Aus der Klinik für Chirurgie des Stütz- und Bewegungsapparates
Direktor:
Prof. Dr. med. Christian Jürgens
_________________________________________________________________
Bestimmung der Beeinflussung von Gangbild und plantarer Druckverteilung nach
Versteifungsoperation des oberen Sprunggelenkes – eine klinische Untersuchung
Inauguraldissertation
zur
Erlangung der Doktorwürde
der Universität zu Lübeck
- Aus der Sektion Medizin –
vorgelegt von
Katharina Lüth
aus Wismar
Lübeck 2013
2
1. Berichterstatter: Priv.-Doz. Dr. med. Arndt-Peter Schulz
2. Berichterstatter: Prof. Dr. med. Thomas Schiedeck
Tag der mündlichen Prüfung: 31.03.2014
Zum Druck genehmigt. Lübeck, den 31.03.2014
-Promotionskommission der Sektion Medizin-
3
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung………………………………………………………………………………5
1.1. Historische Entwicklung der Arthrodese…………………………………………..5
1.2. Die verschiedenen Arthrodeseverfahren………………………………………...12
1.2.1. externe Arthrodeseverfahren…………………………………………………...13
1.2.2. interne Arthrodeseverfahren……………………………………………………15
1.3. Ganganalyse………………………………………………………………………..18
1.3.1. Pedographie………………………………………………………………………19
1.4. Studienaufbau und Fragestellung/Zielsetzung der Studie……………………..24
2. Patientenkollektiv und Methode………………………………………………….26
2.1. Patientenkollektiv…………………………………………………………………..26
2.2. Klinische Nachuntersuchung……………………………………………………...32
2.2.1. Gespräch………………………………………………………………………….32
2.2.2. Klinische Untersuchung…………………………………………………………33
2.2.3. Radiologische Beurteilung………………………………………………………33
2.2.4 Bewertung der Untersuchungsergebnisse……………………………………..33
2.2.5. Ganganalyse mittels Baro – Pedographie…………………………………….34
2.3. Datenanalyse und Statistik………………………………………………………..41
2.3.1. Parameter der Baro-Pedografie………………………………………………..41
4
2.3.2. Statistische Auswertung…………………………………………………………43
2.3.3. Ethische Aspekte………………………………………………………………. 43
3. Ergebnisse……………………………………………………………………………44
3.1. Klinische Untersuchung……………………………………………………………44
3.2. Baro-Pedographie………………………………………………………………….46
3.2.1. Vergleich „krank“ vs. „gesund“………………………………………………….46
3.2.2. Vergleich „Kontrollgruppe“ vs. „kontralaterale Seite“………………………...57
3.2.3. Zusammenfassung der Ergebnisse der Baro-Pedografie…………………...62
4. Diskussion……………………………………………………………………………66
4.1. Schlussfolgerung…………………………………………………………………...75
5. Zusammenfassung………………………………………………………………….77
6. Literaturverzeichnis………………………………………………………………...79
7. Anhänge……………………………………………………………………………....85
7.1. Patientendatenbogen………………………………………………………………85
7.2. Kitaoka-Score………………………………………………………………………86
8. Danksagungen………………………………………………………………………88
9. Lebenslauf……………………………………………………………………………89
5
1. Einleitung
Die operative Versteifung eines Gelenkes wird als Arthrodese bezeichnet. Bei
ausgeprägten Arthrosen am oberen und unteren Sprunggelenk muss diese in
bestimmten Fällen als letzte Therapieoption durchgeführt werden. Ziel ist das
Erreichen der Schmerzfreiheit sowie eine Stabilisierung des Gelenkes in einer
bestmöglichen Position (Funktionsstellung). Um eine optimale Stellung, Funktion
sowie Voraussetzung zur Knochenheilung zu garantieren, muss in einigen Fällen
körpereigener Knochen eingesetzt werden, der zum Beispiel vom Beckenkamm
oder vom Schienbeinkopf des Patienten gewonnen werden kann. Diese autologe
Knochentransplantation führt sofort zu Knochenneubildung durch die
transplantierten Osteoblasten, weshalb sie für die Frakturheilung und Auffüllung
von Knochendefekten besonders geeignet ist [2].
Zunehmend erfolgt auch der Einsatz von Knochenersatzmaterialien zur
Defektauffüllung (Kalziumsulfat oder Kalziumphosphat) oder BMP (bone
morphogenetic proteins), die eine Knochenneubildung induzieren.
1.1. Historische Entwicklung der Arthrodese
Der Begriff Arthrodese, ein aus dem Griechischen abgeleitetes Kunstwort, vereint
die Begriffe „Gelenk“ und „Verbindung“ und lässt sich somit als „Gelenkbindung“
übersetzen. Er findet sich erstmalig 1888 in einem Bericht Otto Zinsmeisters,
eines Assistenten des Innsbrucker Chirurgen E. Albert. Dieser veröffentlichte 1877
als Erster einen Artikel mit dem Titel „Eine Kniegelenksresektion mit vollständiger
Naht und primärer Vereinigung“ [3], nachdem er diese Operation an einem
6
Patienten mit Kontraktur des Kniegelenkes nach Infektion vorgenommen hatte.
Damit war der Grundstein für ein neues therapeutisches Konzept, die operative
Gelenkversteifung, gelegt.
Er führte damit die bereits Mitte des 19. Jahrhunderts begonnenen Versuche
Langenbecks und Filkins fort, welche eine Versteifung des Kniegelenkes durch
Gelenkresektion und durch äußere Fixation ohne Eröffnung des Gelenkes
herbeizuführen versuchten [4].
Albert war es auch, der im Jahre 1879 die erste gezielte Versteifung des
Sprunggelenks herbeiführte [3, 5]. Seine erste Patientin war ein 14 - jähriges
Mädchen, bei dem aufgrund einer poliomyelitischen Lähmung mit Fußdeformität
die Knie- und Sprunggelenke beidseits versteift wurden.
Obwohl diese Operation damit schon seit mehr als 125 Jahren durchgeführt wird,
existieren noch immer keine standardisierten Therapieverfahren bezüglich der
Fixationstechnik und Operationsmethode. Es wurden zahlreiche Variationen von
Operationstechniken mit internen und externen Fixationsmethoden
vorgeschlagen[6-10]. Tabelle 1 und Abbildung 1 zeigen einige Möglichkeiten der
internen oder externen OSG-Arthrodese auf, wovon einige im darauffolgenden
Text nochmals erläutert und veranschaulicht werden.
7
Tabelle 1: interne und externe Operationsverfahren der Arthrodese
Interne Verfahren Externe Verfahren
Offen:
- 4-Schraubenarthrodese nach Zwipp
- Kombinierte Osteosynthese mittels Schrauben- und Platte (z.B. Verfahren nach Müller[11])
- Antegrader intramedullärer Kompressionsnagel[12]
Minimalinvasiv:
- Arthroskopisch assistierte Arthrodese[13]
Einige Beispiele:
- Charnley-Fixateur
- Calandruccio-Fixateur
- Hoffmann-Fixateur
- Ilizarov-Fixateur
Unter all diesen Verfahren haben sich bei der isolierten Versteifung des oberen
Sprunggelenks vor allem die zuerst von Charnley [14] beschriebene
Kompressionsarthrodese unter Einsatz eines Fixateur externe oder Ilisarov-
Ringsystems und die Schraubenkompressionsarthrodese durchgesetzt. Jedoch
hat sich keine herausragende, besonders sichere Methode etablieren können, was
auch im Vergleich zu anderen elektiven Eingriffen am Bewegungsapparat durch
eine höhere Komplikationsrate zum Ausdruck kommt[11]. Die häufigsten
Komplikationen nach Versteifungsoperationen des oberen Sprunggelenkes sind
nachfolgend in Tabelle 2 dargestellt.[15-18]
8
Abbildung 1: Verschiedene Arthrodeseverfahren [19]
Leider weist die Versteifungsoperation des oberen Sprunggelenks noch immer
Komplikationsraten von bis zu 60 % auf. Allerdings werden zu den möglichen
Komplikationen der OSG-Arthrodese sowie zu deren Häufigkeit in der Literatur
sehr uneinheitliche Angaben gemacht. Zu den Hauptkomplikationen der isolierten
Arthrodese des OSG gehören u.a. die Pseudoarthrose, Wundheilungsstörungen
und Knocheninfektionen [20-25]. Die einzelnen Techniken der Arthrodese sind in
Bezug auf die Komplikationen kaum zu vergleichen, da die
Untersuchungskollektive zu unterschiedlich sind. Unter den Spätfolgen spielen mit
bis zu 60% die Anschlussarthrosen der Nachbargelenke die größte Rolle, wobei
aber nur ca. 30% symptomatisch werden. Fuchs et al beschrieb sogar eine
9
Anschlussarthroserate von 88% im Subtalargelenk [26]. Bei 20% der
durchgeführten Arthrodesen kommt es zu einer mangelnden Durchbauung und
auch die Infektionsrate liegt mit 5-25% höher als bei anderen operativen Eingriffen
[21]. Tendenziell zeigen sich bei den externen Fusionstechniken höhere
Komplikationsraten, als bei den internen Verfahren [27].
Tabelle 2: Komplikationen der OSG-Arthrodese
So ist die Rate für postoperative Infekte bei externen Verfahren deutlich höher.
Einen maßgeblichen Anteil dazu tragen die meist oberflächlichen Pininfektionen
bei, die in seltenen Fällen zu komplizierten Osteomyelitiden exazerbieren können
[5, 28, 29]. Kalish et al beschrieben eine Infektionsrate pro Pin von 10% [17]. Die
Einteilung in Schweregrade nach Dahl mit der jeweiligen Therapieempfehlung
können der Tabelle 3 entnommen werden [17].
- Postoperative Infekte (Pininfekt, Weichteilinfekt, Osteomyelitis)
- Delayed union und Pseudarthrose
- Sekundärarthrosen in benachbarten Gelenken (USG, Chopart-Gelenk)
- Postoperative Wundheilungsstörungen
- Postoperative Fehlstellungen
- Stressfrakturen
- Materialbruch
- Läsionen von (Haut-)Nerven oder Gefäßen
10
Tabelle 3 Klassifikation der Pininfektion nach Dahl und Therapieempfehlung [17]
Grad Klinik Therapie
0 Haut reizlos, kein Sekret Keine
1 Leichte Hautrötung Keine
2 Deutliche Hautrötung, gelbliches Sekret
dreimal täglich Pinpflege, fakultativ orale Antibiose
3 Deutliche Hautrötung, Schmerz, putrides Sekret
Obligatorisch orale Antibiose
4 Putrides Sekret, erhöhte Strahlentransparenz
Pinentfernung, Antibiose intravenös oder oral
5 Sequestrierung Pinentfernung, Debridement des Pinkanals, obligatorisch intravenöse Antibiose
Diese hohen Komplikationsraten zeigen, dass es sehr schwer ist, der komplexen
Anatomie und Biomechanik des Sprunggelenkes gerecht zu werden. Das wird
auch dadurch bestätigt, dass in der OSG-Prothetik mittlerweile mehr als 30
verschiedene Prothesentypen entwickelt wurden.
Aufgrund der zahlreichen Nachteile einer Arthrodesen - Operation wie
• verzögerte/mangelnde knöcherne Durchbauung,
• lange Immobilisation,
• Revisionsoperationen,
• Entwicklung von Anschlussarthrosen
• deutlich verminderter Komfort
• Notwendigkeit einer orthopädischen Schuhversorgung
11
wird in den letzten Jahren zunehmend versucht, die Patienten nicht nur von ihren
Schmerzen zu befreien, sondern auch die Beweglichkeit im Gelenk mittels einer
Alloarthroplastik zu erhalten. Allerdings gestaltet sich die Versorgung des
Sprunggelenkes mittels einer Endoprothese deutlich schwieriger als
beispielsweise der mittlerweile etablierte Hüft- und Kniegelenkersatz. Der
Gelenkersatz des OSG erreicht zur Zeit noch nicht die guten Ergebnisse der Knie-
und Hüftgelenk–Alloarthroplastik [30] und kann die Arthrodeseoperation als
„golden standard“ nicht ablösen. Somit bleibt die Versteifung insbesondere bei
fortgeschrittenen degenerativen Veränderungen des Sprunggelenkes die Therapie
der Wahl. Ziele der Behandlung sind die Schmerzreduktion, die Wiedererlangung
der Stabilität und die Sicherung einer ausreichenden Mobilität.
Im BG Unfallkrankenhaus Hamburg zeigten sich bei der Aktendurchsicht die
posttraumatische Arthrose und die septische Gelenkdestruktion als häufigste
Indikation zur OSG-Arthrodese. Weitere Indikationen wie beispielsweise die
Spätfolgen der hereditären senso - motorischen Neuropathie (HSMN) und anderer
neurologischer Grunderkrankungen sind in Tabelle 4 aufgeführt [31].
Des Weiteren sind bei der Indikationsstellung zur OSG-Arthrodese Alter, Gewicht,
berufliche Tätigkeit, Allgemeinzustand (Operations- und Narkoserisiko) und die
persönlichen Ansprüche des Patienten zu berücksichtigen [11, 31-34]
12
Tabelle 4: Indikationen zur OSG-Arthrodese
Häufig
- Posttraumatische Arthrosis deformans
- (post-)infektiöse Arthrose
- Rheumatoide Arthritis
- Neuropathisch verursachte Fehlstellungen/Deformitäten
- Osteonekrose (häufig Talus)
Ferner
- Tumoren
- Primär degenerative Veränderungen
- Arthrosen sonstiger Äthiologie
1.2. Die verschiedenen Arthrodeseverfahren
Alle heute angewendeten Techniken weisen das Prinzip der
Gelenkflächenkompression auf. Der Erfolg einer jeden Arthrodese scheint im
Wesentlichen von drei Faktoren abzuhängen [11, 35]:
• Schaffung vitaler spongiöser Oberflächen
• Kompression der Arthrodeseflächen und
• feste Fixation der Arthrodese.
