahme in diese Studie galten, Verformung der Achsen

des Präparates (Vermessung) und Zustand sämtlicher Muskeln, Bänder und Kapseln am

ersten Strahl. Diese Haltestrukturen sind eine der Grundlagen dieser Studie und sollten in

allen Präparaten gut erhalten sein.

Um eine homogene Modellserie zu erhalten, wurden nur Leichengroßzehenstrahlen verwandt,

die in einwandfreiem Zustand waren, ohne Austrocknungs- oder Fäulniszeichen. Zur

Wiedererkennung der einzelnen Präparate dient eine Leichennummer, die zusätzlich mit

Ziffern für die Osteotomieversorgung und einem Buchstaben für die Körperhälfte/

Entnahmeort versehen wurde.

8.2 Methode

8.2.1 Geplante Vorgehensweise

Vorversuche mit Rundhölzern


Vorversuche mit fünf menschlichen Präparaten

Vorbereitung und Durchführung der eigentlichen Messreihe:

• Entnahme und Präparation der Großzehen

• Fixierung der knöchernen Strukturen an den Angriffspunkten des Gelenksimulators

• Einspannung in den Simulator, Erzeugung des ersten Messwertes (N*cm)

• Versorgung des Präparates mit dem entsprechenden Osteotomie Verfahren

• Zweite Messung (N*cm)

8.2.2 Vorversuche mit Rundhölzern

Zunächst fanden Vorversuche an Rundhölzern mit 1,5 cm Durchmesser statt, die mit

medizinischem Synthesematerial versorgt worden waren. Die mechanische und digitale

Einstellung des Versuchsstandes wurde der Fragestellung dieser Studie anzupassen. Die

Überprüfung der Reliabilität wurde auf diese Weise gewährleistet, da das Ergebnis bei allen

Modellen gleich ausfiel. Ein Biegungsbruch des Holzes oder ein Abfall des gemessenen

Widerstandes bei einem erreichten Winkel von 9° bei den keilförmig zersägten Hölzern und

bei einem Winkel von 16° bei den stufenförmig zersägten Modellen (+-1°).

Vier Modelle mit der Schnittführung nach Chevron und drei Modelle mit der Schnittführung

nach Scarf vermessen wurden. Die Lage des Gelenkdrehpunktes wurde bei der Chevron-

Methode in die Spitze des V-förmigen Schnittes projiziert, bei den anderen Modellen wurde

dieser Punkt zwischen den beiden Schraubenköpfen angenommen. Der Abstand zwischen

diesen Gelenkdrehpunkten und dem Krafteinleitungspunkt, an dem der Arm die Kraft des

Motors auf das Modell übertrug, betrug bei beiden Methoden zwischen 27 und 28

Millimetern. Während dieser Phase wurde eine grobe Orientierung erzielt und die

Durchführung des Hauptteil genauer definiert.


Es wurde deutlich, dass die Einspannung der Präparate in die Versuchsanlage eine besondere

Bedeutung einnehmen sollten, da das Präparat während des Messvorganges lediglich in einer

Ebene gleichmäßig verformt werden sollte und dazu eine senkrechte Einspannung der

Präparathälfte oberhalb des Gelenkdrehpunktes zur Tischebene notwendig wurde.

Ein zweites Kriterium bei der Einspannung des Objekts war der Abstand zwischen

Gelenkdrehpunkt und dem Kirschner-Draht der Krafteinleitungsgabel, da nur dies eine

Garantie für eine konstante Länge des Hebelarmes sein konnte.

Abb. 31: Vorversuch mit Rundholz (Ansicht von frontal)


Abb. 32: Vorversuch mit Rundholz (Ansicht von der Seite)

Außerdem ließ sich beobachten, dass durch zeitlich unregelmäßige Verformungsschritte der

gemessene Widerstand absank.

8.2.3 Vorversuche mit fünf menschlichen Präparaten

An diese ersten Vorversuche schlossen sich weitere fünf biomechanische Messungen mit

menschlichen Präparaten an, die ebenfalls noch nicht mit in die Auswertung einflossen. Die

Präparation der Leichengroßzehenstrahlen wurde in dieser Phase erprobt und verfeinert, um in

der eigentlichen Messreihe einen gewissen Standard gewährleisten zu können.

8.2.4 Vorbereitung und Durchführung der Messreihen

• Entnahme und Präparation der Großzehen

Der erste Strahl wurde proximal des Os metatarsale I abgesetzt, wozu die Durchtrennung der

Ligg. tarsometatarsalia dorsalia und plantaria notwendig war. Zur weiteren Präparation wurde

die Cutis und das darunter liegende Fettgewebe abgelöst. Die darunter liegenden Muskeln

wurden Schicht für Schicht ein bis zwei Zentimeter von ihrer Ansatzstelle abgesetzt.


Die Präparate wurden bis auf das Periost freipräpariert, unter Schonung der Ligg. collateralia

und der Capsula articularis, da beide entscheidend zur Stabilität des Metatarsophalangeal

Gelenkes beitragen und eine Beschädigung die Ergebnisse verfälschen könnte.

• Fixierung der knöchernen Strukturen an den Angriffspunkten des Gelenksimulators

Die Basis des Os metatarsalia I wurde mit einer oszillierenden Säge dem Durchmesser eines

Kupferrohres angepasst. In diesem Kupferrohr wurde der Knochen dann mit medizinischem

Zement (CMW 200 Gentamicin Knochenzement) fixiert. Das Kupferrohr hatte dabei einen

Durchmesser von 25mm und eine Länge von 40mm für die Fixierung an der Basis des ersten

Metatarsalen. Ferner war das Rohrstück mit vier Ausfräsungen in vier verschiedene

Richtungen versehen, da sich nach den ersten Vorversuchen herausgestellt hatte, dass sich

ohne diese zusätzlichen Verankerungen des Zements im Kupferrohr das Modell mit dem

gesamten Zement im Metall verdrehte.

Dieser Schritt war notwendig, um eine gute Kontakthaftung zwischen dem Präparat und dem

Simulator zu gewährleisten bei der Einspannung der Metatarsalbasis.


Abb. 33: Vermessung des Präparates, Pfeil markiert Angriffspunkt der Krafteinleitung

Der Metatarsale musste mehrere Zentimeter (mehr als 25 mm) weit in Metall und Zement

verankert sein, um keinen neuen Freiheitsgrad entstehen zu lassen. Der distale Anteil des Os

metatarsale mußte noch weit genug überstehen, um ausreichend Platz für die Durchführung

des jeweiligen Osteotomieverfahrens zu bieten. Die Distanz vom Anfang des Kupferrohres

bis zum Gelenkdrehpunkt wurde mit 65 mm festgelegt.

Die Articulatio interphalangealis wurde ebenfalls durch ein Kupferrohr versteift, welches

einen Durchmesser von 15 mm hatte und keinerlei Ausfräsungen besaß. Die Ausfräsungen

waren nicht notwendig, da während der Messung Rohr, Zement und Knochen durch einen

Kirschnerdraht untereinander verbunden und am Versuchsstand mit der

Kraftübertragungsgabel fixiert waren. Damit die Bohrung für diesen Angriffspunkt mittig im

Kupferrohr zustande kam, musste die Distanz zwischen Gelenkdrehpunkt und

Rohrmittelpunkt 30 mm (siehe Pfeil in Abb. 33) betragen. Der Gelenkdrehpunkt wurde dabei


durch die Mobilisation des Gelenkes ermittelt und durch einen Metallzeiger im Versuchsstand

markiert. Dieser Zeiger hatte immer den gleichen Abstand zu diesem Kirschnerdraht, der die

Kraft vom Motor auf das Modell übertrug. Der Hebelarm blieb in seiner Länge konstant (wie

oben erwähnt). Aus diesem Grund wurde die Bohrung für diesen Draht erst im Versuchsstand

selbst vorgenommen. Der Durchmesser dieser Bohrung entsprach genau dem Durchmesser

des Drahtes, um eventuelle freie Beweglichkeit oder Blockierungen zu vermeiden.

• Einspannung in den Simulator, Erzeugung der ersten Messwerte (N*cm)

Im Anschluss an die so erfolgte Vorbereitung der Objekte wurde die physiologische Stabilität

der Aa. metatarsophalangeae vermessen und dokumentiert in einem Winkelbereich von der

vorgegebenen dorsoflexierten Normalstellung des jeweiligen Präparats bis zu 20,79°

zusätzlich. Die Dorsalflexion und andere individuelle Abweichungen erforderten ein

spezielles Einspannen bei den einzelnen Modellen. Der ursprüngliche Gelenkwinkel wurde

zuvor vermessen und durch ein Foto dokumentiert.

