Ermittlung funktioneller kinetischer Parameter aus der plantaren Druckverteilungsmessung

Zusammenfassung

Fragestellung: Ziel dieser Studie war die Entwicklung eines einfachen Verfahrens zur Ermittlung funktioneller kinetischer Parameter aus der in vielen orthopädischen Praxen und Kliniken eingesetzten plantaren Druckverteilungsmessung. Gedacht wird dabei insbesondere an den prä- und postoperativen Vergleich von funktionellen Parametern, beispielsweise vor und nach einer chirurgischen Korrektur des Hallux valgus oder anderen Operationen, bei denen Funktionseinschränkungen im Bereich des Sprunggelenks auftreten können. Material und Methode: An gesunden Probanden und Patienten mit Fußproblemen unterschiedlicher Genese wurden im Ganglabor Druckverteilungsmessungen aufgezeichnet. Die Probanden gehen barfuß über die ebenerdig im Boden eingelassene Messplattform. Das Gerät zeichnet einen „Film” der Druckverteilung beim Abrollen des Fußes mit 72 Druckverteilungsbildern pro Sekunde auf. Durch Integration des Drucks über alle Flächensegmente kann Druckverteilungsbild für Druckverteilungsbild der zeitliche Verlauf der gesamten Bodenkraft errechnet werden oder die Kraft auf bestimmte Teilbereiche der Fußsohle, z. B. den Hallux. Die Integration des Drucks über die Flächensegmente mal deren Hebelabstand zu den Achsen des Sprunggelenks ergibt das äußere Gelenkmoment, dem die sprunggelenkbewegende Muskulatur ein gleichgroßes inneres Moment entgegenhalten muss. Ergebnis: Im Falle der Korrektur eines Hallux valgus lässt sich der Anteil von Hallux und Metatarsale I am gesamten Gelenkmoment bez. des oberen Sprunggelenks ausmessen und damit eine funktionelle Verbesserung durch eine operative Maßnahme nachweisen. Bei Patienten nach einseitigen Verletzungen von Fuß und Sprunggelenk, beispielsweise nach einer Kalkaneusfraktur, kann im Seitenvergleich der funktionelle Erfolg quantifiziert werden. Schlussfolgerung: Die Bestimmung von muskulären Gelenkmomenten aus der Druckverteilungsmessung verbessert die Objektivität der Bewertung funktioneller Therapieerfolge bei verschiedenen orthopädischen oder chirurgischen Eingriffen am Fuß und Sprunggelenk.

Abstract

Purpose: The aim of this study was the development of a simple procedure to calculate functional kinetic parameters from the plantar pressure distribution measurement which is used in many orthopaedic practices and clinics as a standard measurement device. The special purpose is the comparison of functional parameters between datasets taken before and after a surgical operation, for example the correction of a hallux valgus. Method: In the gait laboratory, pressure distribution measurements were recorded from healthy test subjects and patients with different foot diseases. The test subjects walked barefoot over the measurement plate which is integrated in a gangway. The device records a “movie” of the pressure distribution in the unrolling of the foot. It takes 72 pressure distribution pictures per second. By integrating the pressure over all segmental areas, i. e., pressure distribution picture for pressure distribution picture, the temporal progress of the total ground force can be calculated. By integration of the pressure only over a certain part of the foot, the ground force on that certain anatomic structure can be calculated, for example, the ground reaction force upon then hallux. By integration of the pressure over the same segmental areas considering their lever distance to the axes of the ankle joint, the external joint moment can be calculated. For this, the musculature of the lower leg must generate an internal moment, which exactly compensates the external moment. Results: In the case of a correction of a hallux valgus, the percentage of the total external moment with regard to the upper ankle joint can be measured which is taken on by the hallux and metatarsal I. This allows us to verify a functional improvement through the operative treatment. With patients after one-sided injuries of the foot and ankle joints, the functional success of a treatment can be quantified by means of a comparison of sides, for example, after a fracture of the calcaneus. Conclusion: The determination of muscular ankle joint moments from the pressure distribution measurement improves the objectivity when reviewing the functional success of a therapy in different orthopaedic or surgical interventions at the foot and ankle joint.

Schlüsselwörter

Hallux valgus - plantare Druckverteilungsmessung - Sprunggelenkmoment

Key words

hallux valgus - plantar pressure distribution measurement - ankle joint moments

Literatur

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1 Anmerkungen:
1. in den allerersten und allerletzten Millisekunden des Bodenkontakts kann der Kraftvektor stärker kippen. Zu diesen Zeitpunkten ist die Bodenkraft aber noch oder bereits wieder so gering, dass auch das Gelenkmoment sehr klein ist.
2. Durch das Kippen des Kraftvektors Richtung Unterschenkel entsteht eine Kraftkomponente längs zum Fuß, folglich eine externe Schub- oder Scherkraft auf das obere Sprunggelenk. Wegen der Dorsalextensionsstellung des Sprunggelenks erzeugt auch der Zug der Achillessehne eine solche Kraftkomponente in Längsrichtung des Fußes, der äußeren Kraft aber genau entgegengesetzt. Das obere Sprunggelenk bleibt in der Summe schubkraftfrei.