Die natürlichen Gelenkflächen sollten hierbei erhalten bleiben [36]. Die häufigsten
Ursachen für fehlgeschlagene Arthrodesen sind laut Zwipp et al die initial
ungeeignete Indikation, die Wahl eines inadäquaten Arthrodesverfahrens, eine
unzureichende Resektion oder die nicht notwendige Außenknöchelresektion. [37]
13
Die Angaben zur Stellung des Fußes sind in der Literatur weitgehend einheitlich.
Es wird die Neutralstellung bis maximal 5° Spitzfuß, ca. 5° Valgisierung sowie eine
Außenrotation des Fußes von 5-10° empfohlen [14, 38, 39].
1.2.1.Externe Arthrodeseverfahren
Zu den externen Verfahren gehören unter anderem der Charnley-
beziehungsweise AO- Fixateur-externe (Abb. 2)[14], der dreieckförmige
Calandruccio-Frame (Abb.3) und der zirkuläre Ilisarov-Fixateur-externe (Abb.4)
[40].
Sir John Charnley (1951) prägte die Entwicklung der heutigen Arthrodesentechnik
durch die Anfrischung der Gelenkflächen des OSG, die einmalige Durchbohrung
der distalen Tibia und des Talus mit Steinmann-Nägeln sowie die Verschraubung
der Enden der Nägel an je einem seitlichen Längsgestänge unter Druckwirkung
auf den Fusionsspalt [14].
Nach einigen Modifikationen im weiteren Verlauf, wurde durch die
Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthese der Fixateur externe, eine standardisierte
Rahmenkonstruktion, eingeführt und zusätzlich der Malleolus fibularis osteotomiert
(Abb. 2 [41]).
Der Triangel-Fixateur nach Calandruccio (1985) sah eine zweimalige
Durchbohrung der Tibia (vertikal) und des Talus (horizontal) mit Steinmann-
Nägeln sowie einer Y-artigen Verschraubung des Spanners zwischen dem
distalen Tibia-Nagel und den beiden Talus-Nägeln und Erzeugung eines Drucks
auf den tibiotalaren Gelenkspalt vor (Abb. 3 [15, 42]).
14
Johnson et al. (1992) nutzten den Ilizarov-Ringfixateur (Abb. 4) zur Erzeugung
einer Arthrodese im Tibiotalar- bzw. im Tibiotalar- und Subtalar-Gelenk [20, 43]
[40, 44] [28, 43, 45].
Abbildung 2: Kompressionsarthrodese mit Fixateur externe nach AO [41]
Abbildung 3: Kompressionsarthrodese mit Triangel-Fixateur nach Calandruccio[15]
15
Abbildung 4: Ilizarov-Ringfixateur
Aufgrund der vielen postoperativen Komplikationen (vor allem Pininfektionen) und
deren mangelndem Komfort werden die externen Verfahren zunehmend von den
internen Kompressionsverfahren verdrängt. Bei der Arthrodese mit Fixateur
externe können bereits intraoperativ Probleme auftreten und die Pinpflege
erfordert bei deutlich vermindertem Komfort eine höhere Compliance des
Patienten. Nach Abschluss der Fixateur-Immobilisation werden gehäuft
verbleibende Funktionsstörungen im unteren Sprunggelenk beobachtet, was auch
den Literaturmitteilungen [46] entspricht. Die äußere Fixationstechnik mit Fixateur
externe oder Ilisarov-Ringfixateur wird hauptsächlich für die Stabilisierung einer
infektionsbedingten Gelenkzerstörung angewendet[47].
1.2.2. Interne Arthrodeseverfahren
Als interne Fixationstechniken wurden neben verschiedenen Schrauben- [5, 9, 24]
und Plattentechniken die Osteosynthese mit anterioren oder retrograd
eingebrachten Verrieglungsnägeln beschrieben. Über die Schraubenarthrodese ist
16
vielfach positiv in der Literatur berichtet worden [38], jedoch variieren die
angewandten Methoden der internen Fixationstechnik sehr stark. Sowohl die
Anzahl als auch die Anordnung der Schrauben sind immer wieder Gegenstand der
Diskussion. Eine mögliche Fehlerquelle besteht hier in der eingeschränkten
Reproduzierbarkeit bei fehlenden Therapiestandards.
Im BG Unfallkrankenhaus Hamburg wurde im Falle einer Indikation für ein internes
Verfahren überwiegend die 4-Schrauben-Technik nach Zwipp durchgeführt (Abb.5
[9]). Diese erfolgt über einen ventromedialen Zugang. Die Fixation der
Gelenkpartner erfolgt mittels vier 6,5 er Spongiosaschrauben, wobei 2 Schrauben
parallel zur distalen Tibia in den medialen und lateralen Taluskörper platziert
werden. Die 3. Schraube wird vom dorsalen Innenknöchel in den Taluskopf und
die 4. transversal vom Außenknöchel in den Talus positioniert. Fakultativ wird eine
weitere Schraube supramalleolär parallel zur 4. Schraube eingebracht.
Abbildung 5: Schrauben-Arthrodese nach Zwipp, BG-Unfallkrankenhaus Hamburg
17
Auch in biomechanischen Untersuchungen zeigte sich eine Überlegenheit der
internen gegenüber den externen Verfahren. Sie zeigten eine bessere Torsions -
und Biegefestigkeit [28, 48]. Allerdings muss dabei auch immer die jeweilige
Knochenstabilität beachtet werden, was eine Standardisierung wiederum
erschwert.
18
1.3. Ganganalyse
Die systematische Analyse der Fortbewegung beinhaltet eine Fülle von
Informationen, die neben kinematischen Parametern (Ortkoordinaten,
Winkelverläufe und deren Veränderungen) und kinetischen Parametern (z.B.
Bodenreaktionskraft, dynamische Druckverteilungsmessung unter dem Fuß) auch
dynamische neuromuskuläre Parameter umfasst (z.B. dynamisches EMG) [49-52].
Zu den einfachsten Methoden der Ganganalyse gehört die Beobachtung des
Ganges ohne den Gebrauch technischer Systeme. Für die Ganganalyse mittels
technischen Systemen stehen folgende Möglichleiten zur Verfügung:
- Kameras mit manueller Digitalisierung
- Elektrogoniometer
- Videoanalyse
- automatische Bewegungsanalysesysteme
- Marker-Systeme
- biomechanische Modellsysteme
Des Weiteren stehen die kinematischen und kinetischen Ganganalysen zur
Verfügung, bei denen unter anderem Plattformen für die Messung der
Druckverteilung verwendet werden[49]. Während spezifische Fragestellungen
nach wie vor den aufwendigen Einsatz kombinierter kinetisch-kinematischer
Ganganalyseverfahren erforderlich machen, bietet die dynamische
Druckverteilungsmessung unter dem Fuß oder im Schuh beim Gehen die
Möglichkeit, Funktionsstörungen untersucherunabhängig quantitativ zu erfassen,
19
Hinweise auf die gestörte Biomechanik nahe dem Messort zu erhalten und
therapeutische Maßnahmen auf ihre Effizienz hin zu untersuchen. Die moderne
Ganganalyse bietet dem Kliniker neben prognostisch relevanten Aspekten eine
Hilfe beim objektiven Vergleich konkurrierender therapeutischer Verfahren, der
Qualitätskontrolle nach Therapie und zum Funktionsscreening vor und nach
geplanten rekonstruktiven Eingriffen.
1.3.1. Pedographie
Die Baro-Pedographie ist eine spezielle Technik der Ganganalyse. Hierbei handelt
es sich um eine Technik mit der pathologische Veränderungen des menschlichen
Gangverhaltens statisch und dynamisch mittels einer Druckplattform dargestellt
werden können, um z.B. anschließend eine orthopädische Schuhversorgung
individuell anzupassen. Sie findet auch aufgrund der sehr sensiblen
Darstellungsmöglichkeiten von Belastungsverteilungen am Fuß im Bereich der
orthopädischen Therapie und Fußchirurgie zunehmend Anwendung und bietet
somit erheblich differenziertere Untersuchungen als herkömmliche Verfahren.
Es gibt viele verschiedene Verfahren zu Messung der Druckverteilung unter dem
Fuß. Die erste dokumentierte Druckverteilungsmessung im Sinne eines statischen
Fußabdrucksystems wird auf Forstall im Jahre 1925 [53] zurückgeführt. Diese
erfolgte mittels Blauabdruck, wobei die Fußsohlenareale mit den größten
Druckwerten die dunkelsten Blauabdrücke auf einem Blatt Papier darstellten. Die
erste dynamische Methode, bei der ebenfalls Blauabdrücke benutzt wurden,
wurde von Morton 1930 entwickelt [54]. Der Proband lief über eine mit Tinte
20
überzogene Matte mit triangulären Riefen die über Papier platziert waren. Die
Fußabdrücke ergaben parallele Linien, deren Breite proportional zum Druck war.
Seitdem wurden technische optische Methoden, Messplattformen, Einlegesohlen
und Druckunterlagen benutzt um die Druckverteilungen am Fuß zu analysieren.
Viele dieser Systeme werden ausschließlich in Laboren angewandt und finden
keine Verwendung im klinischen Alltag.
Die vier wichtigsten Anwendungsbereiche der Gangbeurteilung mittels technischer
Verfahren in der Klinik sind:
I. Diagnosesicherung
II. Bewertung eines Schweregrades einer Erkrankung/Verletzung (hierunter
fallen auch sämtliche Fragestellungen der Qualitätskontrolle bzw. des
objektiven funktionellen Vergleichs verschiedener konkurrierender
Behandlungsverfahren)
III. Selektion einer therapeutischen Option
IV. Prognosebewertung [55]
Es wurden zahlreiche Studien zur Untersuchung der normalen Funktion und
Druckverteilung des Fußes durchgeführt, in denen sowohl statische Messungen
[56, 57] als auch dynamische Messungen [58-60] erfolgten. Die pedographischen
Merkmale bei Normalbefund [61] sind (Abb.6):
21
1. inhomogene Druckverteilung mit relativ erhöhten Druckwerten unterhalb der
Ferse, des Vorfußes und der Großzehe.
2. Die Regionen unter Os metatarsale I, II und III zeigen höhere Druckwerte in
Relation zu den Metatarsalregionen IV und V.
3. höhere Druckwerte unterhalb der Großzehe – alle anderen Zehen sind
ebenfalls aktiv an der Abrollbewegung beteiligt
4. stetiges Abrollen des Fußes von der Ferse über Mittel-und Vorfuß bis zu
den Zehen, d.h. die Ganglinie zeigt eine stetige Linie von der Ferse über
den Mittelfußbereich, der zweiten und dritten Metatarsalregion bis zur
Großzehe.
Abbildung 6: A "common roll over" einer emed-Pedographie
22
Bei der Pedographie werden grundsätzlich zwei Verfahren unterschieden:
1. Die Pedographie mit einem Im-Schuh-Messsystem
Hier wird die dynamische Druckverteilung mittels Fußsohle erfasst, die direkt
unterhalb des Fußes, also auf der Schuheinlage, liegt. Die gemessenen
Druckverteilungen resultieren somit nicht nur aus der Biomechanik des Fußes,
sondern aus der Mechanik des Schuhs und der Einlagen. Mit einem mobilen Im-
Schuh-Messsystem können sowohl die plantaren Fußbelastungen im Alltag
erfasst als auch die Qualität orthopädieschuhtechnischer Maßnahmen überprüft
werden. Intraindividuelle Vergleiche sind möglich, interindividuelle dagegen
aufgrund des Einflusses der Schuhe problematisch.
2. Die Pedographie mit einer Messplattform
Sie wird zur Barfuß-Messung verwendet und erlaubt eine neutrale, objektive und
gut wiederholbare Beurteilung der Fußfunktionen während des Bodenkontaktes
unter dynamischen Belastungsbedingungen - ohne Beeinflussung durch die
Schuhe (Abb.7).
Die Messplattform wird deshalb zur funktionellen Gangdiagnostik eingesetzt.
Hierbei werden die drei Raumkomponenten der Bodenreaktionskraft gemessen,
der Kraftvektor rekonstruiert und sein Angriffspunkt an der Auftrittsfläche bestimmt
(Ganglinie). Intra- und interindividuelle Vergleiche sind hier gut möglich [52, 62].
In dieser Studie wurde diese Methode zur klinischen Ganganalyse verwendet, um
einen intra- und interindividuellen Vergleich zwischen fußgesunden Probanden
und Patienten mit Arthrodese des OSG anzustellen. Während Patienten mit
funktionell vollständig ausgeheilter Verletzung idealerweise eine intraindividuelle
23
Symmetrie von Kennparametern aufweisen, die nicht den Kontrollbereich der
Parameter bei gesunden Probanden überschreitet, zeigen Patienten mit klinischer
Beschwerdesymptomatik (z.B. nach OSG-Frakturen, Kalkaneusfrakturen) typische
Störungen, wie den nach lateral gerichteten Lasttransfer distal des
Subtalargelenkes [62-65], die eine erhebliche Beeinträchtigung des
Abrollverhaltens bedeutet und sich mit progredienter funktioneller
Dekompensation in einem hinkenden Gangbild äußert.
Abbildung 7: Pedographie mit Messplattform im Ganganalyselabor
Die Techniken zur Messung der Druckverteilung werden in zahlreichen
unterschiedlichen Bereichen angewendet. Beispielsweise werden beide Systeme
im klinischen Alltag zur Diagnostik der lokalen Druckbelastung und zur Qualitäts-
und Verlaufskontrolle der orthopädietechnischen Versorgung des diabetischen
Fußsyndroms verwendet. Auch im Bereich des Sports finden die Messung der
Druckverteilung auf die Fußsohle oder andere Teile des Körpers, die Kontakte
zum Boden, zu einem Sitz oder zu anderen Widerlagern haben, eine breite
Anwendung. Die Anwendung dieser Analysen dient der Durchführungsoptimierung
24
sowie der Ausrüstung für zahlreiche Sportarten. Beispielsweise haben Lion und
Chen [66] mittels Einlegesohlen die Druckverteilung auf die Fußsohle während
des Gewichthebens untersucht. Außerdem können die Ergebnisse zur Prävention
von Sportverletzungen genutzt werden [67].