Bei der Einspannung wurde Wert darauf gelegt, dass der Strahlanteil oberhalb des Gelenks

senkrecht stand, um mit geringst möglicher Reibung den Weg zurück legen zu können. Der

Strahlanteil unterhalb des Gelenkes musste fest fixiert sein, um jegliche zusätzliche

Bewegung oder ein Ausweichen des Präparats vor der einwirkenden Kraft auszuschließen.

Die zeitliche Abfolge wurde manuell bestimmt und regelmäßig durch einen Knopfdruck

ausgeführt. Die Strecke, die pro Schritt überwunden wurde war zuvor definiert und

einprogrammiert worden, sie belief sich auf 0,99°. Dieser Wert entstand aus der Verrechnung

der einzelnen Zahnradschritte miteinander.

Der Kraftarm des Motors beschrieb also einen Kreisbogen und nahm dabei den Strahlanteil

oberhalb des Gelenkes mit, während der proximale Anteil fixiert blieb. Der Rechner ermittelte

den Wiederstand über die Strecke und die damit verbundene Zeit und gab dadurch die

Möglichkeit, Rückschlüsse über die Stabilität bzw. Flexibilität des Gelenkes zu ziehen.

Während der Messung wurde eine Relativbewegung, so vorhanden, auf einem am Kraftarm

fixierten Kreisbogen angezeigt. Bei Abweichungen von mehr als 5° konnte von einer falschen

Annahme des Gelenkdrehpunktes ausgegangen werden. Dies machten die Vorversuche

deutlich, in der eigentlichen Messreihe wurde der Wert 5° zwar einige Male erreicht, jedoch

nicht überschritten.


• Versorgung des Präparats mit dem entsprechenden Osteotomie Verfahren

Die so vermessenen Präparate wurden nun innerhalb von zwei bis vier Tagen mit einem der

drei zuvor vorgestellten Osteotomie Verfahren versorgt (entweder mit der Chevron-, Scarf-

oder Stoffella-Methode). Die Studie über die Chevron Osteotomie wurde noch einmal

unterteilt, wobei der Keilschnitt der gleiche blieb, aber eine Serie von Modellen mit zwei

Drähten fixiert wurde und im Anschluss daran mit diesen Präparaten noch eine zweite Serie

vermessen wurde mit einer Fixierung durch eine Schraube. Bei der erneuten Einspannung in

den Versuchsstand wurde die gleiche Einstellung und die Bohrungen vom ersten Durchgang

verwandt. Die Messung mit der Kirschner-Draht Fixierung übte keinen Einfluss auf die

Stabilisierung mit der Spongiosaschraube (2,7 mm) aus, kein Präparat aus der „Draht-Reihe“

zeigte einen plötzlichen Stabilitätsverlust, was für ein Ausbrechen der Fixierung sprechen

würde, auch wurde die Form des Osteotomieschnittes durch die Messung nicht verändert. Ein

gegenseitiges Beeinflussen dieser beiden Messreihen kann also ausgeschlossen werden. Die

Operationstechniken wurden nach den Beschreibungen in Kapitel 7 vorgenommen. Eine

Lateralisierung des distalen Osteotomieanteils von 3 mm wurde angestrebt und durchgeführt.

• Zweite Messung (N*cm)

Da keines der Modelle bei der Messung der physiologischen Stabilität einen

Widerstandsabfall angezeigt hatte, konnten alle Präparate weiter verwandt werden und mit der

vorgesehenen Osteotomie vermessen werden. Die Ablaufbedingungen (Schrittstrecke und

zeitliche Einteilung) wurden von den physiologischen Messungen übernommen, ebenfalls

übernommen wurde die Position des Objektes im Versuchsstand.

Bei größeren Veränderungen der Stellung von Präparatsteilen zueinander wurden sowohl

Fotos von der Einspannung in Neutralstellung, als auch von der Einspannung mit zum

Beispiel aufklaffendem Osteosynthesespalt angefertigt.

Während der Zeit zwischen den Messungen wurden die Präparate in einem Formalinbad

aufbewahrt, um einem Versteifen der Kapsel und der Bänder vorzubeugen.


Abb. 34: Einspannung eines Chevron Modells


Abb. 35: Endpositionsmessung des Chevron Modells mit Aufklappen des Osteotomiespaltes

8.3 Versuchsanlage

Eine für diese Studie geeignete Versuchsanlage war bereits beim Lehrstuhl für Allgemeine

Mechanik der Ruhr-Universität-Bochum vorhanden und konnte durch Änderungen im

Bereich der Steuerungssoftware der Fragestellung angepasst werden.

Die Versuchsanlage kann man wie folgt unterteilen:

• Steuerungscomputer mit Steuerungssoftware

• Leistungsansteuerung für einen Schrittmotor

• Messwerterfassung


• Gelenkbewegungseinrichtung (Gelenksimulator) mit Schrittmotor, Schwenkgetriebe,

Messwertgeber, Einspann- und Ausrichtvorrichtung.

Das Zusammenarbeiten dieser Komponenten ist hier schematisch dargestellt.

Drucker

Computer

UPM 60

SDP 5-41

Gelenk-simulator

Abb. 36: Versuchsanlagenkomponenten

Die noch zu beschreibenden einzelnen Bauteile des Bewegungssimulators sind

funktionsgerecht in einem stabilen Stahlgerüst (1) eingebaut. Die technische Ausführung des

Simulators ist in Abb. 37 (technische Zeichnungen siehe Anhang) dargestellt. Die in dieser

Zeichnung verwendeten Einzelteilnummern werden in der vorliegenden Beschreibung, zur

besseren Orientierung, aufgeführt. Da in diesem Abschnitt keine Literaturangaben erwähnt

werden, sind jegliche Zahlen in Klammern Einzelteilnummern.


Abb. 37: Seitlicher Anblick der Versuchsanlage


Tab. 3: Bezeichnung der Einzelteile des Gelenksimulators

Nr. Bezeichnung

1 Rahmen

2 Aufbauträger für Antriebs- und Getriebeeinheit

3 Schrittmotorhalterung

4 Schrittmotor

5 Wechselrädergetriebe

6 Antriebswelle mit Flansch für Schwenkarm

7 Grundplatte für Ausrichtvorrichtung

8 Lagergehäuse für Antriebswelle

9 Bogenzahnkupplung

10 Drehmoment-Messrad

11 Verbindungsscheibe zwischen Zahnrad und Drehmoment-Messrad

12 Getriebeachse

13 Lagergehäuse für Getriebeachse

14 Träger für Winkelgeber

15 Stellkörper für Winkelgeber (Nullabgleich)

16 Inkrementeller Winkelgeber mit Analogausgang

17 Schwenkarm

18 Ankoppelbalken

19 Gelenkbolzen

20 Krafteinleitungsgabel

21 Gegengewicht

22 Klemmstück

23 Höhenverstellung

24 Basisplatte für Kreuztisch

25 Kreuztisch (Horizontalverstellung)

26 Untere Kugelpfanne für 3-achsiges Drehgelenk

27 Obere Kugelpfanne für 3-achsiges Drehgelenk

28 Klemmschrauben für Kugelgelenk

29 Gelenkkugel (Rotationsverstellung)

30 Basistisch für Versuchskörper

31 Fester Spannbacken


32 Loser Spannbacken

33 Spannschrauben-Bolzen

34 Einspannprofilstück (nach Bedarf angefertigt, nicht abgebildet)

35 Feststellschrauben für Spannbacken

36 Spannschrauben-Muttern

37 Verschiebeanschlag für Wechselrädergetriebe

Es folgen die Komponenten der Versuchsanlage einzeln beschrieben, wobei die ersten drei

Punkte nur stichwortartig abgehandelt werden:

8.3.1 Steuercomputer und Steuerprogramm

Der eingesetzte Computer ist ein handelsüblicher PC mit Pentium® II Prozessor. Über die in

diesem Rechner vorhandenen seriellen Schnittstellen (COM1; COM2) findet der

Datenaustausch zwischen Steuerungsprogramm und Leistungsansteuerung (COM1) sowie

zwischen Steuerungsprogramm und Messverstärker (COM2) statt.

Das Steuerungsprogramm kontrolliert den Ablauf des gesamten Versuchs mit dem

Probenkörper/ersten Strahl.

