Beschreibung der Kinetik

Damit erfolgt die quantitative Beschreibung der Kräfte, die auf ein Gelenk oder ein Körperteil wirken.

Es werden die Momente am Gelenk und die Leistung am Gelenk beschrieben, wobei nur eine Aussage über die Netto-Belastung getroffen werden kann.

Diese Parameter sind nur während der Standphase nachvollziehbar.

Das Moment (Kraft x Hebelarm) ergibt sich aus dem Bodenreaktionsvektor in Relation zum Gelenk. Hierbei spricht man von einem äußeren Moment.

Die darauf agierenden und reagierenden Kräfte (durch Muskeln, Band- und Kapselapparat) mit dem dazugehörigen Hebelarm entsprechen dem inneren Moment.

Im Folgenden wird nur von den inneren Momenten gesprochen.

Wenn die auftretenden äußeren Momente den auftretenden inneren Momenten gleichen, spricht man von einem Ruhezustand.

Wenn die inneren Kräfte größer sind, spricht man von einer konzentrischen Aktivität.

Ist die innere Kraft kleiner, so bezeichnet man sie als exzentrische Aktivität.

Die Nettoleistung wird errechnet einerseits durch das Moment und andererseits durch die Winkelbeschleunigung.

Sie wird verwendet, um die Nettorate von Leistungsgenerierung und Leistungsabsorption dokumentieren zu können.

Leistungsgenerierung wird mit konzentrischer Muskelarbeit assoziiert und Leistungsabsorption mit exzentrischer Muskelarbeit.

Moment und Leistung Hüftgelenk in der Frontalebene (Hip Ab/Adduction):

Hier kommt es zu einem Bodenreaktionsvektor, der medial des Hüftgelenkszentrums verläuft.

Er würde das Becken der Standbeinseite Richtung Adduktion bringen. Daher kommt es hierbei zu einem Abduktionsmoment, um ein Absinken des Beckens auf der Schwungbeinseite zu verhindern.

Abb.2.31: Moment Hüfte frontal

(Quelle: Bildmaterial Ganglabor Speising)

Moment und Leistung Hüftgelenk in der Sagittalebene (Hip Flex/Extension):

Beim initialen Bodenkontakt verläuft der Bodenreaktionsvektor vor dem Hüftgelenkzentrum.

Er würde das Bein in Flexion bringen. Daher kommt es zu einem Hüftextensionsmoment, um das Bein stabil am Boden halten zu können.

Jedoch ab der Gewichtsübernahme verläuft der Bodenreaktionsvektor durch das Hüftgelenkszentrum.

Abb.2.32: Moment Hüfte sagittal

(Quelle: Bildmaterial Ganglabor Speising)

Moment und Leistung Kniegelenk in der Sagittalebene (Knee Flex/Extension):

Beim initialen Bodenkontakt kommt es kurz zu einem Flexionsmoment, da im ersten Moment der Bodenreaktionsvektor vor dem Kniegelenk vorbeizieht und dadurch die Knieflexoren aktiviert sind. Sie reagieren mit einer Leistungsgenerierung, um das Knie stabil halten zu können und dadurch keine Hyperextension möglich ist.

Ab der Gewichtsübernahme stellt sich aber kurzzeitig ein Extensionsmoment ein. Der Bodenreaktionsvektor verläuft jetzt hinter dem Kniegelenk, der das Knie flektieren würde.

Am Ende der Standphase jedoch zieht der Bodenreaktionsvektor wieder vor dem Kniegelenk vorbei und es kommt wieder zu einem Flexionsmoment.

Die Knieflexoren (M. rectus femoris) stabilisieren das Gelenk.

Abb.2.33: Moment Knie sagittal

(Quelle: Bildmaterial Ganglabor Speising)

Moment und Leistung Sprunggelenk

in der Sagittalebene (Ankle Dors/Plantarflexion):

Am Beginn der Standphase gibt es kurzzeitig ein Dorsalmoment.

In der mittleren Standphase zieht der Bodenreaktionsvektor vor dem Sprunggelenk vorbei, der eine Dorsalextension im Sprunggelenk bewirken würde. In dieser Phase arbeiten die Plantarflexoren exzentrisch.

Am Ende der Standphase müssen die Plantarflexoren im Sinne einer Leistungsgenerierung umschalten, um ein Abdrücken des Fußes zu ermöglichen.

Abb. 2.34: Moment Sprunggelenk sagittal Leistung Sprunggelenk sagittal (Quelle: Bildmaterial Ganglabor Speising)

3.5 Pedobarographie

Mit der Pedobarographie ist eine Darstellung der dynamischen Druckverteilung während des Gangzyklus möglich. Zudem können die Fußfunktion während des Bodenkontaktes beurteilt werden und die örtlichen Effekte einer Kraft beschrieben werden. Zur Messung der Druckverteilung unter dem Fuß wurde ein stationäres System mit einer fest in den Boden eingelassenen Druckmessplatte mit vier Sensoren pro cm² (EMED SF, Firma Novel GmbH;

München) verwendet. Die Durchführung der pedobarographischen Messung gestaltet sich wie folgt: Aufgrund der relativ kleinen Messfläche wurden die Schritte für jeden Probanden von der Ausgangsposition bis zur Messplatte ausgemessen. Damit konnte ein unnatürliches Gehverhalten weitgehend ausgeschlossen werden. Die Messung beginnt mit einer

„Warmlaufphase“, in der der Patient barfuss über die Druckmessplatte geht. Er hält dabei eine Anlauflänge von 4 bis 5 Schritten ein, bevor er mit einem Fuß auf die Messplattform trifft.