1.4. Studienaufbau und Fragestellung/Zielsetzung der Studie
Es wurden bisher zahlreiche Studien zum klinischen Outcome nach
unterschiedlichen Arthrodeseverfahren durchgeführt, jedoch ist bisher wenig
bekannt über die Veränderung der plantaren Druckverteilung nach OSG-
Arthrodesen.
Im Rahmen dieser retrospektiven Studie wurden 28 Patienten untersucht, welche
im Zeitraum zwischen 2002 und 2007 am BG Krankenhaus Hamburg (Boberg) mit
einer OSG-Arthrodese versorgt wurden. Diese Patienten hatten entweder eine
Schraubenarthrodese nach Zwipp oder eine Arthrodese mittels Fixateur externe
erhalten.
Zur Datengewinnung erfolgte das Aktenstudium, eine klinische Nachuntersuchung
der operierten Patienten in unserer Klinik mit radiologischer Kontrolle (wenn
erforderlich) und einer Ganganalyse mittels Baro-Pedographie. Die Ergebnisse
wurden mit der kontralateralen Seite, einer altersentsprechenden Kontrollgruppe
fußgesunder Probanden und den Ergebnissen in der Literatur verglichen.
25
Die Untersuchungen erfolgten mit folgender Fragestellung bzw. Zielsetzung:
Primäre Fragestellung:
Führt die einseitige OSG-Arthrodese zu meßbaren Veränderungen der
Druckverteilung auf die Fußsohle im Vergleich zur kontralateralen Seite?
Sekundäre Fragestellung:
- Welche Areale des Fußes zeigen eine erhöhte Druckbelastung nach der
Arthrodese im Vergleich zur Gegenseite/zum gesunden Probanden?
- Wie ist das klinische Outcome bei den von uns durchgeführten
Operationstechniken der Arthrodese (Schraubenarthrodese nach Zwipp
und Arthrodese mittels Fixateur externe)?
- Wie sind die Ergebnisse der Ganganalyse zu beurteilen und gibt es eine
Korrelation zum klinischen Untersuchungsergebnis?
Da diesbezüglich auch nach intensiver Literaturrecherche keine auswertbaren
Vorergebnisse vorlagen und das untersuchbare Patientengut begrenzt ist, wurde
auf die Durchführung einer Berechnung der nötigen Fallzahl verzichtet.
26
2. Patientenkollektiv und Methode
2.1. Patientenkollektiv
Zunächst wurden aus der Datenbank des BG Krankenhauses Hamburg (Boberg)
insgesamt 243 Patienten ermittelt, die im Zeitraum zwischen 2002 und 2007 im
Sinne einer OSG-Arthrodeseoperation versorgt wurden. Die einzelnen
Patientenakten und Operationsberichte wurden eingesehen, um die Patienten zu
identifizieren, welche die Kriterien für die Studie erfüllten. Nur Patienten, die eine
Arthrodese im Rahmen der isolierten Behandlung des oberen Sprunggelenkes
erhalten haben, z.B. bei posttraumatischer Arthrose wurden in die Studie
einbezogen. Ein weiteres Kriterium stellte die jeweilige Operationstechnik dar. Es
wurden nur die Patienten in die Studie einbezogen, bei denen eine Arthrodese
mittels Fixateur externe oder eine Schraubenarthrodese durchgeführt worden war.
Außerdem wurde ein Mindestintervall zwischen Operationsdatum und
Nachuntersuchung von fünf Jahren festgelegt. Vorerkrankungen, die das Gangbild
signifikant beeinflussen, sowie komplexe Begleitverletzungen, z.B. im Rahmen
eines Polytraumas, stellten aufgrund des zu erwartenden reduzierten Outcome ein
Ausschlusskriterium dar. Weitere Ausschlusskriterien stellten andere Arthrodesen,
z.B. des unteren Sprunggelenks, neuromuskuläre Erkrankungen und angeborene
Deformitäten dar. Tabelle 5 gibt einen Überblick über die Ein- und
Ausschlusskriterien.
Bei der Aktendurchsicht wurden 58 Patienten ermittelt, die die Auswahlkriterien für
die Studie erfüllten. Davon konnten 52 Patienten per Post kontaktiert werden,
während von den anderen sechs Patienten keine aktuellen Kontaktdaten mehr zur
Verfügung standen. Bei drei Patienten (5%) wurde infolge einer chronischen
27
Osteomyelitis der Unterschenkel amputiert. Weitere fünf Patienten (9%) konnten
aufgrund anderer, meist schwerer internistischer Erkrankungen nicht an der Studie
teilnehmen. 5% der Patienten waren verstorben und 13 Patienten (22%)
verweigerten eine klinische Nachuntersuchung im Rahmen dieser Studie oder
waren aus persönlichen Gründen nicht in der Lage, sich für die Untersuchung bei
uns einzufinden.
Das verbleibende Patientenkollektiv bestand aus 28 Patienten, davon 11 Frauen
(39%) und 17 Männer (61%). Das Durchschnittsalter betrug 59 Jahre ±12,8 und
das mittlere Untersuchungsintervall 8,1±1,7. Bei 12 Patienten (43%) erfolgte die
Arthrodese auf der linken Seite, bei 16 Patienten (57%) erfolgte die Arthrodese auf
der rechten Seite.
Die fußgesunde Vergleichsgruppe setzte sich aus 12 Frauen (60%) und 8
fußgesunden Männern (40%) mit einem Durchschnittsalter von 54,5±18 Jahren
(25-83 Jahre bei Nachuntersuchung) zusammen. Abbildungen 8 und 9 zeigen die
Geschlechtsverteilung in den drei Gruppen und Tabelle 6 und 7 sowie
Abbildungen 10-12 geben einen Überblick über die Zusammensetzung des
Patientenkollektivs und der Vergleichsgruppe.
Die Variablen Alter, Gewicht und Untersuchungsintervall sind normalverteilt (siehe
Abb. 10-12). Es lassen sich keine signifikanten Unterschiede bzgl. des Alters
nachweisen. Für das Gewicht zeigt sich ein signifikanter Unterschied zwischen der
Arthrodese-Gruppe und der fußgesunden Kontrollgruppe (p = 0,001, t-Test).
Die Probanden hatten keine schweren systemischen Erkrankungen und/oder
Erkrankungen der unteren Extremitäten, welche das Gangbild beeinflussen
28
würden. Auch die Probanden der Kontrollgruppe wurden entsprechend klinisch
untersucht. Die Ganganalyse wurde in derselben Vorgehensweise wie beim
Patientenkollektiv durchgeführt.
Abbildung 8: Geschlechtsverteilung Gruppe 1 bis 3
Abbildung 9: Geschlechtsverteilung Athrodese vs Kontrollgruppe
29
Tabelle 5: Einschluss- und Ausschlusskriterien für die Patienten
Einschlusskriterien
- Arthrodeseoperation des oberen Sprunggelenkes
- Schraubenarthrodese nach Zwipp oder Arthrodese mittels Fixateur externe
- Operationsdatum zwischen 2002 bis 2007
Ausschlusskriterien
- Kombinierte OSG- und USG-Arthrodese
- Andere Arthrodesemethoden als Fixateur externe oder Schraubenarthrodese nach Zwipp
- Operationsdatum nach Januar 2008
- Neuromuskuläre Erkrankungen, Deformitäten oder Begleiterkrankungen, die das Gangbild beeinflussen
Tabelle 6: Zusammensetzung Patienten und Kontrollgruppe
N Mittelwert Standardabweichung
Alter (J) Kontrollgruppe 20 54,500 18,031
Patientengruppe 28 59,000 12,803
Gewicht(kg) Kontrollgruppe 20 72,200 14,760
Patientengruppe 28 87,710 15,712
Tabelle 7: Überblick Patienten unterteilt in 2 Gruppen und Kontrollgruppe
N Mittelwert Standardabweichung
Alter (J) Kontrollgruppe 20 54,500 18,031
FixEx 22 58,590 11,713
Schraube 6 60,500 17,479
Gewicht(Kg) Kontrollgruppe 20 72,200 14,760
FixEx 22 86,910 16,604
Schraube 6 90,670 12,723
U.intervall FixEx 22 8,713 1,176
Schraube 6 5,650 0,546
30
Abbildung 10: Boxplot Alter Gruppe 1 bis 3
Abbildung 11: Boxplot Alter Arthrodese vs. Kontrollgruppe
31
Abbildung 12: Boxplot Körpergewicht Arthrodese vs. Kontrollgruppe
Nach Erstellung eines Patientendatenbogens (siehe Anhang:
Patientendatenbogen) erfolgte die Auswertung der stationären Krankenakten, die
von allen 28 Patienten zur Verfügung standen. Im Vordergrund standen neben der
Erfassung einiger persönlicher Daten die Erhebung der Unfall- und
Behandlungsdaten sowie der Angaben zur Arthrodeseindikation und deren
technische Durchführung.
Die Arthrodese erfolgte in 26 Fällen aufgrund einer schweren posttraumatischen
Arthrose, bei zwei Patienten wurde die Indikation zur Arthrodese aufgrund einer
primären Arthrose gestellt. Entsprechend der jeweiligen Operationstechnik wurden
die Patienten in zwei Gruppen unterteilt und mit einer Vergleichsgruppe (Gruppe
3, n=20) verglichen.
- Gruppe 1: OSG-Arthrodese mittels Fixateur externe (n=22)
- Gruppe 2: OSG-Arthrodese mittels Schraubenarthrodese (n=6)
32
Es wurde mit allen Patienten der beiden Gruppen eine Baro-Pedographie
durchgeführt. Anschließend erfolgte die Auswertung der Daten bezüglich der
Druckverteilungsmuster an der Fußsohle. Es erfolgte sowohl der intraindividuelle
Vergleich zwischen dem gesunden und arthrodesierten Fuß als auch der
interindividuelle Vergleich zwischen den beiden operierten Gruppen und 20
fußgesunden Probanden aus einer Vergleichsgruppe.
2.2. Klinische Nachuntersuchung
Alle Patienten wurden angeschrieben und zu einer Nachuntersuchung eingeladen,
die im Wesentlichen aus drei Abschnitten (Gespräch, klinische Untersuchung,
radiologische Beurteilung) bestand. Die Patienten wurden im Zeitraum zwischen
Januar und März 2013 vom selben Untersucher befragt und untersucht. Die
Nachuntersuchungsdaten wurden mittels des Patientendatenbogens erfasst
(Anhang: Patientendatenbogen).
2.2.1. Gespräch
Zu Beginn wurde der Patient in einem kurzen Gespräch über Art und Umfang der
Untersuchung informiert. Außerdem wurde eine kurze Anamnese erhoben und
eine Befragung zur aktuellen Situation durchgeführt. Hierbei ging es insbesondere
um Schmerzen, Schwellungszustände, Funktionsbeeinträchtigungen in Beruf und
Freizeit sowie um die Zufriedenheit des Patienten mit dem Operationsergebnis.
Ebenfalls wurde die Notwendigkeit des Tragens orthopädischer Schuhe bzw. die
Verwendung anderer Gehhilfen erfragt.
33
2.2.2. Klinische Untersuchung
Zunächst erfolgte die Beurteilung des Gangbildes, erst mit Schuhwerk und dann
barfuß. Es schloss sich eine vergleichende Untersuchung beider Extremitäten an,
wobei die klinische Untersuchung der Füße im Vordergrund stand. Besonderes
Augenmerk wurde auf die Beurteilung der Steifheit des arthrodesierten Gelenks
gelegt, aber auch Achsenverhältnisse, Weichteilbeschaffenheit und die Funktion
angrenzender Gelenke wurden kritisch untersucht. Die Messung der
Bewegungsumfänge erfolgte nach der Neutral-0-Methode. Die Umfangsmaße im
Bereich der Oberschenkel, Unterschenkel und Füße wurden beidseitig an drei
korrespondierenden Stellen gemessen und im Patientendatenbogen dokumentiert
(Anhang: Patientenbogen).
2.2.3. Radiologische Beurteilung
Zur Beurteilung der Fusion und einer potentiellen Anschlussarthrose im unteren
Sprunggelenk wurden aktuelle Röntgenbefunde des Sprunggelenkes im Hinblick
auf den Arthrosegrad durch einen Facharzt Orthopädie und Unfallchirurgie
gemeinsam mit der Doktorandin ausgewertet. Insofern keine aktuellen
Röntgenbefunde zur Verfügung standen, erfolgte die radiologische Diagnostik im
Rahmen der Untersuchung.
2.2.4 Bewertung der Untersuchungsergebnisse
Um die Ergebnisse der klinischen Untersuchung und der Patientenbefragung zu
bewerten und vergleichbar zu machen, erfolgte die Auswertung der erhaltenen
Daten nach dem Kitaoka-hindfoot-score [18] (siehe Anhang in Originalsprache
Englisch). Der Score nach Kitaoka ist ein von der American Orthopaedic Foot and
34
Ankle Sociaty empfohlenes und in der Literatur auch von zahlreichen anderen
Autoren [68-71] verwendetes Scoresystem zur Bewertung von Funktion,
Achsenverhältnissen und Schmerzen im Bereich von Fuß und Sprunggelenk. Es
gehen zu 60 % subjektive und zu 40% objektive Kriterien in die Bewertung ein.
Dem subjektiven Kriterium Schmerz wird eine sehr hohe Wertigkeit (40%)
zugesprochen. Da es sich um einen rein klinischen Score handelt, sind
radiologische Kriterien nicht berücksichtigt. Es handelt sich um ein
standardisiertes Verfahren, welches eine gute Möglichkeit bietet,
Sekundärmorbiditäten klinisch ohne großen apparativen und zeitlichen Aufwand,
festzustellen und Ergebnisse unterschiedlicher Studien rasch miteinander zu
vergleichen. Die Ergebnisse des Kitaoka Scores liefern grob orientierende Werte,
die einer vorgegebenen Skala zugeordnet werden, und sieht keine Erfassung
exakter Werte vor.