In der Reihenfolge der Ausführung sind dies:

• Festlegung der Schnittstellenparameter für den Datenaustausch

• Festlegen der Schrittmotorparameter für die Ausführung eines Winkelschritts

• Eingabe von Daten zur Kennzeichnung eines Versuchs

• Auslösen eines Winkelschrittes durch manuellen Tastendruck

• Auslösen einer Messwerterfassung

• Protokollieren eines Messwerts als Funktion des erreichten Winkels

• Beenden des Versuchs


8.3.2 Leistungsansteuerung des Schrittmotors

Das Gerät für die Leistungsansteuerung SDP 5-41 - ein Produkt der Firma Berger & Lahr -

hat folgende Aufgaben:

• Bereitstellung der elektrischen Energie für den Betrieb des Schrittmotors

• Umsetzen der vom Steuercomputer vorgegebenen Befehle in elektro-magnetische Impulse

zur Ausführung eines Winkelschritts gegen den Widerstand des Probenkörpers

(Antriebsmoment) in der gewünschten Winkelgeschwindigkeit

• Festhalten der erreichten Winkelposition des Schrittmotors gegen das vom Probenkörper

erzeugte Reaktionsdrehmoment (Haltemoment)

8.3.3 Messwerterfassung

Die Messwerterfassung wird mit einer Vielstellenmessanlage UPM60 - ein Produkt der Firma

Hottinger-Baldwin-Messtechnik durchgeführt. Das Gerät hat folgende Aufgaben:

• Bereitstellen eines für den verwendeten Messwertgeber (Momentenrad mit DMS-

Vollbrücke) geeigneten Messverstärkers

• Kalibrierung des Messverstärkers um eine zahlenrichtige Anzeige des Messsignals zu

erhalten

• Nullabgleich ausführen

• Auslösen eines Messvorganges nach jedem Winkelschritt

• Ausgabe der Messwerte an den Steuerungscomputer

8.3.4 Gelenkbewegungssimulator

Dieser Teil der Versuchsanlage ist in zwei Funktionseinheiten einzuteilen.

Eine erste Einheit, die das jeweilige Präparat unter Berücksichtigung der Fragestellung im

einzigen noch beweglichen Gelenk verformt. Dabei handelt es sich um eine Bewegung in der

Ebene des Metatarsophalangealgelenkes, während des Messvorganges bewegt sich die


proximale Phalanxbasis auf dem fixierten Kopf des ersten Metatarsalen, gerade so wie dies

beim natürlichen Abrollvorgang durchgeführt wird.

In dieser Einheit befinden sich auch der Messwertgeber für das zu messende Drehmoment

sowie ein Winkelgeber zur Kontrolle der erreichten Winkelposition.

Die zweite Einheit erlaubt den fixierten unteren Teil des Präparates (proximaler Anteil des

Metatarsalen) beliebig auszurichten. Ziel der Ausrichtung ist es, das Präparat so einzustellen,

das erstens, die Wirkungslinie der eingeleiteten Kraft und der distale Strahlanteil aufeinander

senkrecht stehen, zweitens der angenommene Drehpunkt des Gelenks in der Drehachse des

Schwenkarms (17) liegt und drittens die Schwenkebene der Maschine und die Ebene der

Gelenkoberfläche parallel liegen.

Schwenkmechanismus

Als Antrieb für den Schwenkmechanismus dient ein Schrittmotor Typ RDM-5913/50B der

Firma Berger & Lahr (4). Bauartbedingt kann dieser Motor eine volle Umdrehung der

Motorachse durch 1000 einzelne Winkelschritte erreichen. Dabei ist er in der Lage in jeder

angefahrenen Winkelposition anzuhalten, auch gegen ein rückstellendes Moment. Auf der

Motorachse befindet sich ein Zahnrad (5. Teil 1) mit 30 Zähnen. Dieses steht im Eingriff mit

einem größeren Zahnrad (5. Teil 2) mit 120 Zähnen, welches auf einer zur Schrittmotorachse

parallelen Achse (12) befestigt ist. Diese Achse ist in einer Lagereinheit (13) durch zwei

Wälzlager reibungsarm und spielfrei geführt.

Die beiden Zahnräder stellen ein einfaches einstufiges Getriebe mit einem

Übersetzungsverhältnis von 4:1 dar, d.h. einerseits erfordert eine volle Umdrehung des

zweiten Zahnrades 4000 Winkelschritte vom Schrittmotor, andererseits ist das vom

Schrittmotor aufzubringende Drehmoment nur ¼ des für die Verformung erforderlichen

Drehmoments.

Das große Zahnrad überträgt die Drehbewegung über eine Bogenzahnkupplung (9) auf den

Schwenkarm. Zwischen Bogenzahnkupplung und großem Zahnrad befindet sich der, zur

Messung des im Getriebe wirkenden Drehmomentes, geeignete Messwertgeber (10)

(Momentenmessrad). Die Bogenzahnkupplung verhindert, das durch Fehler in der

Ausrichtung Getriebeachse - Schwenkarmwelle (6) Zwangskräfte auftreten, die wiederum ein

unerwünschtes Messsignal im Momentenmessrad erzeugen würden.


Die Übertragung der Drehbewegung von der Bogenzahnkupplung zum eigentlichen

Schwenkarm (17) erfolgt über eine zweifach gelagerte Welle (6;8). Diese Anordnung ist

reibungsarm und weitgehend spielfrei. Die Verbindung des Versuchskörpers mit dem

Schwenkarm wird durch den Ankoppelbalken (18) hergestellt. Der Ankoppelbalken steht auf

dem Schwenkarm senkgerecht und ist auf diesem in radialer Richtung zu verschieben. Durch

diese Verschiebemöglichkeit kann der Schwenkradius im Bereich 0 bis 150 mm stufenlos

eingestellt werden. Bei den vorliegenden Versuchen wird ein Schwenkradius von 30 mm

eingestellt. Die Länge des Ankoppelbalkens ist so gewählt, dass die Einspann- und

Ausrichtvorrichtung mit dem eingespannten Probekörper den Bewegungsablauf während des

Versuches nicht behindert. Als Massenausgleich ist das verschiebbare Gegengewicht (21)

vorgesehen. Am Ende des Ankoppelbalkens ist mit Hilfe eines Klemmstückes (22) ein

Gelenkbolzen (19) befestigt. Die Achse dieses Bolzens liegt parallel zur Achse des

Ankoppelbalkens mit einem Abstand von 30 mm. Auf dem Gelenkbolzen befindet sich die

Krafteinleitungsgabel (20), die sich somit relativ zum Schwenkarm frei drehen kann. Die

Notwendigkeit dieser freien Bewegungsmöglichkeit wird bei der Beschreibung der Kinematik

des Versuchskörpers näher erläutert. Zur Kontrolle der Relativdrehung zwischen

Krafteinleitungsgabel und Ankoppelbalken bzw. Klemmstück ist eine einfache

Winkelmesseinrichtung vorgesehen. Anbringung und Wirkungsweise dieser

Winkelmesseinrichtung ist auf Abb. 38 zu sehen. Zur Überprüfung, ob der angenommene

Drehpunkt des Zehenwurzelgelenks in der Drehachse des Schwenkarms liegt, ist ein

verschiebbarer Zeiger am Gelenkarm angebracht. Anbringung und Wirkungsweise sind

ebenfalls aus Abb. 38 zu ersehen.


Abb. 38: Winkelmesser und Drehzentrumsanzeiger

Ausricht- und Einspanneinheit

Um einen Körper in jede beliebige Lage zu bringen, hier als Ausrichtung bezeichnet, sind

Verstellmöglichkeiten in allen 6 Freiheitsgraden (3 Verschiebungen und 3 Rotationen)

erforderlich. Um dies in einer für diesen Versuch ausreichenden Weise zu erreichen, werden

drei Verstelleinheiten, die übereinander angeordnet auf der Grundplatte (7) befestigt sind,

eingesetzt.

• Vertikale Verstellmöglichkeit

Die untere Einheit dient der Höhenverstellung. Sie besteht aus zwei parallel angeordneten

Keilen, welche eine schiefe Ebene bilden auf der eine schlittenförmige Tischkonstruktion


auf- und abgleiten kann (23). Die Verstellung erfolgt über eine Gewindespindel, welche

über eine Handkurbel angetrieben wird. Von der Mittelstellung des Schlittens auf der

schiefen Ebene ausgehend ist eine Höhenverstellung von +/- 40 mm möglich. Die exakte

Führung des Schlittens auf der schiefen Ebene wird infolge Formschluss zwischen Kufe

und schiefer Ebene erreicht (Nut und Feder). Die eingestellte Position lässt sich durch

Klemmschrauben fixieren.