Nach einigen Probeversuchen, bei denen sowohl die Ganggeschwindigkeit als auch ein eventuell aufgetretenes Zielverhalten der Probanden korrigiert wurden, fanden die eigentlichen Messungen statt. Das Treffen der Plattform soll unbewusst geschehen, d. h. der Proband soll sich nicht auf das Treffen der Messplatte konzentrieren, dieses soll mehr oder weniger zufällig im normalen Gangablauf passieren. Es werden mindestens drei Wiederholungsmessungen gemacht, die gemittelt werden, um repräsentative Werte zu erhalten. Außerdem wird die Ganggeschwindigkeit kontrolliert, d. h. der Proband sollte ungefähr immer mit derselben Geschwindigkeit über die Messplatte gehen, denn durch eine höhere Geschwindigkeit werden auch höhere Drücke bei der Messung erzielt. Weitere Einflussfaktoren neben der Geschwindigkeit sind die Fußform, das Alter und das Körpergewicht des Patienten. Folgende Messparameter stehen dann zur Auswertung:

Spitzendruck (Peak Pressure), belastete Fläche unter dem Fuß (Contact Area), Belastungsdauer (Contact Time), Integrale der zeitlichen Druckverläufe (Pressure Time Integrals bzw. Force Time Integrals) und die Ganglinie. Die Maximaldruckwerte beziehen sich dabei auf die größten Werte, die während des Bodenkontaktes aufgetreten sind. Um die regionalen Unterschiede des plantaren Druckes auswerten zu können, wurde der Fuß mittels einer Auto-Mask-Software (Firma Novel GmbH; München) in 10 anatomische Strukturen unterteilt: mediale und laterale Ferse, medialer und lateraler Mittelfuß, Metatarsalköpfchen I, II und III-V, Großzehe, Phalanges II und Phalanges III-V.

3.6 Röntgen

Das Röntgenbild hat einen festen Platz in der Diagnostik und Verlaufsbeobachtung des Klumpfußes. Selbstverständlich muss eine standardisierte Technik für reproduzierbare Aufnahmen verwendet werden [100, 101]. Die Röntgenaufnahmen werden in a. - p. und lateralem Strahlengang durchgeführt. Die Bilder müssen unter Belastung angefertigt werden, das bedeutet bei Säuglingen und Kleinkindern die Notwendigkeit sog. gehaltener Aufnahmen in maximaler Korrekturstellung [100]. Das Messen bestimmter Winkel erweist sich gerade bei Aufnahmen von Säuglingen als schwierig, da nur einzelne und sehr unreife Ossifikationszentren sichtbar sind. Im Rahmen dieser Studie wurden prä- und postoperative Aufnahmen, sowie aktuelle Aufnahmen des erkrankten Fußes zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung berücksichtigt. Zwei wichtige Röntgenzeichen des Klumpfußes sind die Parallelstellung und Übereinanderprojektion von Talus und Kalkaneus (Talokalkanearer Winkel oder Winkel nach Kite [62, Abb. 2. 35 und Abb. 2. 36], sowie die Adduktionsstellung des Os metatarsale I zum Talus (Talometatarsal-I-Winkel). Im Rahmen dieser Nachuntersuchung wurden im lateralen Strahlengang Funktionsaufnahmen in maximaler Dorsalflexion und maximaler Plantarflexion angefertigt, um die Mobilität des Fußes und besonders die des oberen Sprunggelenkes zu erfassen (Range of Motion, ROM). Normalwerte werden in der Literatur nicht deckungsgleich angegeben, darüber hinaus sind verschiedene Aufnahmetechniken und der Einfluss des Alters des Patienten zu berücksichtigen.

Entsprechend schwierig ist auch die Grenze zwischen einem noch physiologischen und einem bereits pathologischen Wert zu ziehen. In dieser Studie wurden deshalb lediglich die Normwerte aus den Arbeiten von Simons et al. zugrunde gelegt. Folgende Winkelwerte wurden ermittelt [100, 101]:

a. - p. - Aufnahme des Fußes:

• Talokalkanearer-Winkel

• Talometatarsal-I-Winkel

• Kalkaneometatarsal-II-Winkel

Laterale Aufnahme des Fußes:

• Talokalkanearer-Winkel

• Kalkaneometatarsal-I-Winkel

• Tibiotalar-Winkel in Neutralnullstellung, Dorsalflexion und Plantarflexion (ROM)

Ferner wurde bei den Nachuntersuchungsaufnahmen die Höhe des Talus-Doms, im Hinblick auf einen abgeflachten Talus-Dom („Flat-Top-Talus“) ermittelt und auf Arthrosezeichen im Sinne von Gelenkspaltverschmälerung und osteophytäre Randzacken geachtet.

Abb. 2 . 35: Radiologische Beurteilung des Röntgenbildes eines Klumpfußes durch Bestimmung der Winkelwerte; a in a. - p.-Projektion: Talocalcanealwinkel, Talo-Metatarsale I-Winkel, Calcaneus-Metatarsale II-Winkel; b lateraler Strahlengang: Talocalcanealwinkel, Tibiotalarwinkel, Calcaneo-Metatarsale I-Winkel. Quelle: Grill F. Der Klumpfuß in Der Orthopäde, 1996.

Abb. 2. 36: Der talokalkaneare Winkel ist beim Klumpfuß pathologisch verändert (a: gesunder Fuß, Normwerte a.- p. Aufnahme: 25°-40°, seitl. Aufnahme: 35°-50°; b: Klumpfuß)

4. Ergebnisse

4.1 Zwei Fallbeispiele von Nachuntersuchungen bei Kindern mit