2.2.5. Ganganalyse mittels Baro-Pedographie
Plantare Druckverteilungsmessung
Zusätzlich zu den bereits erläuterten Design-Varianten (Messplattformen vs. In-
Schuh-Systeme) der plantaren Druckverteilungsmessung werden derzeit fünf
unterschiedliche Verfahren der Druckmessung unterschieden [72]:
1.optisch[73],
2.kapazitativ [56, 74],
3.piezo-resistent [75]
4.piezo-elektrisch [76]
5. Laser [77].
35
Die von uns verwendete emed-Plattform arbeitet - wie alle emed-Plattformen - mit
kalibrierten kapazitativen Sensoren.
high-end emed-x System
Das high-end emed-x System (© novel GmbH, München, Deutschland) wird
weltweit in großen Forschungseinrichtungen, Universitätskliniken und
spezialisierten Zentren zur Messung der plantaren Druckverteilung eingesetzt [78].
Es wird direkt an den Laptop oder PC über die USB-Schnittstelle angeschlossen.
Das System kann sowohl als high speed-Version mit einer Sensorenauflösung von
einem Sensor/cm² und einer Abtastrate von 400 Hz als auch mit einer hohen
Sensorenauflösungsrate von vier Sensoren/cm² und einer Abtastrate von 100 Hz
eingesetzt werden.
Es ist darüber hinaus möglich, mit einem benutzerdefinierten, reduzierten
Sensorenbereich die Abtastrate auf mehr als 400 Hz zu erhöhen.
Die Pedographie mittels Messplattform wird zur Barfuß-Messung verwendet und
erlaubt eine neutrale, objektive und gut wiederholbare Beurteilung der
Fußfunktionen während des Bodenkontaktes unter dynamischen
Belastungsbedingungen – ohne Beeinflussung durch die Schuhe [61].
Mit Hilfe einer Kraftmessplattform werden die Bodenreaktionskräfte als Summe
aller Druckkräfte zwischen Fußsohle und Boden analysiert. Hierbei werden die
drei Raumkomponenten der Bodenreaktionskraft gemessen, der Kraftvektor
rekonstruiert und sein Angriffspunkt an der Auftrittsfläche bestimmt (Ganglinie). Es
wurde die emed-x High-End-Version des emed Systems von Novel GmbH
verwendet.
36
Diese beinhaltet (Abb.13):
• Emed-x-Plattform
• Adapter
• USB-Kabel
• Installations-CD mit der emed-x-Software
Die Plattform wird direkt an den USB-Port des PCs angeschlossen. Sie arbeitet
mit kalibrierten kapazitiven Sensoren. Weitere technische Daten sind der Tabelle 8
zu entnehmen. Das emed-x System wurde im „ high sensor resolution mode“ mit
vier Sensoren/cm² und einer Messfrequenz von 100Hz verwendet. Die
Durchführung der Messungen erfolgte nach den Empfehlungen des Herstellers [1].
Die Plattform wird in eine Laufbahn aus festen Schaumstoffplatten eingebaut, so
dass der Boden und die Plattform eine Ebene bilden (Abb.14). Diese Laufbahn hat
eine Länge von 4 m und ist 80 cm breit. Die Plattform befindet sich 4 m entfernt
vom Anfang der Laufbahn. Damit ist ein ausreichender Anlauf vor der Platte und
Auslauf hinter der Platte gegeben, um eine Messung in normaler Dynamik ohne
Beschleunigungs- und Abbremseffekte aufzeichnen zu können.
Abbildung 13: Hardware emed-Plattform [1]
37
Abbildung 14: Plattform eingebettet in die Laufbahn
Alle Messungen erfolgten barfuß oder mit dünnen Socken. Zunächst wurde der
Patient gebeten auf der Laufbahn hin und her zu gehen, um sich in den
gewohnten Gangrhythmus einzufinden und die Anlauflänge so zu regulieren, dass
die Plattform sicher und ohne Verlängerung der Schrittlänge getroffen wird.
Außerdem wurde die entsprechende individuelle Startposition bestimmt. Diese
wurde so gewählt, dass der Patient mit seinem zweiten Schritt möglichst zentral
auf die Platte trifft („Zweischrittmethode“)[79, 80].
Die Patienten wurden aufgefordert, in selbst gewählter Geschwindigkeit und ohne
bewusst zu zielen über die emed - Messplattform zu gehen. Sie sollten entspannt
sein und mit einem normalen Armschwung gehen, da all diese Faktoren einen
erheblichen Einfluss auf die plantare Druckverteilung haben [49, 81]. Dabei sollte
der Blick geradeaus gerichtet werden und möglichst nicht auf den Fußboden, die
Plattform oder den Bildschirm des PCs. Die Plattform wurde bei allen Versuchen
ausgehend vom vorher festgelegten Startpunkt mit dem zweiten Schritt erreicht.
Es werden jeweils fünf Messungen des rechten und linken Fußes aufgenommen
38
(Abb.15), um trotz der Variabilität zwischen Wiederholungsmessungen ein
repräsentatives Bild zu bekommen [82].
Tabelle 8: Technische Daten der emed-x-Plattform [1]
Abmessungen (mm) 690x403x19(22)
Sensorenfläche (mm) 475x320
Anzahl der Sensoren 6080
Auflösung (Sensoren/cm²) 1 or 4
Messfrequenz (Hz) 400 or 100
Druckbereich (kPa) 10-1270
Druckauflösung (kPa) 10
Genauigkeit ±5% ZAS
Hysterese <3%
Temperaturbereich (° C) 10-40
Maximale Gesamtbelastung (N) 193000
Mechanisches Übersprechen (db) -40
Kabellänge (m) 5
Die dynamische Messung der plantaren Druckverteilung erfolgt automatisch. Nach
einer Tonansage für Messbereitschaft startet das System, sobald der Patient die
Plattform berührt und stoppt nach drei Sekunden. Alle Messungen werden
automatisch aufgezeichnet und gespeichert. Sofort nach einer durchgeführten
Messung stehen farbkodierte Darstellungen der Belastungsmuster auf dem
Bildschirm des PCs zur Verfügung, die als erste Information über die Fußform, die
Lage der Hauptbelastungszonen und die Belastungsverlagerung beim
Abrollvorgang in Form einer Ganglinie benutzt werden können (Abb.16).
Messungen, bei denen der Fuß nicht vollständig auf der Platte war oder bei denen
die direkt nach dem Abrollvorgang dargestellte Kraftkurve Hinweise auf ein
39
vorsichtiges, schonendes Gangbild lieferten, wurden als fehlerhaft verworfen und
wiederholt.
Zur Auswertung der erhobenen Daten wurde der Fußabdruck automatisch über
eine spezielle Software (Novel scientific, automask) der Firma Novel GmbH,
München in zehn definierte Areale (Masken 01-10) unterteilt: Ferse (M 01),
Mittelfuß (M 02), Köpfchen jeweils der Ossa metatarsalia I-V (M3-M7), Hallux
(M8), zweite Zehe (M 09) und dritte bis fünfte Zehe (M 10) (Abb 17).
Abbildung 15: 5Einzelmessung je rechts und links eines Patienten nach OSG-Arthrodese rechts
Abbildung 16: Bildschirmanzeige während der Messung (links: Maximaldruckverteilung; Mitte: Spitzendruck, Kraft, Kontaktfläche; rechts: Messdurchgänge)
40
Diese Maskenaufteilung ist eine vordefinierte Standardmaske des Novel-
Programms [83]. Dabei ist die Grenzlinie zwischen Ferse und Mittelfuß
standardmäßig auf 73% der Fußlänge (Strecke zwischen den Zehen und der
Ferse) definiert. Zwischen Mittelfuß und Vorfuß ist diese auf 45% der Fußlänge
definiert. Sowohl die Grenze zwischen Vorfuß und Zehen als auch zwischen den
einzelnen Zehen zwei bis fünf wird anhand der Werte für den Spitzendruck (peak
pressure) unter den Zehen und den entsprechenden Gradienten der Drücke in der
Umgebung dieser Maximalwerte festgelegt.
Die Winkel, welche die Köpfchen der ossa metatarsalia definieren, werden in
Prozent der langen Winkel der Fußsohle angegeben. Diese Winkel erhält man mit
Hilfe von Tangenten an den seitlichen Begrenzungen des Maximaldruckbildes
[83](Abb.17).
Abbildung 17: Einteilung der Fußsohle in zehn definierte Masken M01-M10
41
2.3. Datenanalyse und Statistik
2.3.1. Parameter der Baro-Pedographie
Es wurden bei jedem Probanden für beide Füße je fünf Einzelmessungen
durchgeführt Dabei berechnete Rohdaten aus der Druckverteilungsmessung
wurden mit der Software „novel database medical“ weiterverarbeitet. Die
Aufzeichnungen werden dabei auf Vollständigkeit im Sinne eines von der Ferse
bis zu den Zehen komplett abgebildeten plantaren Fußabdruckes überprüft.
Unvollständige Messungen oder Aufzeichnungen mit Messartefakten werden von
den weiteren Auswertungen ausgeschlossen, bzw. es wurden weitere Messungen
durchgeführt, um fünf gültige Einzeldurchläufe auswerten zu können.
Es wurden folgende Parameter ausgewertet:
Maximalkraft = maximum force (MF)
Die Maximalkraft wird angegeben in Newton (N). Es handelt sich um die maximale
vertikale Kraft (vertikale Bodenreaktionskraft), die während eines Abrollvorgangs
auftritt. Sie wird angegeben als Vielfaches der Gewichtskraft eines Probanden, um
die Werte vergleichbar zu machen.
Kraft-Zeit- Integral = force-time integral (FTI)
Das FTI wird in Newton pro Sekunde (N/s) angegeben und repräsentiert die
Fläche unter der Kraft-Zeit-Kurve. Die Werte für diesen Parameter repräsentieren
den Durchschnitt ± die Standardabweichung der Integrale im Bereich der
jeweiligen Masken.
42
Kontaktfläche = contact area (CA)
Die Kontaktfläche wird in Quadratzentimeter (cm²) angegeben und beschreibt die
durchschnittliche Fläche, auf die Druck einwirkt. Sie wird entweder als
Kontaktfläche/Total mit Bezug auf die gesamte Fußsohle oder als die
Kontaktfläche der jeweiligen Maske angegeben.
Kontaktzeit = contact time (CT)
Die Kontaktzeit wird angegeben in Millisekunden (ms) und beschreibt die Zeit, in
der Bodenkontakt innerhalb einer Maske oder an der gesamten Fußsohle
(Kontaktzeit/Total) besteht. Es muss mindestens ein Sensor innerhalb der Maske
oder innerhalb der gesamten Fußsohle aktiviert sein, damit die Kontaktzeit erfasst
wird.
Spitzendruck = peak plantar pressure (PPP)
Der Spitzendruck wird in Kilopascal (kPa) angegeben und beschreibt den
höchsten Druckwert innerhalb einer Maske bzw. an der gesamten Fußsohle
(Spitzendruck/Total).
Druck-Zeit-Integral = pressure-time integral (PTI),
Das Druck-Zeit-Integral wird in Kilopascal pro Sekunde (kPa/s) angegeben und
beschreibt das Areal unter der Druck-Zeit-Kurve. Die Werte für diesen Parameter
repräsentieren den Durchschnitt ± die Standardabweichung der Integrale
innerhalb einer Maske.
43
Diese Parameter wurden zunächst für jeden einzelnen Messdurchgang ermittelt.
Nach der Erfassung dieser Parameter für jede einzelne der insgesamt fünf
Messdurchgänge pro Seite erfolgte die Mittelung der jeweiligen Werte. Die so
ermittelten Durchschnittswerte konnten in ASCII und zur weiteren statistischen
Datenauswertung (siehe nachfolgender Absatz) in SPSS (Version 19, IBM-SPSS,
Chicago, USA [84]) exportiert werden.
2.3.2. Statistische Auswertung
Bei vielen unterschiedlichen Variablen die für den Vergleich zwischen den
verschiedenen Gruppen erfolgte eine Varianzanalyse. Diese wurde mittels SPSS
[84] durchgeführt. Der Vergleich der plantaren Druckverteilung zwischen
operiertem und nicht operiertem Fuß erfolgte mittels Zweistichproben-t-Test für
abhängige Stichproben. Zum interindividuellen Vergleich der Patienten mit der
fußgesunden Kontrollgruppe wurde der Zweistichproben-t-Test für unabhängige
Stichproben benutzt. Das Signifikanzlevel wurde definiert als alpha <0,05.
2.3.3. Ethische Aspekte
Die Studie wurde vorab von der Ethik-Kommission der Universität zu Lübeck
begutachtet. Es liegt ein dauerhaftes Ethik-Votum für die Ganganalyse mittels
Druckverteilungsmessungen in unserem Ganganalyselabor vor (Ethikvotum vom
02.11.2011, Aktenzeichen 11-203).
44
3. Ergebnisse
3.1.Klinische Untersuchung
Die Patienten konnten in einem Zeitraum von 5,1 bis 11 Jahren nach der
Arthrodeseoperation mit einem durchschnittlichen Nachuntersuchungsintervall von
8,1 Jahren untersucht werden. Bei allen Patienten zeigte sich eine gute
Durchbauung und eine zufriedenstellende Position der Arthrodese. Alle
untersuchten Arthrodesen wiesen eine leichte Valgus-Stellung auf und es befand
sich keine Arthrodese in erkennbarer Plantarflexion oder Dorsalflexion.
Mit einer Ausnahme waren alle Patienten zufrieden mit den Ergebnissen der
Behandlung und würden sich wieder operieren lassen. 89% der untersuchten
Patienten trugen orthopädisches Schuhwerk und gaben an, dadurch besser gehen
zu können. Ein Patient war auf einen Gehstock angewiesen.
Der Kitaoka-Score ergab bei 18% der 28 untersuchten Patienten ein exzellentes
Ergebnis mit einer Punktzahl zwischen 90 und 100 Punkten. Zwei dieser fünf
Patienten wurden mittels Schraubenarthrodese versorgt und drei davon mittels
Fixateur externe. Bei 53% der Patienten fiel der Score mit einem guten Ergebnis
(75 – 89 Punkte) aus. Davon wurden zwei Patienten mit einer
Schraubenarthrodese und 13 mittels Fixateur externe arthrodesiert.