Die Besonderheit dieser Höhenverstellung bringt es mit sich, dass bei jeder Veränderung

der Höhe auch eine Veränderung in eine der beiden horizontalen Richtungen erfolgt. Dies

muss dann durch eine entsprechende entgegengesetzte horizontale Verschiebung

ausgeglichen werden.

• Horizontale Verstellmöglichkeit

Die mittlere Einheit dient der Verstellung in der horizontalen Ebene und ist auf der

Tischplatte (24) der Vertikalverstellung montiert. Sie besteht aus zwei übereinander

angeordneten Verschiebeeinheiten deren Verschieberichtungen rechtwinklig zueinander

stehen. Eine solche Anordnung nennt man Kreuztisch (25). Die Verstellung jeder der

beiden Richtungen erfolgt ebenfalls über eine Gewindespindel, welche über eine

Handkurbel angetrieben wird. In jeder der beiden horizontalen Richtungen ist, ausgehend

von der Mittelstellung, eine Verstellung von +/- 50 mm möglich. Die exakte und spielfreie

Führung der Gleitbahnen wird auch hier durch besondere Formgebung

(Schwalbenschwanzführung) erreicht. Eine Fixierung der eingestellten Position erfolgt

ebenfalls durch Feststellschrauben.

• Rotatorische Verstellmöglichkeit

Oberhalb der horizontalen Verstelleinheit ist ein Kugelgelenk aufgebaut, welches

Schwenkbewegungen (Rotationen) um beliebige Achsen zulässt. Diese Einheit besteht aus

zwei Kugel-Halbschalen (26;27), die eine Kugel (29) mit gleichem Durchmesser

umschließen. Fest mit der Kugel verbunden ist der eigentliche Aufspanntisch (30) für das

Präparat. Die zwei Kugel-Halbschalen können gegeneinander mit drei Schrauben (28)

verspannt werden. Auf diese Weise lässt sich die Kugel bzw. der mit ihr verbundene

Aufspanntisch innerhalb eines Kegels mit dem Öffnungswinkel von ca. 90° schwenken

und in der gewünschten Lage durch Reibschluss fixieren. Die untere Halbschale (26) ist

fest mit dem Kreuztisch verbunden und macht daher alle durch die unteren beiden

Einheiten ausgeführten Verschiebungen mit.


• Aufspanneinheit

Die Aufspanneinheit dient der festen Einspannung des Präparates. Sie besteht aus dem

o.g. Aufspanntisch (30) und zweier Spannbacken (31;32). Diese Spannbacken sind durch

ihre Formgebung dazu geeignet, zylindrische Körper mit einem Durchmesserbereich von

15 mm bis 40 mm so zu spannen, dass die Zylinderachse senkrecht auf der Tischebene zu

stehen kommt. Im Aufspanntisch sind zwei parallel laufende T-Nuten vorhanden, in denen

angepasste Nutensteine eingesetzt sind. Die Nutensteine können in den T-Nuten zunächst

verschoben werden. Eine der beiden Spannbacken ist mit zwei Spannschrauben (35) und

zwei Nutensteinen auf dem Aufspanntisch festgesetzt. Die Position dieser festen

Spannbacke (31) ist so zu wählen, dass die Achse des unteren zylinderförmigen

Einspannteils des Präparates durch den Mittelpunkt der o.g. Kugel (29) geht. Die zweite,

zunächst lose Spannbacke (32), wird gegen das Präparat geschoben. Mit zwei parallel zum

Aufspanntisch wirkenden Spannschrauben (33;36) werden die Spannkräfte aufgebracht.

Zusätzlich wird die lose Backe mit zwei Schrauben und den zugehörenden Nutensteinen

auf den Aufspanntisch gepresst. Das Präparat ist jetzt auf dem Tisch fixiert.

9 Ergebnisse 79

9 Ergebnisse

Die verschiedenen Gruppen, welche jeweils einem Osteotomieverfahren zugeordnet wurden,

erreichten sowohl in der physiologischen Messreihe als auch in der postpräparativen

Messreihe unterschiedliche Widerstandswerte beim maximal gemessenen Winkel von 20°

Dorsalflexion.

Tab. 4: Messreihe der Scarf Osteotomie

Präparate physiol. Max. osteosynth. Max

29.98 r 88,60 107,31

29.98 l 78,74 28,31

04.99 l 7,42 7,74

03.99 r 127,47 77,37

03.99 l 38,23 6,21

06.99 r 456,95 75,91

05.99 r 85,59 25,13

Diese Gruppe wurde der Scarf Osteotomie zugeordnet.

Tab. 5: Messreihe der Chevron Osteotomie mit Kirschner-Draht Fixierung


06.98 l 140,57 22,82

15.98 r 118,55 35,13

15.98 l 184,92 28,01

24.98 l 67,39 7,93

87-.8 r 268,82 41,02

23.98 r 25,43 6,34

28.98 l 61,77 22,77

Die zweite Staffel der Messreihe wurde nach der Chevron Osteotomie behandelt und mit

einem Kirschner Draht fixiert.

9 Ergebnisse 80

Tab. 6: Messreihe der Chevron Osteotomie mit Schrauben Fixierung


06.98 l 140,57 72,18

15.98 r 118,55 23,20

15.98 l 184,92 171,26

24.98 l 67,39 41,88

87-.8 r 268,82 196,02

23.98 r 25,43 16,26

28.98 l 61,77 46,20

Die Osteotomie blieb die selbe wie bei der Gruppe zuvor, doch die Fixierung wurde durch

eine Schraube vorgenommen.

Tab. 7: Messreihe der modifizierten Chevron Osteotomie mit Dynamischer

Kompressionsspangen Fixierung nach Stoffella


01.99 r 32,96 15,43

01.99 l 60,46 3,28

02.99 r 62,34 19,11

02.99 l 33,41 16,59

06.98 r 98,25 14,22

14.98 r 227,34 16,59

14.98 l 92,26 6,72

Bei dieser Operation blieb die Sägeschnittführung nicht die gleiche, sondern wurde

modifiziert wie im siebten Kapitel beschrieben. Die Osteotomieanteile wurden durch die

Dynamische Kompressionsspange nach Stoffella verbunden.

Bei der Analyse der Tabellen wird deutlich, wie stark die Werte variieren, auch innerhalb

einer Gruppe, bei einem Verfahren. Deshalb sollte man diese beiden gemessenen

Widerstandswerte zueinander in Beziehung setzen.

9 Ergebnisse 81

Daher werden in diesem Abschnitt die Ergebnisse so vorgestellt, dass das Verhältnis

physiologisches Objekt zu dem Objekt mit Osteosyntheseversorgung stets schon

berücksichtigt ist.

Am einfachsten ist dies möglich durch die Angabe in Prozentzahlen. Der Prozentsatz der

ursprünglichen Stabilität wird aufgezeichnet, der nach Zersägung und Fixierung noch erreicht

wurde, bei einem maximal gefahrenen Winkel von 20°. Diese Betrachtungsweise ergibt für

die mit der Scarf Osteotomie versorgten Präparate Werte von maximal 121,1% (also eine

zusätzliche Verfestigung) bis minimal 16,2%. Im Mittel bedeutet das eine prozentual

erreichte Stabilität nach der Osteosynthese von 54,89%. Eine andere Möglichkeit diese Werte

auszudrücken ist, sie in dieser Formel darzustellen:

Ln (Messwert physiologisch/Messwert osteosynthetisch) (01)

In dieser Formel werden beide Messwerte in Beziehung zu einander gesetzt, und zusätzlich

werden die positiven Ausreißer näher an das Gruppenmittel herangezogen. Besonders

„instabile Werte“ werden in ihrer Tendenz noch weiter bestärkt. Für die Scarf Gruppe ergeben

sich daraus Werte von –0,1915 bis 1,8174, wobei besonders niedrige Zahlen eine hohe

Stabilität ausdrücken. Im Mittel errechnet sich ein Wert von 0,8751.

Tab. 8: Verrechnungswerte der Scarf Messreihe nach der Formel 01

Kennzeichnung Prozentuale Stabilität

Ln(physio./osteosynth.)