Dementsprechend erreichten 67% der Patienten, welche eine
Schraubenarthrodese erhalten hatten, einen guten oder exzellenten Kitaoka-
Score. Bei den Fixateur-externe-Arthrodesen erreichten insgesamt 73% der
untersuchten Fixateur-externe-Patienten einen guten oder exzellenten Kitaoka-
Score. In drei Fällen ergaben sich Werte unter 60 Punkte und damit ein schlechtes
45
Score-Ergebnis, wobei davon zwei Patienten einen Fixateur externe und einer
eine Schraubenarthrodese erhalten hatten. 21% der Patienten wurden als
befriedigend eingestuft. Die Abbildung 18 zeigt die funktionellen Ergebnisse
graphisch dargestellt für alle 28 operierten Patienten. In der Kontrollgruppe
erreichten alle Probanden mehr als 90 Punkte und damit ein exzellentes Ergebnis.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
excellent
gut
befriedigend
schlecht
Abbildung 18: Kitaoka-Score alle Patienten
In fast allen Untersuchungen zeigte sich eine Atrophie auf der ipsilateralen Seite.
Nur bei zwei Patienten konnte keine Seitendifferenz der Beinumfänge gemessen
werden und bei einem Patienten zeigte sich nur eine Differenz der Unterschenkel.
Der Umfang des Unterschenkels (Messung 15 cm unterhalb des
Kniegelenkspaltes) war auf der Seite des arthrodesierten Gelenkes
durchschnittlich 3,2 cm (1 – 7 cm) kleiner als auf der gesunden Seite. Der
Oberschenkel (Messung 20 cm oberhalb Kniegelenkspalt) zeigte eine
durchschnittliche Seitendifferenz von 2,1 cm (1 – 5 cm).
Bei der Beurteilung der Röntgenaufnahmen im Hinblick auf eine eventuelle
Arthrose im unteren Sprunggelenk wurden neun Patienten mit Grad 1 eingestuft,
46
d.h. es war keine oder nur eine minimale Arthrose zu erkennen. Bei den restlichen
19 Patienten zeigte sich eine mittelgradige Arthrose im unteren Sprunggelenk.
Eine schwere drittgradige Anschlussarthrose zeigte sich bei keinem der Patienten.
3.2. Baro-Pedographie
3.2.1.Vergleich „krank“ vs. „gesund“
Es wurden mittels der Baro-Pedographie alle 28 Patienten untersucht und die
durchschnittlichen Werte für die einzelnen Masken (siehe Abbildung 17) des
mittels Arthrodese operierten Fußes jeweils mit der kontralateralen Seite
verglichen. Die Ergebnisse der Messungen für die unterschiedlichen Parameter
sind in den Tabellen 9 - 15 in Mittelwerten zusammengefasst. Die jeweiligen p-
Werte der signifikanten Unterschiede beim intraindividuellen Vergleich zwischen
„krankem“ und „gesundem“ Fuß sind ebenfalls aus den Tabellen zu entnehmen.
Tabelle 9: Pedographie-Ergebnisse und p-Werte bezogen auf gesamte Fußsohle
Kontralaterale Seite Arthrodese P-WertParameter Mittelwert StdDev Mittelwert StdDev CA total [cm²] 135,4196 21,8231 128,6643 21,0142 0,0361
CA total [ms] 1140,5000 338,6358 1085,5714 320,2870 0,0135
MF total [N] 912,9359 169,0914 900,1624 169,3619 ns
PPP total 673,5357 228,1678 707,8929 288,7928 ns
PTl [Total object] 433,5936 294,6837 398,1193 186,1315 nsns= nicht signifikanter Unterschied; * bei der Messung keine Druckbelastung in dem Areal und damit keine erfassten
Zahlenwerte
47
Tabelle 10: Pedographie-Ergebnisse und p-Werte für MF
Kontralaterale Seite Arthrodese P-WertParameter Mittelwert StdDev Mittelwert StdDev
MF [N] Big toe 14,1857 6,7405 10,5593 8,2104 0,0195
Second toe 3,9536 1,3920 2,2129 1,9415 0,0020
Toe 3,4,5 5,1829 3,1726 3,3864 2,9067 0,0462
MH 1 20,5000 7,9880 17,8157 8,4312 ns
MH 2 19,4143 4,3131 19,8214 7,2593 ns
MH 3 21,6479 5,3201 21,3814 7,3498 ns
MH 4 14,4614 4,0237 16,4279 4,7966 0,0324
MH 5 7,0743 3,1419 9,0807 3,8728 0,0150
Midfoot 20,5014 12,0583 24,2943 12,2223 ns
Lateral hindfoot 28,5815 7,2859 26,5088 7,7151 ns
Medial hindfoot 32,5267 7,8507 27,7289 7,0474 0,0274
Hindfoot 59,7621 14,1773 53,2843 14,6124 nsns= nicht signifikanter Unterschied; * bei der Messung keine Druckbelastung in dem Areal und damit keine erfassten
Zahlenwerte
Tabelle 11: Pedographie-Ergebnisse und p-Werte für FTI
Kontralaterale Seite Arthrodese P-WertParameter Mittelwert StdDev Mittelwert StdDev
FTI [N/s]
Big toe 5,6829 2,6500 4,1150 3,4039 0,0395
Second toe 1,6436 0,7825 0,7914 0,7018 0,0005
Toes 3,4,5 2,5157 1,7959 1,6750 1,6595 0,0344
MH1 11,0679 5,5985 8,5021 5,1616 0,0399
MH2 10,5564 3,1071 9,3886 4,6016 ns
MH3 11,6471 3,9011 10,8343 4,6236 ns
MH4 7,7857 2,9520 8,2850 3,3513 ns
MH5 3,3629 1,6191 3,9936 1,9484 ns
Midfoot 8,7336 7,4565 9,5564 8,1733 ns
Lateral hindfoot 10,4904 3,5637 10,0808 6,1111 ns
Medial hindfoot 12,7133 7,4421 10,7670 6,9570 ns
Hindfoot 22,8029 10,7266 20,8721 13,0279 nsns= nicht signifikanter Unterschied; * bei der Messung keine Druckbelastung in dem Areal und damit keine erfassten
Zahlenwerte
48
Tabelle 12: Pedographie-Ergebnisse und p-Werte für CA
Kontralaterale Seite Arthrodese P-WertParameter Mittelwert StdDev Mittelwert StdDev
CA [cm^2]
Big toe 10,2714 2,1222 9,2161 2,8895 ns
Second toe 3,9964 0,9297 2,9929 1,4053 0,0057
Toes 345 7,4607 3,1319 5,3911 3,1276 0,0026
MH1 13,8411 2,4819 13,0821 2,8185 ns
MH2 10,9125 2,0818 10,3821 2,1833 ns
MH3 11,7482 2,3100 11,3750 2,0988 ns
MH4 9,6000 1,9393 9,4750 1,4815 ns
MH5 5,9518 1,2910 6,1054 0,9942 ns
Midfoot 27,2839 8,8029 26,8196 7,4741 ns
Lateral hindfoot * * 16,7418 2,1824 *
Medial hindfoot * * 17,0522 2,1191 *
Hindfoot 34,2804 4,9856 33,7661 4,3359 nsns= nicht signifikanter Unterschied; * bei der Messung keine Druckbelastung in dem Areal und damit keine erfassten
Zahlenwerte
Tabelle 13: Pedographie-Ergebnisse und p-Werte für CT
(aufgrund der Begrenzung auf 4 Nachkommastellen einige Werte als 0,0000 angegeben)
Kontralaterale Seite Arthrodese P-WertParameter Mittelwert StdDev Mittelwert StdDev
CT [ms]
Big toe 831,4286 330,7418 704,7143 387,1518 0,0089
Second toe 801,0000 343,4619 588,4286 394,6743 0,0000
Toes 345 831,6429 374,9066 629,1429 423,9729 0,0000
MH1 958,2143 323,8716 865,2143 301,4500 0,0000
MH2 983,4286 308,4032 891,3571 294,0587 0,0000
MH3 998,5000 291,107 921,7143 303,3671 0,0000
MH4 973,5714 254,9901 904,2143 306,2670 0,0029
MH5 915,5000 285,7124 830,2143 299,2614 0,0000
Midfoot 785,4286 230,1740 737,7143 302,9165 ns
Lateral hindfoot 742,1481 341,0837 652,6905 364,8918 0,0014
Medial hindfoot 738,0000 339,8031 648,6429 367,7361 0,0045
Hindfoot 735,3571 345,6673 661,2143 371,5622 0,0104ns= nicht signifikanter Unterschied; * bei der Messung keine Druckbelastung in dem Areal und damit keine erfassten
Zahlenwerte
49
Tabelle 14: Pedographie-Ergebnisse und p-Werte für PPP
Kontralaterale Seite Arthrodese P-WertParameter Mittelwert StdDev Mittelwert StdDev
PPP [kPa]
Big toe 380,9286 165,8350 331,6429 269,8931 ns
Second toe 267,3214 146,8572 105,9643 76,2138 0,0001
Toes 345 201,1071 133,4580 119,2857 96,7079 0,0137
MH1 384,1786 286,4850 310,2500 202,4043 ns
MH2 350,2500 101,9155 367,7857 179,8337 ns
MH3 347,5357 98,1738 446,7500 285,7068 ns
MH4 253,6429 92,2469 375,3214 242,3474 0,0102
MH5 232,5714 202,5435 346,0000 262,7601 0,0422
Midfoot 159,5357 83,6152 202,9286 166,3180 ns
Lateral hindfoot 307,7037 125,0623 283,3095 129,0230 0,0301
Medial hindfoot 332,2222 179,3735 287,2054 126,6864 0,0197
Hindfoot 333,7500 173,9198 293,8571 141,5984 0,0493ns= nicht signifikanter Unterschied; * bei der Messung keine Druckbelastung in dem Areal und damit keine erfassten
Zahlenwerte
Tabelle 15: Pedographie-Ergebnisse und p-Werte für PTI
Kontralaterale Seite Arthrodese P-WertParameter Mittelwert StdDev Mittelwert StdDev
PTI [kPa/s]
Big toe 151,0400 68,3937 126,2700 108,5454 ns
Second toe 108,2321 60,1359 42,4486 32,3332 0,0000
Toes 345 111,1843 116,0338 62,9464 75,8403 0,0104
MH1 208,8114 183,6521 154,7143 130,5365 ns
MH2 176,1900 54,9772 160,2743 73,3633 ns
MH3 174,9571 63,3388 204,2686 120,6856 ns
MH 4 133,2893 59,3097 180,0821 106,8436 0,0325
MH5 115,9450 86,0354 150,6536 108,9155 ns
Midfoot 79,8600 51,7470 91,1043 79,8156 ns
Lateral hindfoot 138,0919 163,2872 120,0632 136,2221 ns
Medial hindfoot 166,8474 286,0602 120,6019 131,8666 ns
Hindfoot 164,9821 280,8827 125,4293 146,5265 nsns= nicht signifikanter Unterschied; * bei der Messung keine Druckbelastung in dem Areal und damit keine erfassten
Zahlenwerte
50
Maximum Force (MF)= Maximalkraft
Die „Maximalkraft total“ - und damit die Belastung bezogen auf die gesamte
Fußsohle - war im Mittel grösser auf der gesunden Seite mit 912,9 N als auf der
operierten Seite mit 900,2 N. Für diese Mehrbelastung der kontralateralen Seite
konnte jedoch kein signifikanter Unterschied zwischen den operierten und nicht
operierten Füßen gezeigt werden.
Bezogen auf die einzelnen Masken zeigten sich jedoch signifikante Unterschiede
im Bereich der Masken M1 und M6 bis M10. Um eine genauere Beurteilung der
Rückfußbelastung zu ermöglichen wurde die Maske 01 nochmals unterteilt in
medialen und lateralen Rückfuß (=medial/lateral hindfoot).
Die genauen Zahlenwerte und p-Werte sind der Tabelle 9 und 10 zu entnehmen.
Es zeigt sich eine deutlich verminderte Großzehenbelastung auf der
arthrodesierten Seite mit 10,6 N im Vergleich zur kontralateralen Seite mit 14,2 N
im Mittel. Auch die zweite Zehe und der Bereich der Zehen 3-5 sind deutlich
weniger belastet auf der operierten Seite. Damit zeigt sich insgesamt eine
signifikante Minderbelastung des Vorfußes auf der operierten Seite.
Im Bereich der Mittelfußknochen und im Bereich des Rückfußes zeigen sich
ebenfalls signifikante Unterschiede in der Maximalkraftverteilung. Es zeigt sich bei
der Unterteilung in medialen und lateralen Rückfuß eine deutlich verminderte
Belastung des medialen Rückfußes mit 27,7 N auf der operierten Seite versus
32,5 N auf der kontralateralen Seite. Diese mediolaterale Verlagerung der
Belastung zeigt sich auch im Mittelfuß-Bereich mit einer Mehrbelastung der Ossa
Metatarsalia 4 und 5 auf der operierten Seite. Bei den übrigen Mittelfuß-Masken
51
zeigten sich keine signifikanten Unterschiede für die Maximalkraft. Die in
Abbildung 19 bis 23 dargestellten Boxplots zeigen eine Normalverteilung der
Werte für die Maximalkraft in den genannten Masken.
Force time integral (FTI)- Kraft-Zeit-Integral
Im Bereich des Hallux und den Zehen I-V zeigte sich auf der operierten Seite ein
signifikant kleinerer FTI als auf der gesunden Seite. Die genauen Mittelwerte und
p-Werte sind der Tabelle 11 zu entnehmen. Abbildung 24 zeigt den Boxplot für die
Großzehenmaske. Im Bereich der Mittelfußknochen ergeben sich erhöhte Werte
auf der operierten Seite im Bereich der MH4+5, wobei wir keine signifikanten
Unterschiede für diesen Lateraltransfer postoperativ nachweisen konnten.
Abbildung 19: MF (N) für Big Toe Abbildung 20: MF (N) für MH 4
52
Abbildung 21: MF (N) für MH 5 Abbildung 22: MF (N) lateral hindfoot
Abbildung 23: MF (N) medial hindfoot Abbildung 24: FTI Big toe
Kontaktfläche = contact area (CA)
Es zeigte sich ein signifikanter Unterschied in der Kontaktfläche „total“ zwischen
dem kranken und gesunden Fuß bei einem p-Wert von 0,0361. Sie lag im Mittel
auf der gesunden Seite bei 135,4 cm² und bei 128,7 cm² auf der operierten Seite.
Bezogen auf die einzelnen Maskenbereiche ergaben sich mit Ausnahme der
Maske „MH5“ in allen Masken höhere Mittelwerte auf der gesunden Seite. Es
zeigte sich jedoch nur im Bereich „Big toe“ und „second toe“ und damit in zwei der
53
insgesamt elf Bereiche ein signifikanter Unterschied (siehe Boxplot Abb. 25, 26
und 27). Insgesamt konnte - außer im Bereich des Os Metatarsale 5 (MH) -eine
Mehrbelastung auf der nicht operierten Seite (Mittelwert von 6,1 cm²) gegenüber
der gesunden Seite (Mittelwert von 6 cm²) festgestellt werden, was jedoch keinen
signifikanten Unterschied darstellt.
Abbildung 25: CA (cm²) total object Abbildung 26: CA (cm²) Big toe
Abbildung 27: CA (cm²) second toe
54
Kontaktzeit = contact time (CT)
Es zeigt sich eine signifikant erhöhte „Kontaktzeit total“ auf der kontralateralen
Seite. Sie beträgt im Mittel 1140,5 ms auf der gesunden und 1085,6 ms auf der
operierten Seite. Der p-Wert liegt bei 0,0135. Die Abbildung 28 zeigt den
entsprechenden Boxplot.
Auch in allen einzelnen Bereichen des Fußes zeigt sich eine kleinere CT auf der
operierten Seite. Entsprechend der p-Werte zeigen sich für fast alle diese
Bereiche signifikante Unterschiede, außer für die Maske M2 (hindfoot). Allerdings
wurden auch dort kleinere Mittelwerte für die CT auf der operierten Seite erfasst.
Die entsprechenden p-Werte, Mittelwerte und Standardabweichungen sind Tabelle
13 zu entnehmen.
Abbildung 28: CT (ms) total
55
Peak plantar pressure/Spitzendruck
Der Spitzendruck bzw. der peak plantar pressure (PPP) wurde als der höchste
Druckwert definiert, der durch die Messplattform für die jeweilige Seite bzw. die
jeweiligen Masken gemessen wurde. Der Spitzendruck total für die „kranke“ Seite
ist mit 707,9 kPa höher als der Spitzendruck total für die kontralaterale Seite mit
673,5 kPa. Allerdings zeigte sich hierfür kein signifikanter Unterschied. Die
Abbildung 29 zeigt den entsprechenden Boxplot. Im Bereich der Zehen I-V und im
Bereich MH1 zeigt sich eine geringere Belastung auf der operierten als auf der
gesunden Seite. Die Belastung wird durch die Arthrodese auf die Bereiche MH 2
bis 5 und den Mittelfußbereich verlagert. Dort zeigen sich erhöhte Werte auf der
operierten Seite mit signifikanten Unterschieden für die Masken MH 4 und 5 (siehe
Boxplot Abb. 30 und 31). Während der Mittelfuß stärker belastet wird, zeigt sich
eine Entlastung des Rückfußes durch die Arthrodese. Es zeigen sich signifikant
niedrigere Werte für alle drei Rückfußmasken auf der operierten Seite. Abbildung
32 zeigt den entsprechenden Boxplot für „PPP hindfoot“.
Abbildung 29: PPP (kPa) total object Abbildung 30: PPP (kPa) MH 4
56
Abbildung 31: PPP (kPa) MH 5 Abbildung 32: PPP (kPa) hindfoot
Druck-Zeit-Integral = pressure-time integral (PTI)
Bezogen auf den gesamten Fuß zeigt sich kein signifikanter Unterschied für den
PTI. Die Mittelwerte auf der gesunden Seite sind mit 433,6 kPa/s höher als die
Mittelwerte für die operierte Seite (siehe Tabelle 9). Für die maskenspezifischen
Werte des PTI zeigt sich eine ähnliche Verlagerung wie bei dem FTI. Auch hier
ergaben sich kleinere Werte im Bereich der Zehen I-V und im Bereich des
Rückfußes auf der operierten Seite. Im Bereich der Mittelfußknochen wurde eine
höhere Belastung im Bereich MH3 bis 5 auf der operierten Seite festgestellt.
Allerdings konnten nur für die Masken „second toe“, „toes 3,4,5“ und „MH4“
signifikante Unterschiede im Seitenvergleich gezeigt werden (siehe p-Werte
Tabelle 15). Abbildung 33 bis 36 zeigt die Boxplots für die Masken mit
signifikanten Unterschieden.
57
Abbildung 33: PTI (kPa) total object Abbildung 34: PTI (kPa) second toe
Abbildung 35: PTI (kPa) toes 3,4,5 Abbildung 36: PTI (kPa) MH 4
3.2.2. Vergleich „Kontrollgruppe“ vs. „kontralaterale Seite“
Es wurden mit Hilfe einer Varianzanalyse die Werte der gesunden Seite der
operierten Patienten mit den Werten der fußgesunden Kontrollgruppe verglichen.
Im Hinblick auf die gesamte Fußsohle zeigen sich signifikante Unterschiede bei
der Kontaktfläche, Kontaktzeit und Maximalkraft mit jeweils kleineren Werten in
der Kontrollgruppe ohne Arthrodese. Der Spitzendruck ist mit einem Mittelwert
656,1 kPa für die gesunden Probanden der Kontrollgruppe kleiner als der mittlere
58
Spitzendruck auf der gesunden Seite der operierten Patienten (673,5 kPa). Es
ergab sich jedoch kein signifikanter Unterschied. Tabelle 16 stellt die Mittelwerte
und jeweiligen Standartabweichungen für diese Parameter dar.
Tabelle 16: Deskriptive Statistik Vergleich Kontrollgruppe vs. Kontralaterale Seite mit Mittelwerten und Standardabweichungen
Parameter Mittelwert Standardabw. p-Wert
Kontaktfläche/Total [cm^2]
Gesund 135,4196 21,8231 0,0163
keine Arthrodese
120,8039 16,0327
Kontaktzeit/Total [ms] Gesund 1140,5000 338,6358 0,0013
keine Arthrodese
858,1053 145,4009
Maximalkraft/Total [N] Gesund 912,9359 169,0914 0,0005
keine Arthrodese
730,6414 151,4465
Spitzendruck/Total Gesund 673,5357 228,1678 n.s.
keine Arthrodese
656,0526 208,4903
In Bezug auf die einzelnen Masken der Fußsohle sind die Parameter, welche
signifikante Unterschiede aufweisen, und deren p-Werte der Tabelle 18 zu
entnehmen.
Es zeigte sich, dass die MF im Bereich MH2 mit 23,4 N bei den Kontrollpersonen
signifikant kleiner ist als auf der kontralateralen Seite der operierten Patienten mit
19,4 N. Demgegenüber zeigen sich größere Werte im Bereich des Rückfußes
(=hindfoot) mit 64,1 N bei der nicht operierten Kontrollgruppe als bei der
kontralateralen Seite der arthrodesierten Patienten mit einem Mittelwert von 59,8
N.
59
Obwohl nur für Maske MH2 signifikante Werte vorliegen, zeigt sich insgesamt eine
Verlagerung der MF auf den Vorfuß bei den „gesunden“ Füssen der operierten
Patienten im Vergleich zur fußgesunden Kontrollgruppe.
Für die in Tabelle 18 aufgeführten Parameter mit signifikanten Unterschieden
waren waren die Mittelwerte der FTI`s bei der Kontrollgruppe jeweils kleiner als in
der operierten Gruppe.
Auch die Mittelwerte mit Signifikanz für die CA sind bei der Kontrollgruppe kleiner
als bei der gesunden Seite der Arthrodesegruppe.
Sämtliche Werte für die CT zeigen sich bei der fußgesunden Kontrollgruppe
signifikant kleiner als bei den gesunden Füßen der operierten Patienten. Tabelle
17 zeigt die deskriptive Statistik dieser Werte mit Mittelwerten und
Standardabweichung sowie die für beide Gruppen.
Für den Spitzendruck bezogen auf die einzelnen Masken zeigte sich im Bereich
der Zehen 3-5, im Mittelfuß und MH2 ein signifikanter Unterschied. Die Mittelwerte
mit Standardabweichung sind in Tabelle 19 zu sehen.
60
Tabelle 17: Deskriptive Statistik CT Kontrollgruppe vs kontralaterale Seite
Parameter Mittelwert StdDev
Contact time [Total object] [ms] Gesund 1140,5000 338,6358
keine Arthrodese 858,1053 145,4009
Contact time [Big toe] [ms] Gesund 831,4286 330,7418
keine Arthrodese 617,3684 156,9597
Contact time [second toe] [ms] Gesund 801,0000 343,4619
keine Arthrodese 559,1579 138,5962
Contact time [toes 345] [ms] Gesund 831,6429 374,9066
keine Arthrodese 535,1053 200,7690
Contact time [MH1] [ms] Gesund 958,2143 323,8716
keine Arthrodese 676,9474 135,3983
Contact time [MH2] [ms] Gesund 983,4286 308,4032
keine Arthrodese 720,8947 140,5117
Contact time [MH3] [ms] Gesund 998,5000 291,1070
keine Arthrodese 740,0000 139,5309
Contact time [MH4] [ms] Gesund 973,5714 254,9901
keine Arthrodese 725,6316 137,1889
Contact time [MH5] [ms] Gesund 915,5000 285,7124
keine Arthrodese 652,9474 129,1573
Contact time [midfoot] [ms] Gesund 785,4286 230,1740
keine Arthrodese 536,4737 156,5401
Contact time [hindfoot] [ms] Gesund 735,3571 345,6673
keine Arthrodese 478,5789 115,9330
Contact time [Lateral hindfoot] [ms] Gesund 742,1481 341,0837
keine Arthrodese 475,5789 116,1628
Contact time [Medial hindfoot] [ms] Gesund 738,0000 339,8031
keine Arthrodese 474,5263 114,2134
61
Tabelle 18: Parameter mit signifikanten Unterschieden Vergleich Kontrollgruppe vs kontralaterale Seite
Parameter P-Werte
CT
MH1 0,0008
MH2 0,0012
MH3 0,0008
MH4 0,0004
MH5 0,0005
midfoot 0,0002
hindfoot 0,0032
Lateral hindfoot 0,0021
Medial hindfoot 0,0023
Total object 0,0013
PPP
toes 345 0,0392
MH2 0,0083
midfoot 0,0165
PTI
second toe 0,0033
toes 345 0,0210
MH1 0,0193
midfoot 0,0034
Parameter P-Werte
MF
MH2 0,0051
FTI
second toe 0,014
toes 345 0,0057
MH1 0,0045
midfoot 0,0455
Lateral hindfoot 0,0056
Medial hindfoot 0,0411
hindfoot 0,0237
Total object 0,0000
CA
MH1 0,0052
MH2 0,0204
midfoot 0,0343
Total object 0,0164
CT
Big toe] [ms] 0,0119
second toe [ms] 0,0057
toes 345 [ms] 0,0029
62
Tabelle 19: Deskriptive Statistik PPP
Parameter Gruppe Mittelwerte StdDev
Peak pressure [toes 345] Gesund 201,1071 133,4580
keine Arthrodese 127,6842 84,1747
Peak pressure [MH2] Gesund 350,2500 101,9155
keine Arthrodese 489,8947 238,2506
Peak pressure [midfoot] Gesund 159,5357 83,6152
keine Arthrodese 110,6842 20,1282
3.2.3. Zusammenfassung der Ergebnisse der Baro-Pedographie
Anhand der Mittelwerte für die Maximalkraft, Kontaktfläche und die Kontaktzeit
zeigt sich insgesamt eine Verlagerung der Belastung auf die kontralaterale Seite
bei Patienten mit einseitiger OSG-Arthrodese. Die erhöhte Maximalkraft auf der
kontralateralen Seite ergibt zwar keinen signifikanten Unterschied, aber in Hinblick
auf die einzelnen Masken konnte die Tendenz der Kraftverlagerung auf die
kontralaterale Seite signifikant bestätigt werden. Es konnte am operierten Fuß
eine Verlagerung der Maximalkraft auf die Rückfußbereiche mit einer signifikanten
medio - lateralen Verlagerung der Belastung festgestellt werden. Postoperativ ist
vor allem der Bereich MH5 vermehrt belastet bei gleichzeitiger Entlastung der
Zehen. Es zeigen sich für die MF, den FTI, die CA, den PPP und den PTI jeweils
erhöhte Werte in diesem Bereich im Vergleich zur kontralateralen Seite, wobei die
Werte für die MF und den PPP Signifikanz aufweisen.
Während die Arthrodese-Seite in Hinblick auf die Kraft- und Kontakt-Parameter
insgesamt weniger belastet wird, zeigen sich bei den Druckwerten deutlich
erhöhte Mittelwerte bei verkürzten Belastungszeiten.
63
Hier wird vor allem der Bereich MH4+5 mit erhöhten Drücken belastet. Abbildung
37 zeigt die mittlere Druckverteilung für die kontralaterale Seite und Abbildung 38
die mittlere Druckverteilung auf der operierten Seite.
Abbildung 37: gemittelte Druckverteilung „kontralateral“
Abbildung 38: gemittelte Druckverteilung Füße nach Arthrodese
64
Insgesamt wird durch eine OSG-Arthrodese das Körpergewicht während des
Gehens eher auf die gesunde Seite verlagert. In Hinblick auf die Fußsohle der
operierten Seite zeigen sich atypische Druckverteilungsmuster mit einer deutlichen
Mehrbelastung und damit Prädisposition für Druckschäden im Bereich des
lateralen Mittelfußes.