Präparat 1: 29.98 r 121,1 -0,1915

Präparat 2: 29.98 l 35,95 1,0229

Präparat 3: 04.99 l 104,3 -0,0422

Präparat 4: 03.99 r 60,7 0,4992

Präparat 5: 03.99 l 16,2 1,8174

Präparat 6: 06.99 r 16,6 1,7950

Präparat 7: 05.99 r 29,36 1,2255

Dies sieht in eine Graphik umgesetzt wie folgt aus:

9 Ergebnisse 82

Scarf Osteotomie

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

Präparate

ln (M

ax. p

rä- z

u po

stop

erat

iv)

Einzelergebnisse -0,192 1,023 -0,042 0,499 1,817 1,795 1,226Gruppenmittelwert 0,875 0,875 0,875 0,875 0,875 0,875 0,875Gesamtmittelwert 1,385 1,385 1,385 1,385 1,385 1,385 1,385

1 2 3 4 5 6 7

Abb. 39: Ergebnisgraphik der Scarf Messreihe

Der Gruppenmittelwert (Gruppenµ) liegt deutlich unter dem Gesamtgruppenmittelwert, wobei

in diesem Rechenverfahren Ln (Maximales Ergebnis prä- zu postoperativ) eine hohe Stabilität

durch niedrige Werte ausgedrückt wird.

Die Messreihe, in welcher Präparate mit der Chevron Osteotomie versorgt und anschließend

durch eine Schraube fixiert wurden, zeigte eine durchschnittliche prozentuale Stabilität

postoperativ von 37,52%. Insgesamt bewegten sich die Werte zwischen 80,43% maximaler

Stabilität und 7,39% als Präparat mit der geringsten Stabilität nach Osteosynthese. Drei

Präparate aus dieser Reihe liegen mit ihrem Einzelergebnis über dem Gruppenmittelwert, vier

Werte liegen darunter.

Bei der Anwendung des logarithmischen Rechenverfahrens ergibt sich Werte von 0,9714 bis

1,3780. Der Mittelwert der verrechneten Ergebnisse beläuft sich auf 1,3206.

9 Ergebnisse 83

Tab. 9: Verrechnungswerte der Chevron Messreihe mit Schraubenfixierung



Präparat 1: 06.98 l 48,65 0,7204

Präparat 2: 15.98 r 80,43 1,2433

Präparat 3: 15.98 l 7,39 2,6054

Präparat 4: 24.98 l 37,85 0,9714

Präparat 5: 87-.8 r 27,08 1,3063

Präparat 6: 23.98 r 36,06 1,0199

Präparat 7: 23.98 l 25,21 1,3780

Die Schwankungen der Einzelergebnisse werden in einer Graphik besonders deutlich:

Chevron Osteotomie mit Schraubenfixierung

0

1

2

3

Präparate

ln (M

ax. p

rä- z

u po

stop

erat

iv)

Einzelergeb. 0,7204 1,2433 2,6054 0,9714 1,3063 1,0199 1,378

Gruppenµ 1,3207 1,3207 1,3207 1,3207 1,3207 1,3207 1,3207

Gesamtµ 1,3847 1,3847 1,3847 1,3847 1,3847 1,3847 1,3847

1 2 3 4 5 6 7

Abb.40: Ergebnisgraphik der Chevron Messreihe mit Schraubenfixierung

Wobei die Schwankungen zwischen Gruppen- und Gesamtmittelwert (µ) geringer ausfallen,

als bei der Scarf Serie.

Als dritte Reihe sollen die Ergebnisse der mit Kirschner-Draht befestigten Chevron

Osteotomie vorgestellt werden. Die prozentuale Stabilität schwankte zwischen 11,77% und

9 Ergebnisse 84

36,86%, für den Gruppenmittelwert ergibt dies eine Reststabilität von 21,4% nach der

Drahtfixierung, wobei drei der Präparate ein höhere Prozentangabe erreichen. Umgerechnet

ergeben sich ln-Werte von 0,9979 minimal bis 2,1398 maximal. Der Mittelwert dieser Gruppe

lautet: 1,6183.

Tab. 10: Verrechnungswerte der Chevron Messreihe mit Kirschner-Drahtfixierung



Präparat 1: 06.98 l 16,23 1,8180

Präparat 2: 15.98 r 29,63 1,2162

Präparat 3: 15.98 l 15,14 1,8873

Präparat 4: 24.98 l 11,77 2,1398

Präparat 5: 87-.8 r 15,26 1,8799

Präparat 6: 23.98 r 24,93 1,3890

Präparat 7: 23.98 l 36,86 0,9979

Graphisch dargestellt wird der Unterschied zwischen dem Gesamtmittelwert und diesem

Gruppenmittelwert deutlich:

9 Ergebnisse 85

Chevron Osteotomie mit Drahtfixierung

0

1

2

3

Präparate

ln (M

ax. p

rä- z

u po

stop

erat

iv)

Einzelergeb. 1,818 1,2162 1,8873 2,1398 1,8799 1,389 0,9979

Gruppenµ 1,6183 1,6183 1,6183 1,6183 1,6183 1,6183 1,6183

Gesamtµ 1,3847 1,3847 1,3847 1,3847 1,3847 1,3847 1,3847

1 2 3 4 5 6 7

Abb.41: Ergebnisgraphik der Chevron Messreihe mit Kirschner-Drahtfixierung

Auch bei dieser operativen Methode liegt der Mittelwert aller Gruppen zusammen genommen

sehr dicht bei diesem Gruppenmittel.

Bei der letzten Messreihe handelt es sich um Großzehenstrahlen, welche mit einer

modifizierten Chevron Osteotomie versehen wurden und im Anschluss daran eine

Dynamische Kompressionsspange nach Stoffella zur Fixierung erhalten haben. Zunächst die

prozentualen Werte: Der Mittelwert beträgt 22,31%, bei einem niedrigsten Wert von 0,002%

und einem Maximum an erreichter Reststabilität von 49,65%. Drei der Einzelergebnisse

überschreiten den Mittelwert der Gruppe deutlich. Bei der Erstellung der Beziehung zwischen

prä- und postoperativem maximal erreichbarem Widerstand bei maximal ausgeführtem

Winkel, ergeben sich Werte von 0,7 bis 2,9141 und ein Gruppenmittelwert von 1,8150.

9 Ergebnisse 86

Tab. 11: Verrechnungswerte der modifizierten Chevron Messreihe mit Dynamischer

Kompressionsspangenfixierung



Präparat 1: 01.99 r 46,81 0,7589

Präparat 2: 01.99 l 0,002 2,9141

Präparat 3: 02.99 r 30,65 1,1823

Präparat 4: 02.99 l 49,65 0,7

Präparat 5: 06.98 r 14,47 1,9328

Präparat 6: 14.98 r 7,3 2,6176

Präparat 7: 14.98 l 7,28 2,6195

In einer Graphik stellen sich diese Werte wie folgt dar:

Modifiziete Chevron Osteotomie mit Dynamischer Kompressionsspange (Stoffella)

0

1

2

3

Präparate

ln (M

ax.p

rä- z

u po

stop

erat

iv)

Einzelergeb. 0,7204 1,2433 2,6054 0,9714 1,3063 1,0199 1,378Gruppenµ 1,8179 1,8179 1,8179 1,8179 1,8179 1,8179 1,8179Gesamtµ 1,3847 1,3847 1,3847 1,3847 1,3847 1,3847 1,3847

1 2 3 4 5 6 7

Abb. 42: Ergebnisgraph der modifizierten Chevron Messreihe mit Dynamischer

Kompressionsspangenfixierung

Bei dieser Methode divergieren die Mittelwerte stark, wobei der Gruppenmittelwert den

Gesamtmittelwert übersteigt.

10 Auswertung 87

10 Auswertung

10.1 Geplante Auswertung

Eine Hierarchische Testprozedur wurde zur Auswertung des Ergebnisteils geplant und

vorgenommen.

• Der erste Schritt dieser Planung beinhaltete eine Varianzanalyse mit Hilfe des SPSS-

Statistikprogramms. Als Wert zur Signifikanzprüfung wurde festgelegt a=0,05

• Falls durch den ersten Schritt eine Signifikanz bewiesen werden kann, folgt der zweite

Schritt in Form eines paarweisen/gruppenweisen t-Tests zur Ermittlung signifikanter

Unterschiede zwischen den Gruppen

Aufgaben der Varianzanalyse sind:

• Berechnung des Gruppenmittelwerts „µg“ für die einzelnen Verfahren, µgScarf, µgChD

(Chevron mit Draht-Fixierung), µgChS (Chevron mit Schrauben-Fixierung) und als

vierten Wert µgStoffella

• Berechnung der Differenzen der Einzelergebnisse innerhalb einer Messgruppe zu dem

jeweiligen Gruppenmittelwert

• Berechnung des Mittelwerts aller verwendeten Präparate „µa“

• Korrelation der verschiedenen Gruppenmittelwerte mit dem Gesamtmittelwert

• Die errechneten Differenzen der Einzelergebnisse zum jeweiligen Gruppenmittelwert µg

und der einzelnen Gruppenmittelwerte µg zum Gesamtmittelwert µa werden verglichen.