Der Vergleich der Mittelwerte der Patientengruppe mit denen der Kontrollgruppe
zeigte zusammenfassend gesehen ein verändertes Gangbild durch die Arthrodese
auch auf der kontralateralen und damit „gesunden“ Seite. Es wurde eine stärkere
Belastung für die kontralateralen Füße nachgewiesen. Bei der Kontrollgruppe
scheint die Belastung gleichmäßiger auf beide Seiten verteilt zu sein, was die
geringere Belastung im Vergleich mit den „gesunden Patientenfüßen“ erklärt.
Abbildungen 39 und 40 stellen die Druckverteilungsmuster für beide Gruppen dar.
Die Druckverteilung auf die Fußsohle ist also sowohl auf der operierten, als auch
auf der kontralateralen Seite signifikant verändert im Vergleich zu fußgesunden
Probanden.
65
Abbildung 39: gemittelte Druckverteilung Kontrollgruppe
Abbildung 40: gemittelte Druckverteilung kontralaterale Seite der Arthrodesegruppe
66
4. Diskussion
Wir konnten in unseren Untersuchungen nachweisen, dass messbare
Unterschiede in der plantaren Druckverteilung nach OSG-Arthrodese vorliegen. Es
zeigte sich eine signifikante Verlagerung der Belastung auf den kontralateralen
nicht operierten Fuß. Diese Tendenz zur Mehrbelastung des gesunden Fußes ist,
– wie auch die erhöhte Kontaktzeit und Kontaktfläche auf der gesunden Seite - gut
mit einem hinkenden Gangbild nach OSG-Arthrodese vereinbar.
Auf der arthrodesierten Seite kommt es zur Umverteilung der Maximalkraft auf die
Rückfussbereiche mit einer gleichzeitigen signifikanten medio-lateralen
Verlagerung der Belastung. Der arthrodesierte Fuß zeigt eine signifikant höhere
Belastung des fünften Metatarsale-Köpfchens (MH 5). Diese postoperativ
nachgewiesene Mehrbelastung des lateralen Rückfußes lässt sich gut durch einen
Ausgleich des verminderten Bewegungsspielraums im Bereich des Rückfußes
durch die Arthrodese erklären. Trotz verkürzter Kontaktzeiten bestehen höhere
Druckbelastungen nach Arthrodese. Auch anhand dieser Mittelwerte lässt sich ein
Hinken erahnen.
Die nicht operierten Füße der Arthrodese-Patienten weisen eine höhere Belastung
auf als die gesunden Füße der Kontrollgruppe .Das ist gut mit der Verlagerung des
Körpergewichts auf die gesunde Seite zu erklären.
In den letzten Jahren wurde in zahlreichen Studien eine postoperative Baro-
Pedographie durchgeführt [85-91], vor allem nach Triple-, Double- oder subtalaren
Arthrodesen. Es wurden - nach unserem Wissen - jedoch erst zwei Studien
67
veröffentlicht, bei denen nach einseitiger isolierter OSG-Arthrodese die plantare
Druckverteilung gemessen wurde [92, 93].
Fuentes-Sanz et al [92] haben 20 Patienten mit einem mittleren Follow-up von drei
Jahren nach isolierter OSG-Arthrodese untersucht. Es erfolgte in 19 Fällen eine
interne Arthrodese und bei einem Patienten die Arthrodese mittels Fixateur
externe. Neben standardisierten Fragebögen (SF-36, AOFAS und Mazur-Score)
und funktioneller und radiologischer Nachuntersuchung erfolgte eine kinetische
und kinematische Ganganalyse sowie die Messung der plantaren Druckverteilung.
Wie auch in unserer Studie war nur ein Patient auf eine Gehhilfe (Gehstock)
angewiesen. Auf der arthrodesierten Seite zeigten sich bei 16 der 20 Patienten
(80%) degenerative Veränderung im Chopart- und Subtalargelenk und deutliche
Veränderungen im Gangbild. Eine genauere Angabe zum Arthrosegrad wurde
nicht gemacht. In unserer Studie konnte bei allen Patienten eine
Anschlussarthrose (9 /28 Patienten 1° und 19/28 Patienten 2°) im USG
nachgewiesen werden. Anders als in unserer Studie konnten keine signifikanten
Unterschiede für die plantare Druckverteilung zwischen operierter und
kontralateraler Seite gezeigt werden. Allerdings ergaben sich für die arthrodesierte
Seite - wie auch in unserer Studie - die Verlagerung der Belastung auf den
lateralen Mittelfuß als auch kleinere Mittelwerte für den „Druck total“, die
„Maximalkraft total“ und die Kontaktfläche. Insgesamt waren alle Patienten
zufrieden mit dem Operationsergebnis.
Schuh et al [93] haben 20 Patienten nach isolierter Schraubenarthrodese des
OSG nach im Mittel 25 Monaten untersucht. Das Outcome wurde anhand des
AOFAS-Score, einer radiologischen und klinischen Untersuchung sowie der
68
Messung der plantaren Druckverteilung beurteilt. Es zeigten sich signifikante
Unterschiede für die Spitzendrücke (PPP) und Maximalkraft (MF) im Bereich der
Zehen und des lateralen Mittelfußes. Außerdem wurden am operierten Fuß eine
verkürzte Kontaktzeit am Vorfuß und eine kleinere Kontaktfläche im Zehenbereich
ermittelt. Die Autoren schlussfolgerten dass die Arthrodese gute funktionelle
Ergebnisse erbringt und nur zur geringfügigen Veränderung der plantaren
Druckverteilung führt.
Ziel dieser Studie war, die Auswirkungen eines versteiften oberen Sprunggelenkes
auf das Gangbild sowie das klinische Langzeit-Follow-up nach dieser Operation zu
erfassen. Insgesamt kann ein positives Fazit gezogen werden - fast alle Patienten
waren subjektiv zufrieden mit der Behandlung und würden sich wieder operieren
lassen. Nur einer der 28 befragten und untersuchten Patienten war nicht zufrieden
mit dem postoperativen Resultat. Bei insgesamt 71% der Patienten konnte
postoperativ ein gutes oder sogar exzellentes Kitaoka-Hindfoot-Score-Resultat
erreicht werden. 73% der Patienten mit Schraubenarthrodese und 63% der
Patienten mit einer Fixateur-extern Arthrodese erreichten einen guten oder
exzellenten Kitaoka-Score.
Diese überwiegende Patientenzufriedenheit spiegelt sich sowohl in den beiden
oben erläuterten Studien als auch in mehreren vorangegangenen Studien wieder,
in denen sich ein sehr gutes und gutes Resultat in 60 - 92% nach einseitiger OSG-
Arthrodese zeigte [16, 68, 69, 94-100].
Radiologisch zeigten sich bei unserem Patientengut ausschließlich erst- oder
zweitgradige Anschlussarthrosen im unteren Sprunggelenk. Höhergradige
Anschlussarthrosen konnten nicht nachgewiesen werden. Die Entstehung von
69
Anschlussarthrosen im unteren Sprunggelenk wurde bereits in mehreren
vorangegangenen Studien beschrieben [25, 101-105]. Auch in der bereits
erwähnten Studie von Fuentes et al [92] zeigten sich bei 80% der untersuchten
Patienten Arthrosen im Bereich des Chopard- und/oder Subtalargelenkes. Kopp et
all [102] beschrieben die Verschlechterung einer bereits präoperativ bestehenden
USG-Arthrose. Die präoperativen radiologischen Befunde wurden leider in unserer
Studie nicht beurteilt. Bei Kitaoka et all [101]entwickelten fünf der 19 Patienten
Anschlussarthrosen, davon vier im Talonaviculargelenk. Andere Autoren dagegen
beschreiben das untere Sprunggelenk als Hauptlokalisation der Anschlussarthrose
[105, 106]. In Hinblick prädisponierende biomechanische Veränderungen für diese
degenerativen Veränderungen untersuchten Sirveaux et al [86] neun Patienten
nach tibiotalarer Arthrodese und 10 fuß-gesunde Probanden mittels 3-
dimensionaler Ganganalyse. Sie stellten fest, dass durch spezielle orthopädische
Schuhe mit einer Risterhöhung das Risiko einer Anschlussarthrose vermindert
werden kann. Bei Feuntes et al erbrachte allein das Tragen normaler Schuhe
schon ein besseres klinisches Outcome bei allen Patienten [92].
Um den Einfluss der einseitigen OSG-Arthrose auf das physiologische Gangbild
respektive auf das physiologische Belastungsmuster der Fußsohle zu
objektivieren, haben wir die Baro-Pedographie durchgeführt. Sowohl die
Verlagerung der Belastung auf die kontralaterale Seite als auch die erhöhte
Kontaktzeit und Kontaktfläche auf der gesunden Seite lassen ein hinkendes
Gangbild vermuten. Durch die Arthrodese wird vor allem der Bereich MH 4+5 mit
erhöhten Drücken belastet. Auch in der Studie von Schuh et al [93] zeigte sich
eine Mehrbelastung im lateralen Mittelfuß-Bereich. Es ist also von einer
70
Prädisposition für Druckschäden im Bereich des lateralen Mittelfußes durch die
OSG-Arthrodese auszugehen. Entsprechend Morag et Cavanagh [107] hängt der
Druck auf die Mittelfußköpfe hauptsächlich vom oberen Sprunggelenk und von der
Aktivität des m. gastrocnemius ab, während der Druck auf den Mittelfuß
hauptsächlich durch den Fußbogen beeinflusst wird.
Wright et al zeigten, dass während des normalen Gangzyklus dem Aufsetzen der
Ferse eine Pronation folgt und vor dem Zehenabdruck eine Supination erfolgt.
Durch die eingeschränkte Pronation kommt es also zu einer Mehrbelastung der
lateralen Fußsohle. Das bedeutet eine Druckerhöhung am lateralen Mittelfuß und
im Bereich der lateralen Metatarsalköpfchen. Diese Beobachtungen beziehen sich
zwar auf subtalare Arthrodesen, aber eine ähnliche Belastungsverlagerung zeigte
sich auch bei unserem Patienten nach tibiotalarer Arthrodese.
Der Vergleich der operierten gegen die „gesunde“ Seite setzt voraus, dass der
kontralaterale Fuß normal belastet und sich nicht als Folge der natürlichen
Neigung, möglichst symmetrisch zu gehen, an die betroffene Extremität anpasst.
Die Druckverteilung auf der kontralateralen „gesunden“ Seite war signifikant
verändert im Vergleich zu den fußgesunden Probanden. Bei der Kontrollgruppe
scheint die Belastung gleichmäßiger auf beide Seiten verteilt zu sein, was die
geringere Belastung im Vergleich mit den „gesunden Patientenfüßen“ erklärt.
Bezüglich dem Alter und Geschlecht handelte es sich zwar um vergleichbare
Gruppen, im Hinblick auf das Gewicht zeigte sich allerdings ein deutlicher
Unterschied. Auch diese Tatsache muss mit in die Überlegungen mit einbezogen
und als mögliche Ursache für die unterschiedlichen Resultate in Erwägung
gezogen werden bei unserer Studie
71
Diezi et al [108] konnte einen ähnlichen Unterschied zwischen fuß-gesunden
Probanden und der kontralateralen Seite bei einseitiger subtalarer Arthrodese
zeigen. Dort zeigten sich ebenfalls geringere Spitzendrücke auf beiden Füssen der
Patienten mit einer subtalaren Arthrodese im Vergleich zu fuß-gesunden
Probanden.
In der Arbeit von Herzog et al war die Retraktionskraft der linken und rechten Seite
auch bei gesunden Probanden nicht symmetrisch [109]. Diese Tatsache könnte
eine Untersuchung bei einseitigen Pathologien in Frage stellen.
In der Literatur finden sich mehrere Arbeiten über die Reproduzierbarkeit und
Aussagekraft verschiedener Messgrößen bei der plantaren
Druckverteilungsmessung. Nach Zusammenschau dieser Arbeiten haben wir uns
dafür entschieden in unserer Studie die Messgrößen Maximalkraft, Force-time-
Integral, Kontaktzeit, Kontaktfläche, Peak plantar pressure und Pressure-time-
integral als relevante Parameter zu untersuchen. In der Arbeit von Mc Poil und
Cornwall [110] wurden die intraindividuelle Variabilität von Messgrößen
untersucht, die mit dem Verlauf des Druckschwerpunktes (Centre of Pressure)
zusammenhängen. Es zeigte sich, dass der Verlauf des „Centre of pressure“
einen schlechten Indikator für den Abrollvorgang des Fußes darstellt. Auf die
Beurteilung des Verlaufes des Druckschwerpunktes haben wir daraufhin
verzichtet. Bei insgesamt guter Reproduzierbarkeit der gängigen Messgrößen
konnten Rosenbaum et al [111] zeigen, dass die Reproduzierbarkeit besser ist in
Regionen mit größeren Druckbelastungen als in Arealen mit niedrigeren
Druckwerten. Eine insgesamt gute Reproduzierbarkeit für die Maximaldruckwerte
und Kontaktzeiten konnte auch in der Arbeit von Van der Leeden et al [112]
72
nachgewiesen werden. Des Weiteren konnte in der Studie gezeigt werden, dass
die Messwerte unabhängig sind von der Anzahl der Anlaufschritte (Zweitschritt-
oder Dreischrittmethode) vor dem Auftreten auf die Messplattform. Ein
Durchschnitt von drei Schritten erhöht die Realibilitätkoeffizienten über 0,7 [79].
Gegenüber der Zweischrittmethode ist die erste Methode mit drei Schritten zu
bevorzugen, aber häufig sind die Patienten nicht fähig, die erforderliche Anzahl an
Schritten durchzuführen. Die Zwei-Schritt-Methode scheint fast genauso
zuverlässig und aussagekräftig zu sein wie die Drei-Schritt-Methode [80]. Bei den
Messungen für diese Studie kam aufgrund der einfacheren Durchführbarkeit
insbesondere im Falle einer Einschränkung der Gehfähigkeit bei Zustand nach
OSG-Arthrodese und aufgrund des geringfügigen Unterschieds im Vergleich zur
Dreischrittmethode bezüglich der Datenqualität die Zweischrittmethode zur
Anwendung.
Ebenfalls berichten Gurney et al. [113] von guten Resultaten bezüglich der
Reproduzierbarkeit von Maximaldruckwerten und Maximalkraftwerten, Impulsen
und Kontaktzeiten. Wie auch Rosenbaum bereits feststellte, konnte in dieser
Studie ein höheres Reliabilitätsniveau in Fußregionen mit höheren Druckwerten im
Vergleich zu Regionen mit niedrigeren Druckwerten gezeigt werden. Bei einer
sehr guten Reproduzierbarkeit der Kraft-Zeit-Integrale [114] empfehlen die
Autoren, sich bei der Interpretation der plantaren Druckverteilungsmessung auf
FTIs zu konzentrieren.
Ein potentielles Problem der Ganganalyse mittels Kraftmessplatten ist, dass ein
klarer ungestörter Schritt notwendig ist. Der Fuß muss innerhalb der
Plattenabmessung auftreten, sonst wird nicht die komplette Krafteinwirkung durch
73
die Platte erfasst. Des Weiteren dürfen nicht beide Füße gleichzeitig auf die
Plattform kommen, weil das zu einen Gemisch aus den Kräften der linken und
rechten Seite führen würde. Die Probanden sind während der Durchführung der
Ganganalyse meist sehr kooperativ und könnten dadurch ihren Schritt anpassen,
um einen korrekten Schritt auf die Plattform zu machen. In unserer Untersuchung
wurde die Plattform mit Matten eingebettet und es wurde erst der zweite Schritt
aufgezeichnet um einen möglichst ununterbrochenen und natürlichen Gang über
die Platte zu ermöglichen. Trotzdem könnten die Patienten möglicherweise
unbewusst oder bewusst versucht haben, auf die Plattform zu zielen. Einige
Laboratorien haben versucht, das Zielen zu verhindern, indem sie die Plattform mit
einem Teppich bedeckt haben [115]. Allerdings bedeutet das eine große Menge
an Messungen bis eine korrekte Fußdruckmessung erreicht wird. Das kann zur
Ermüdung/Erschöpfung des Probanden führen, vor allem bei vorbestehender
Gangpathologie. Bei Grabiner et al ist der Einfluss des Zielens in der Praxis
jedoch als ziemlich gering eingeschätzt worden [116].
Auch die Ganggeschwindigkeit kann Auswirkungen auf die plantare
Druckverteilung haben. Bei höherer Geschwindigkeit kommt es beispielsweise zu
einer höheren Druckbelastung mit einer Medialverlagerung der Belastung im
Bereich des Ballens [117]. Das heißt, dass die Verteilung der Belastung bei den
Messungen auch durch eine abweichende Geschwindigkeit gegenüber der für den
Patienten/Probanden gewohnten Geschwindigkeit verändert sein kann. Maiwald et
al. [114] konnten jedoch in ihrer Arbeit von 2008 zeigen, dass die
Reproduzierbarkeit von den Kraft-Zeit-Integralen unabhängig ist von der
Anlaufgeschwindigkeit (freie Geschwindigkeitswahl vs. 3,3m/s). Auch die
74
unterschiedlichen Fußformen haben Auswirkungen auf die Druckverteilung an der
Fußsohle. Zum Beispiel zeigt sich beim Hohlfuß eine kleinere Belastungsfläche
aufgrund der fehlenden Mittelfuß- Belastung. Bei vergleichbarem Körpergewicht
ergibt sich daraus ein höherer Druck [117].Bei der Untersuchung unserer
Patienten und auch der „fußgesunden“ Probanden in der Vergleichsgruppe wurde
die jeweilige Fußform nicht mit in die Dokumentation mit einbezogen, so dass
auch dort eine Beeinflussung der erhalten Druckwerte möglich ist. Das Alter - mit
Ausnahmen von Kindern mit niedrigeren Druckwerten - scheint die plantare
Druckverteilung nicht wesentlich zu beeinflussen [74].
Insgesamt konnte also gezeigt werden, dass unabhängig von der gewählten
Geschwindigkeit oder Anlaufdistanz eine gute Reproduzierbarkeit für die gängigen
Messgrößen wie Maximalkraft und –druckwerte, Kraft- und Druck-Zeit-Integrale
sowie Kontaktzeiten besteht. Einschränkungen bestehen für Kraft- und
Druckmessungen an wenig belasteten Fußregionen. Die Kraft-Zeit-Integrale
scheinen insgesamt am besten reproduzierbar und wurden deswegen im Rahmen
dieser Studie in der Interpretation der Ganganalyse berücksichtigt und
ausgewertet. Die hier nicht näher untersuchten Daten, die mit dem Verlauf des
centre of pressure zusammenhängen, sollten nach bisheriger Datenlage nur mit
Vorsicht interpretiert werden. Im Allgemeinen sind die Kraftmessplattformen
extrem akkurate Instrumente. Trotzdem müssen sie korrekt montiert werden um
aussagekräftige Ergebnisse erhalten zu können [118], [119].
75
Stärken der Studie
Es wurden ausschließlich Patienten mit einer isolierten Arthrodese des oberen
Sprunggelenkes untersucht. Das Patientenkollektiv und auch die
Vergleichsgruppe stellten homogene Gruppen dar und die das Follow up erfolgte
standardisiert, wobei stets von derselben Person nachuntersucht wurde.
Schwächen der Studie
Es handelt sich um eine retrospektive Studie mit einem kleinen Patientenkollektiv.
Die präoperativen radiologischen Befunde wurden nicht berücksichtigt im Hinblick
auf die Entwicklung von Anschlussarthrosen. Es gab keine präoperativen
baropedographischen Daten für eine Verlaufsbeurteilung bzw. eine Beurteilung
des ursprünglichen Gangverhaltens der operierten Patienten.
4.1. Schlussfolgerung
Die OSG-Arthrodese ist bei sorgfältiger Indikationsstellung und sinnvoller
Verfahrensauswahl mit guter Nachbehandlung eine sehr gute Methode zur
Therapie schwerster Sprunggelenksarthrose. Sie führt in den meisten Fällen zu
einer hohen Patientenzufriedenheit und guten Ergebnissen bezüglich
Schmerzfreiheit und funktionellem Outcome. Die plantare Pedographie zeigt, dass
aufgrund der zunehmenden Druckbelastung vor allem im lateralen Mittelfuß-
Bereich auf eine ausreichende Ulkusprophylaxe geachtet werden sollte und eine
Einlagenversorgung sinnvoll ist. Sie stellt ein probates Mittel dar, um eventuelle
Fehlbelastungen respektive Veränderungen des Druckverteilungsmusters
76
postoperativ zu erfassen, ohne jedoch einen signifikanten Nutzen in der weiteren
Therapieplanung oder Diagnostik zu erbringen.
Solange der endoprothetische Sprunggelenksersatz aufgrund der komplexen
anatomischen und physiologischen Eigenschaften des oberen und unteren
Sprunggelenkes noch nicht zum Routineverfahren wird, bleibt die OSG-Arthrodese
nach wie vor die Therapie der Wahl für schwere posttraumatische oder infektiöse
Arthrosen, bei denen die konservativen symptomatischen Maßnahmen keinen
ausreichenden Therapieerfolg erbringen.
77
5. Zusammenfassung
Hintergrund
Die Arthrodese ist eine gut etablierte Therapieoption für die hochgradige Arthrose
des oberen Sprunggelenks. Das Ziel dieser Studie war es zu ermitteln, ob die
einseitige OSG-Arthrodese zu messbaren Unterschieden in der plantaren
Druckverteilung führt. Des Weiteren wurde die Druckverteilung von fuß-gesunden
Probanden mit den „gesunden“ kontralateralen Füssen der arthrodesierten
Patienten verglichen.
Methoden
Es wurden 28 Patienten mit einseitiger Arthrodese und einem durchschnittlichen
Nachuntersuchungsintervall von 8,1 Jahren untersucht. Die klinische
Untersuchung und Befragung wurde anhand des Kitaoka-hindfoot-scores
ausgewertet. Mit allen 28 Patienten wurde eine plantare Druckverteilungsmessung
mit Hilfe einer emed-Kraftmessplattform (© Novel GmbH) durchgeführt. Neben
dem intraindividuellen Vergleich zwischen operiertem und kontralateralem Fuß
erfolgte zusätzlich der Vergleich mit den baropedographischen Daten von 20
fußgesunden Probanden.
Ergebnisse
Alle Patienten - außer einem - zeigten sich zufrieden mit den Ergebnissen der
Behandlung und würden sich wieder operieren lassen. Insgesamt erreichten 71%
der Patienten einen guten oder sogar exzellenten Kitaoka-Score. Bei allen
78
Patienten zeigte sich eine leichte oder mittelgradige Anschlussarthrose im unteren
Sprunggelenk des arthrodesierten Fußes.
Die Baro-Pedographie zeigte signifikante Unterschiede nach OSG-Arthrodese. Es
wurde eine Mehrbelastung des kontralateralen Fußes nachgewiesen und eine
medio-laterale Umverteilung der Belastung zu Lasten des Mittel- und Rückfußes
auf der operierten Seite. Es ergab sich eine signifikant höhere Druckbelastung vor
allem des fünften Metatarsale-Köpfchens nach OSG-Arthrodese.
Der Vergleich mit den fuß-gesunden Probanden zeigte, dass auch die
kontralateralen Füße eine signifikante Mehrbelastung und damit eine veränderte
Druckverteilung nach einseitiger OSG-Arthrodese aufweisen.
Schlussfolgerung
Die OSG-Arthrodese führt in den meisten Fällen zu einer hohen
Patientenzufriedenheit mit gutem funktionellen Outcome. Die plantare
Pedographie zeigt, dass aufgrund der zunehmenden Druckbelastung vor allem im
lateralen Mittelfuß- Bereich auf eine ausreichende Ulkusprophylaxe zu achten ist
und eine Einlagenversorgung sinnvoll ist. Sie ist ein probates Mittel, um eventuelle
Fehlbelastungen respektive Veränderungen des Druckverteilungsmusters
postoperativ zu erfassen.
79
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84
119. Fairburn P.S, P.R., Whybrow J et al, A prototype system for testing force platform dynamic performance. Gait and Posture, 2000. 12(25‐33).
85
7. Anhänge
7.1. Patientendatenbogen
PatientendatenbogenDatum: ______________
Name: _______________ Gew. Geschlecht ♀ ♂geb.: _______________ Dominanz R L
BG ? j / n AU d
Unfalldatum:______________ OP ? j / n Datum :OP- Technik:
Unfallart :Stationäre Ther. d
Anschluß-OPKomplik.
Begleitverletzung :
Schuhwerk Orthopäd. Konfektion Bem :
Voll AF j nEU j n
MdE/ Inval. %
BWA R LOSGUSG
Umfang 20cm OS15cm USRist
Gehstrecke/Gehzeit
Kitaoka -Score (AOFAS) < 60 60-74 75-89 90-100∑ poor fair good excellent
RÖNTGEN (Arthrosegrad) 1° 2° 3°USGOSG/Fuß
EMED
Pat.Nr.
86
7.2. Kitaoka Score (www.traumascores.de)
Pain None 45
Mild/occasional 35
moderate/daily 25
Severe/almost always present 0
Function
Activity level,
support requirement
No limitation, no support 10
No limit, of daily activities, limit, of
recreational activities, no support
7
Limit, daily and recreational activities, cane 4
Severe limit, of daily and recreational
activities, walker or wheelchair
0
Walking distance, blocks Greater than 6 10
4 to 6 7
1 to 3 4
Less than 1 0
Gait abnormality - limp None, slight 10
Occasional 5
Marked 0
87
Hindfoot motion restriction None or mild (75 to 100% normal) 10
moderate (25 to 74% normal) 5
Marked (less than 25 ° normal) 0
Alignment good, neutral flexaon, 0 to 10° valgus 15
fair, flexion or valgus unacceptable 8
poor, flexion and valgus unacceptable 0
Result 90-100 excellent
75-89 good
60-74 fair
<60 poor
88
8. Danksagungen
Ich danke Herrn Prof. Dr. med. Ch. Jürgens, dass er mir dir Möglichkeit gab, in der
Klinik für Chirurgie des Stütz- und Bewegungsapparates der Universität zu Lübeck
zu promovieren.
Dr. med. Arndt P. Schulz danke ich für die Vergabe des Themas und die
Betreuung meiner wissenschaftlichen Arbeit.
Außerdem möchte ich mich bei den Mitarbeitern des Institutes für Biomechanik
der TU Hamburg Harburg und bei Dr. F. Pahlke für die beratende Unterstützung
bedanken.
89
9. Lebenslauf
Persönliche Daten:
Name: Katharina Lüth
Geburtsdatum: 26. März 1984
Geburtsort: Wismar (Mecklenburg-Vorpommern)
Berufsausbildung
01.2013 – dato Assistenzärztin
Chirurgische D-Arztpraxis Dr. Freitag, Wismar (Deutschland)
07.2012 – 11.2012 Assistenzärztin (4-monatige Vertretung)
Chirurgie, Spital Männedorf (Schweiz)
02.2010 – 01.2012 Assistenzärztin
Chirurgie, Kantonsspital Winterthur (Schweiz)
Hochschulausbildung
10.2003 - 11.2009 Medizinstudium an der Universität zu Lübeck
13.10. - 05.11.2009 2. Abschnitt der Ärztlichen Prüfung
29.08.05 1. Abschnitt der Ärztlichen Prüfung
Promotion
Seit 12.2007 Betreuung durch Dr. med. Lutz Simon
10.2012 Erneute Studienplanung und Übernahme der Betreuung durch PD A.P. Schulz
Schulausbildung: 09.1994 – 06.2003 Gerhart-Hauptmann-Schule, Wismar
09.1990 – 08.1994 Grundschule „Hanseschule“, Wismar
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