Dies ist der, für die Signifikanz, wichtigste Schritt.

Schwanken die Einzelergebnisse einer Gruppe sehr stark, sind die Abweichungen vom

Gruppenmittelwert sehr hoch, sind diese Abweichungen ebenso groß wie die Abweichung des

Gruppenmittelwertes vom Gesamtmittelwert, handelt es sich eher um einen Zufall, als um ein

signifikantes Ergebnis. Liegen die Einzelwerte eines Osteotomieverfahrens sehr dicht bei

einander, also folglich dicht am Gruppenmittelwert µg und divergieren Gruppen- und

Gesamtmittelwert erheblich von einander, so liegt mit großer Wahrscheinlichkeit ein

10 Auswertung 88

signifikanter Unterschied dieser Gruppe zu den anderen Gruppen vor. Wenn der Wert a=0,05

unterschritten wird, ist die Signifikanz gesichert.

10.2 Durchgeführte Auswertung

In den verwendeten Auswertungstabellen wurde mit den im Ergebnisteil angegebenen Werten

gerechnet. Für die Varianzanalyse war es wichtig, das das Verhältnis der Messwerte vor der

Osteosyntheseversorgung zu den Messwerten nach der Versorgung in einem Subtraktionsterm

ausgedrückt werden kann. Nur unter dieser Voraussetzung kann das Statistikprogramm eine

Signifikanz ermitteln. Angewandt wurde deshalb das mathematische Gesetz, nach welchem

man ein Verhältnis zweier Werte zu einander auch in einer Subtraktion ausdrücken kann. Dies

ist der Fall für:

ln(prä-/postoperativ)=ln(präoperativ)-ln(postoperativ) (01)

Dieses Rechenverfahren verzieht die Ergebnisse. Sehr stabil gemessene Werte (im extremsten

Fall: Ausreißer nach oben) werden näher an den Gruppenmittelwert herangeführt. Niedrige

Werte im Koordinatensystem werden noch weiter nach links verzogen. Diese Verzerrung

kann jedoch für nennenswerte Stabilitätsunterschiede vernachlässigt werden. Auffällig wird

sie, wenn man die prozentualen Stabilitätsmittelwerte gegeneinander verrechnet, und im

Anschluss daran die erreichten Gruppenmittelwerte nach der oben beschriebenen Methode

aufführt:

Tab. 12: Vergleich der prozentualen Stabilität im Mittel der verschiedenen Verfahren

Verfahren Erreichte Reststabilität

Scarf-Osteotomie 54,89%

Chevron-Osteotomie mit Schraubenversorgung 37,52%

Chevron-Osteotomie mit Drahtversorgung 22,31%

Osteotomie mit Stoffella Spangenversorgung 21,40%

10 Auswertung 89

Tab. 13: Vergleich der nach (01) errechneten Werte im Mittel der verschiedenen Verfahren

Verfahren Verhälnis

Scarf-Osteotomie 0,8751

Chevron-Osteotomie mit Schraubenversorgung 1,3206

Chevron-Osteotomie mit Drahtversorgung 1,6183

Osteotomie mit Stoffella Spangenversorgung 1,8150

Je größer der Messwert nach der Osteosynthese ausfällt (im Nenner), umso kleiner wird der

Ergebniswert. Besonders kleine Werte deuten also auf eine äußerst stabile

Osteotomieversorgung hin.

Ein Vergleich der Tabellen 12 und 13 zeigt eine veränderte Reihenfolge, welche durch das

Rechenverfahren entsteht. Jedoch liegen diese Werte so nah bei einander, dass sie als eher

gleichwertig eingestuft werden können.

Bei der Varianzanalyse ergab sich in Schritt fünf, durch welche Differenzen innerhalb der

Gruppe mit Differenzen der Gruppen untereinander in Beziehung gesetzt werden, ein Wert

von 2,24. Dieser wird zu dem eigentlichen P-Wert umgewandelt, der dann ergab, das a sich

auf 0,1091 beläuft. Damit liegt der ermittelte P-Wert für diese Studie über dem geforderten P-

Wert (0,05) für einen Signifikanzbeweis.

Die geplante hierarchische Auswertungsprozedur wird daher an dieser Stelle abgebrochen.

Ein t-Test zur Ermittlung der einzelnen signifikanten Unterschiede ist nicht mehr sinnvoll.

10 Auswertung 90

10.3 Varianzanalysetabelle

Tab. 14: Die vom Rechner erstellte Varianzanalysetabelle (die Zahlen in Klammern beziehen

sich auf die in 10.1 (Aufgaben einer Varianzanalyse) genannten Schritte)

Freiheitsgr. QS mittlere QS F-Wert P-Wert

Modell (4) 3 3,8184 1,2728 2,24(4/2) 0,1091

Fehler (2) 24 13,6161 0,5673

Gesamt 27 17,4345

Es liegt hier also keine Signifikanz vor, jedoch wird eine Tendenz deutlich, da bei zufälligen

Ergebnissen, also praktisch vier identischen Gruppen, die Gruppenmittelwertdifferenzen

geringer ausfallen würden und somit der P-Wert noch höher ansteigen würde. Bei einer

wesentlich gößeren Präparatezahl wird ein Signifikanznachweis sicherlich wahrscheinlicher.

Für den P-Wert von 0,05 muß also die zuvor gestellte Nullhypothese von

Ho: µScarf=µChS=µChD=µStoffella (02)

angenommen werden.

10.4 Der U-Test von Mann, Whitney und Wilcoxon

Dieser Test setzt weder eine Symmetrie noch eine Normalverteilung voraus. Es werden zwei

Mediane miteinander verglichen, wobei die Nullhypothese lautet: Ho: µ1=µ2. Bei dem

Vergleich der Gruppen untereinander ergeben sich folgende Werte:

Scarf-Chevron/Schraube: U=18

Scarf-Chevron/Draht: U=9

Scarf-Stoffella: U=11

Chevron/Schraube-Chevron/Draht: U=14

Chevron/Schraube-Stoffella: U=18

Chevron/Draht-Stoffella: U=24

10 Auswertung 91

Der kritische Wert für den U-Test bei einem Stichprobenumfang von 7 Objekten pro Gruppe,

bei alpha= 0,05 und einer zweiseitigen Fragestellung lautet: 8. Da alle Prüfgrößen die Zahl 8

überschreiten ist ein Unterschied der einzelnen Gruppen nicht gesichert. Die Scarf-Operation

und die Chevron-Operation mit Drahtfixierung weisen allerdings eine Prüfgröße auf, die dem

kritischen Wert sehr nahe kommt. Damit ist eine schlechtere Stabilität der Chevron Methode

mit Verdrahtung gegenüber der Scarf Methode sehr wahrscheinlich.

11 Diskussion 92

11 Diskussion

11.1 Osteotomie versus Weichteileingriff

Ein Eingriff, der lediglich auf die Weichteile beschränkt bleibt, unterliegt ebenfalls einer

strengen Indikationsstellung. Der Intermetatarsal Winkel darf 12° nicht überschreiten. Die

Korrekturmöglichkeiten dieser Art des Eingriffs enden an dieser Grenze (24). Den größten

Nutzen ziehen Patienten aus einem kombinierten Verfahren, in welchem eine stabile

Osteotomie durch einen Weichteileingriff ergänzt wird (14).

Für die Osteotomie liegt die Korrekturgrenze, vom einzelnen Verfahren abhängig, viel höher.

Bei der Chevron Osteotomie ist ein mittelschwer ausgeprägter Hallux valgus mit einem

Intermetatarsal-Winkel von 15° die obere Korrekturgrenze (2;9;49). Bei der Scarf Osteotomie

ist selbst die Korrektur von schwer wiegenden Hallux valgus Deformitäten möglich (33).

Ebenso verhält es sich für die modifizierte Chevron Osteotomie, für den Fall, dass sie mit

einer Dynamischen Kompressionsspange versorgt wurde. Der für die Korrektur maximal

erlaubte Intermetatarsal-Winkel beläuft sich auf 24° (57).

Die biomechanischen Korrekturmöglichkeiten der subkapitalen Osteotomien wird heftig

diskutiert. Die Literatur tendiert zur Osteotomie als Goldstandard in der Hallux valgus

Chirurgie. Dies liegt in der Tatsache begründet, dass die mediale Verschiebung von Gewicht

und Druckaufnahme während der Belastung der Fortbewegung, welche durch die Deformität

bedingt ist, durch eine Osteotomie behoben werden kann (28).

11.2 Stabilität einer Osteotomie

Die Stabilität der Osteotomie beeinflusst die postoperative Therapie deutlich, je instabiler die

Osteotomie, umso schwieriger wird die frühe Mobilisation und umso komplizierter die

Versorgung durch Stützverbände, Therapieschuhe oder die Einhaltung der vorgeschriebenen

Teilbelastung (50).

Bei stabiler Fixierung der knöchernen Anteile der Osteotomie kommt es zur primären

Knochenbruchheilung, bei mangelnder Stabilität im Osteotomiespalt treten Schubkräfte auf,

welche dann eine Überbrückung durch knöcherne Strukturen oder Callus verhindern. Die

Ausheilung wird verlangsamt (38).

11 Diskussion 93

Die Fixierung soll Instabilitäten vorbeugen, insbesondere die Rotation betreffende

Instabilitäten (10). Zu diesem Zweck sind einige Methoden entwickelt worden, die eine

Fixierung mit Kirschner-Draht, Schrauben, oder Spangen (Kompressionsspange) vorsehen

(49;50;57). Die Dynamische Kompressionsspange soll zusätzlich, oder sogar hauptsächlich

den Prinzipien der biologischen Knochenheilung genügen.(57)

11.3 Fehlerdiskussion

• Um die Veränderungen an den Präparaten, welche durch die Lagerung in

Formalingasen entstanden seien könnten zu berücksichtigen, wurden die einzelnen

unverletzten Großzehen zunächst in ihrem „physiologischen“ Zustand biomechanisch

vermessen. Dieser Messwert wurde dann in Beziehung gesetzt zu den Werten, welche

nach der Versorgung mit der entsprechenden Osteotomie ermittelt wurden.

Menschliche Präparate von nicht fixierten Leichen zu vermessen, wäre noch ein

weiterer Schritt um die Beeinflussung durch äußere Umstände auszuschließen. Die

Vermessung von nicht fixierten Leichenteilen ist aus hygienischer Sicht, gerade in

anderen Institutionen/Fakultäten nicht unproblematisch. Eine solche Studie wäre zum

Vergleich durchaus interessant.

• Ein schlechteres Abschneiden der Dynamischen Kompressionsspange mag dadurch

verursacht sein, dass das distale Osteotomiesegment bei Verwendung der Spange mit

3mm Ausstellung um 8mm versetzt wurde und bei Verwendung derjenigen mit 5mm

Ausstellung sogar um 10mm versetzt wurde. Dies ist in der Struktur der verwendeten

Klammern begründet. Bei den anderen Verfahren wurde eine Lateralisierung von

3mm angestrebt und durchgeführt. Dadurch wurde eine stabilere knöcherne Führung

gewähr leistet. Dieses verstärkte Versetzen zeigt sich deutlich im Ergebnisgraph dieser

Methode (Abb. 47). Durch die geringe Zahl an Präparaten konnte allerdings auf dieses

Ergebnis nicht verzichtet werden.

• Wie im Ergebnis- und Auswertungsteil beschrieben, ergibt diese Studie keine

Signifikanz zwischen den einzelnen Osteotomieverfahren und Fixierungsmethoden.

Eine Ursache für dieses Ergebnis ist die geringe Anzahl an Präparaten in dieser Studie,

von sieben Großzehenstrahlen pro Messreihe. Bei einem größeren Umfang der Studie

von bis zu 200 Präparaten pro Messreihe würde sich wahrscheinlich nicht nur eine

11 Diskussion 94

Tendenz, wie in dieser Studie, sondern eine Signifikanz zwischen mindestens zwei

Gruppen ergeben, da die Scarf Osteotomie besonders stabil zu sein scheint.

11.4 Tendenz

Bei einem größeren Umfang der Präparate wäre wahrscheinlich eine Signifikanz zu erwarten.

In dieser Studie jedoch ist lediglich eine Tendenz zu erkennen. Dies setzt voraus, dass der P-

Wert von 0,05 verschoben wird und nicht ausschließlich nach dem Signifikanzparameter zur

Beurteilung der Studie entschieden wird. Die Tendenz wird nachfolgend graphisch

dargestellt:

Vergleich der Gruppenmittelwerte zum Gesamtmittelwert

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

Operationsmethoden

Mitt

elw

erte

OP-Verfahren 0,875185714 1,6183 1,320671429 1,817885714

Gesamtmittelwert 1,3847 1,3847 1,3847 1,3847

Scarf ChevronD ChevronS Stoffella

Abb. 43: Vergleich der nach (01) errechneten Gruppenmittelwerte

Während beide Chevron-Osteotomieverfahren mit unterschiedlicher Fixierung (Schrauben,

Kirschner-Draht) und die modifizierte Methode mit der Dynamischen Kompressionsspange

nach Stoffella relativ dicht zusammen liegen, distanziert sich die Scarf Osteotomie in ihrer

Stabilität deutlich von den anderen Verfahren. Unter den einzelnen keilförmigen Osteotomien

stellen sich Differenzen der Mittelwerte von maximal 0,4972 ein.

11 Diskussion 95

Auch zum Gesamtmittelwert haben diese drei eher gleichwertigen V-Ostotomie-Methoden ein

anderes Verhältnis als die Scarf Methode. Die größte Differenz zum Gesamtmittelwert hat die

modifizierte Chevron Messreihe mit der Fixierung durch die Dynamische

Kompressionsspange nach Stoffella, mit einem Wert von 0,4331. Die Scarf Methode weicht

um 0,9427 vom Gesamtmittelwert ab.

Somit wird deutlich, dass die drei V-Ostotomie-Verfahren unabhängig von der Fixierung eine

gleichwertige Stabilität gewährleisten, wohingegen die Scarf Methode durch besondere

Stabilität überzeugen konnte.

12 Zusammenfassung 96

12 Zusammenfassung

Ziel der Arbeit war es vier verschiedene Osteotomien zur Korrektur des Hallux valgus mit

unterschiedlichen Fixierungen auf ihre Stabilität hin zu vergleichen. Zu diesem Zweck

wurden 21 menschliche Leichengroßzehenstrahlen, die im Zeitraum des Wintersemesters

1999/2000 an der Ruhr Universität Bochum zur Verfügung standen, präpariert. Die Zehen

wiesen keinen bis einen leichten Hallux valgus auf und waren durchschnittlich um 38,91°

dorsoflektiert. Die Messungen erfolgten in einer Versuchsanlage des Instituts für Allgemeine

Mechanik, welche den Abrollvorgang des ersten Strahls während der Fortbewegung

simulierte und den Widerstand, welchen das Präparat bot, festhielt. Es wurde lediglich ein

Winkelbereich von der Normalstellung des jeweiligen Präparates bis zu einem zusätzlichen

Winkel von 20,79° vermessen, da mit der vorgegebenen Dorsoflexion der einzelnen Präparate

so ein natürlicher Abrollwinkel entstand. Da diese Großzehen in Formalin fixiert worden

waren, wurden Messungen vor und nach der Osteotomieversorgung vorgenommen. Die

einzelnen Messwerte wurden dann zueinander in Beziehung gesetzt.

Es wurden zwei verschiedene Fixierungen der Chevron-Osteotomie verglichen, sowohl die

Schrauben, als auch die Kirschner-Draht-Fixierung. Daneben wurde eine Modifikation der V-

Osteotomie mit Fixierung durch eine Dynamische Kompressionsspange untersucht. Dabei

wurden die beiden ersten Verfahren mit den selben Präparaten durchgeführt. Desweiteren

wurde die Scarf Osteotomie mit zwei Schrauben zur Fixierung in diese Studie aufgenommen.

Es wurde jeweils eine Lateralisierung des distalen Osteotomieanteils unterschiedlichen

Ausmaßes, im Bereich zwischen 3 und 8 mm, vorgenommen.

Es konnte kein signifikanter Unterschied in der Festigkeit zwischen den verschiedenen

dreidimensionalen Korrekturosteotomien ermittelt werden, in der Tendenz erweist sich die

Scarf Osteotomie als stabiler, die anderen Methoden scheinen gleichwertig stabil zu sein. Im

Vergleich zur Ausgangssituation (unverletzter erster Metatarsalknochen) fand sich

naturgemäß ein erheblicher Unterschied.

13 Anhang 97

13 Anhang

Technische Zeichnung der Versuchsanlage (frontale Sicht)

13 Anhang 98

Technische Zeichnung der Versuchsanlage (seitliche Sicht)

13 Anhang 99

Technische Zeichnung der Versuchsanlage (Sicht von oben)

13 Anhang 100

Chevron-Osteotomie mit Schrauben Fixierung

13 Anhang 101

Scarf-Osteotomie mit zwei Schrauben

13 Anhang 102

Dynamische Kompressionsspangen Fixierung (seitliche Ansicht)

13 Anhang 103

Dynamische Kompressionsspangen Fixierung

13 Anhang 104

Röntgenbild der Chevron-Osteotomie mit Draht Fixierung

13 Anhang 105

Röntgenbild der Chevron-Osteotmie mit Schraube

13 Anhang 106

Röntgenbild der Scarf-Osteotomie

13 Anhang 107

Röntgenbild der modifizierten Chevron-Osteotomie mit Dynamischer Kompressionsspange

13.1 Überblick der Abbildungen mit Literaturquellen

Abb.01: Einfluss der europäischen Schuhmode auf die Chirurgie in Japan (52)

Abb.02: Einfluss der japanischen Schuhmode auf die einheimische Chirurgie (52)

Abb.03: Bandapparat des ersten Metatarsophalangeal Gelenkes (6)

Abb.04: Knöcherne Strukturen des Fußes (38)

Abb.05: Bewegungsausmaß der Gelenke des ersten Strahls (38)

Abb.06: Sesambeine und Muskelzüge aus plantarer Sicht (6)

Abb.07: Knochenbruchheilung, oben: Kontaktheilung, unten: Spaltheilung (38)

Abb.08: Querschnitt durch die Muskeln des ersten Strahls auf der Höhe der Sesambeine (6)

Abb.09: Vergl. der Position von Muskeln und Sesambeinen im physiologischen Zustand (6)

Abb.10: Vergl. der Position von Muskeln und Sesambeinen bei einem Hallux valgus (6)

Abb.11: Druckverteilungsgrafik (28)

Abb.12: Der Hallux valgus Winkel (12)

Abb.13: Der Intermetatarsal Winkel (12)

Abb.14: Subjektive Bewertungskala (7)

13 Anhang 108

Abb.15: Subjektive und objektive Anteile beinhaltende Bewertungsskala (20)

Abb.16: Methoden Übersichtstafel (4)

Abb.17: Fortsetzung Übersichtstafel (4)

Abb.18: Bewegungsspielraum(mm) zur Flexionskraft(N) (46)

Abb.19: Darstellung der Schrauben Fixierung (9)

Abb.20: Sägeschnittführung und Fixierung (33)

Abb.21: Fotografische Darstellung des Stoffellamodells (selbst angefertigt)

Abb.22: Darstellung des Osteotomie Winkels (57)

Abb.23: Ansatz des Sägeblattes (57)

Abb.24: Lateralisierung des distalen Osteotomie Anteils (57)

Abb.25: Einstauchen und Lagekorrektur mit der Repositionszange (57)

Abb.26: Die Dynamische Kompressionsspange nach Stoffella (57)

Abb.27: Variationen der Spange (57)

Abb.28: Positionierung der Spange (57)

Abb.29: Beziehung zwischen Spange, Schraube und Unterlegscheibe (57)

Abb.30: Endgültiger Sitz der Spange (57)

Abb.31: Vermessung eines physiologischen Präparates (selbst angefertigt)

Abb.32: Vorversuche mit Rundhölzern (seitliche Ansicht) (selbst angefertigt)

Abb.33: Vorversuche mit Rundhölzern (frontale Ansicht) (selbst angefertigt)

Abb.34: Einspannung eines Chevron Modells (selbst angefertigt)

Abb.35: Endpos.messung des Ch. Modells mit Aufklappen des Ost.spalts (selbst angefertigt)

Abb.36: Versuchsanlagenkomponenten (selbst angefertigt)

Abb.37: Seitlicher Anblick der Versuchsanlage (Techn.Zeichnung Maßstab 1:4)

Abb.38: Winkelmesser und Drehzentrumsanzeiger (selbst angefertigt)

Abb.39: Ergebnisgraph der Scarf Messreihe (selbst angefertigt)

Abb.40: Ergebnisgraph der Chevron Messreihe mit Schrauben Fixierung (selbst angefertigt)

Abb.41: Ergebnisgraph der Chevron Messreihe mit K.-Draht Fixierung (selbst angefertigt)

Abb.42: Ergebnisgraph der Chevron Messreihe mit Dynam. K.spange (selbst angefertigt)

Abb.43: Vergleich der nach (1) errechneten Gruppenmittelwerte (selbst angefertigt)

13 Anhang 109

13.2 Überblick der Tabellen mit Literaturquellen

Tab.01: Vergleich der Hallux valgus Winkel, bezogen auf drei Bevölkerungsgruppen (13)

Tab.02: Vergleich der Intermetatarsal Winkel, bezogen auf drei Bevölkerungsgruppen (13)

Tab.03: Bezeichnung der Einzelteile des Gelenksimilators (selbst angefertigt)

Tab.04: Messreihe der Scarf Osteotomie (selbst angefertigt)

Tab.05: Messreihe der Chevron Osteotomie mit K.-Draht Fixierung (selbst angefertigt)

Tab.06: Messreihe der Chevron Osteotomie mit Schrauben Fixierung (selbst angefertigt)

Tab.07: Messreihe der Chevron Osteotomie mit Dy. Kompr. Stoffella Fix. (selbst angefertigt)

Tab.08: Verrechnungswerte der Scarf Messreihe (selbst angefertigt)

Tab.09: Verrechnungswerte der Chevron Messreihe mit Schrauben Fix. (selbst angefertigt)

Tab.10: Verrechnungswerte der Chevron Messreihe mit K.-Draht Fix. (selbst angefertigt)

Tab.11: Verrechnungswerte der Chevron Messreihe mit Dy. Kompr. Fix. (selbst angefertigt)

Tab.12: Vergleich der prozentualen Stabilität im Mittel der versch. Verf. (selbst angefertigt)

Tab.13: Vergl. der nach (1) errechneten Werte im Mittel der versch.Verf. (selbst angefertigt)

Tab.14: Die vom Rechner erstellte Varianzanalysetabelle (Zahlen in Klammern beziehen sich

auf die in 10.1: Aufgaben der Varianzanalyse, genannten Schritte) (selbst angefertigt)

14 Literaturliste 110

14 Literaturliste

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15 Danksagung 116

15 Danksagung

Herzlichen Dank an Herrn PD Dr. med. R. Haaker, für die Bereitstellung des Themas dieser

Dissertation und die taktischen Motivationshilfen.

Herzlichen Dank an Herrn Lange und Herrn Mickley, für die freundliche Unterstützung im

Umgang mit der Versuchsanlage und der Allgemeinen Mechanik.

Herzlichen Dank an Ralf Wittor und Rainer Schulten, für die Hilfen im Umgang mit den

Bildern und dem Format dieser Arbeit.

Herzlichen Dank an meine Familie, für ihre Unterstützung und ihr Durchhaltevermögen mit

mir, während dieser Zeit.

Herzlichen Dank an Jochen Wittor, ebenfalls für sein Durchhaltevermögen, für zahlreiche

motivierende Gespräche und Rechenbeispiele.

16 Lebenslauf 117

16 Lebenslauf

Name Kerstin Keller,

Geboren 1977 in Bochum,

ledig,

Eltern Margarete Keller, geb.Lindberg

Werner Keller

Schulbildung

1983 – 1987 Grundschule:Josef-Schule

1987 – 1996 Gymnasium: Gym.-Wanne

in Herne

Abschluß: Allg. Hochschulreife

Studium

1996 – voraussichtlich 2002 Ruhr-Universität-Bochum

Medizinische Fakultät

Famulaturen

1999 St.Anna-Hospital in Herne

Orthopädische Klinik

2000 Allgemeinmedizinische Praxis

in Herne

2000 Korle-Bu-Teaching-Hospital

in Accra/ Ghana

Pädiatrie 2001 St.Josef-Hospital in Bochum

Orthopädische Klinik

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