Veränderungen am Bewegungsapparat als Folge von Amputationen an der unteren Extremität

Zusammenfassung

Hintergrund: Häufig wird angenommen, dass bei Amputierten ein höheres Risiko für degenerative Veränderungen am Bewegungsapparat vorliegt. Inwieweit dies in der wissenschaftlichen Literatur bestätigt wird, wurde mit der vorliegenden Arbeit untersucht. Insbesondere wurde analysiert, wie hoch das Risiko von verschiedenen degenerativen Erkrankungen für Amputierte ist.

Material und Methoden: Es wurde eine systematische Literaturrecherche in wissenschaftlichen Datenbanken hinsichtlich amputationsbedingter Veränderungen durchgeführt. Alle thematisch passenden Artikel wurden qualitativ analysiert, die vorliegenden quantitativen Ergebnisse der Studien zusammengefasst und mit Daten für die nicht amputierte Bevölkerung verglichen.

Ergebnisse: Insgesamt wurden 40 Publikationen identifiziert, die die Einschlusskriterien erfüllen. Die Zusammenfassung aller quantitativen Ergebnisse zeigte eine erhöhte Prävalenz von Beschwerden am Bewegungsapparat im Vergleich zur nicht amputierten Bevölkerung: Rückenschmerzen zeigen sich bei 56 % aller Amputierten. Gonarthrose kontralateral ist radiologisch bei 35 % aller Amputierten nachweisbar und klinisch bei 33 %. Klinische Symptome der Koxarthrose sind ipsilateral bei 15 % aller Amputierten und kontralateral bei 20 % zu beobachten. 87 % aller Amputierten weisen eine Verringerung der Knochendichte an der ipsilateralen Hüfte auf und eine Muskelatrophie ist ipsilateral bei allen Amputierten zu diagnostizieren.

Schlussfolgerung: Durch die Weiterentwicklung der Prothesenpassteile ist es erfahrungsgemäß möglich, die Prothesenlänge an die kontralaterale Seite weitestgehend anzupassen, sodass es nicht mehr zu der in früherer Literatur beschriebenen Beinlängendifferenz kommt. Dadurch scheinen Veränderungen an der Wirbelsäule bei Amputierten seltener geworden zu sein und werden deshalb wahrscheinlich in der aktuellen Literatur nicht mehr diskutiert. Das jeweilige Risiko von Rückenschmerzen, Gonarthrose kontralateral, verminderter Knochendichte an der ipsilateralen Hüfte sowie Muskelatrophien ipsilateral ist allerdings immer noch deutlich erhöht im Vergleich zur Normalbevölkerung. Die Prävalenz von Rückenschmerzen und Gonarthrose steigt mit der Amputationshöhe. Durch die Weiterentwicklung von Passteilen und die Optimierungen der prothetischen Versorgung können möglicherweise auch diese Risiken weiter reduziert werden. Einerseits wird aufgrund einer besseren Versorgungsqualität das Hilfsmittel häufiger genutzt. Andererseits wird eine optimierte Prothese stärker belastet, wodurch die Last auf beide Beine gleichmäßiger verteilt wird. Beides resultiert in einer physiologischeren Belastung des Bewegungsapparats. Inwieweit der kontralaterale Fuß degenerative Veränderungen aufweist, konnte innerhalb der wissenschaftlichen Literatur nicht ausreichend festgestellt werden. Hierzu bedarf es weiterer Studien.

Abstract

Background: It is often assumed that leg amputations result in a greater risk of degenerative changes to the locomotor system. This paper analysed the extent to which this assumption is supported by the scientific literature. In particular, the study analysed the level of risk of various degenerative diseases in amputees.

Method: A systematic literature search was conducted in scientific databases on degenerative changes caused by amputations. All pertinent articles were qualitatively analysed; the available quantitative results were summarised and compared to data for the able bodied population.

Results: The search yielded 40 publications that met the inclusion criteria. A quantitative summary of the studies showed that 56 % of amputees suffered from back pain, radiographic signs of arthritis were found in the sound knee of 35 % of patients, compared with clinical signs in 33 %. Clinical symptoms of hip osteoarthritis were seen in 15 % of amputees on the prosthetic side and in 20 % on the sound side. 87 % of patients exhibited reduced bone density in the hip on the prosthetic side and all amputees exhibited muscular atrophy in the residual limb.

Conclusions: Thanks to the development of prosthetic components it is possible to adjust the length of the prosthesis to the length of the sound limb, so that there are no longer discrepancies in leg length. This means that flexion deformities of the spine of amputees have become rarer and are therefore no longer discussed in the current literature. The risks of back pain, knee osteoarthritis in the sound side, reduced bone density on the prosthetic side hip and muscular atrophy are still significantly greater than in the able bodied population. The prevalence of back pain and knee osteoarthritis increases in more proximal amputations. It may be possible to reduce these risks with novel prosthetic components and by optimising prosthetic fitting. On the one hand, an optimised prosthesis will be used more often. On the other hand, it will be exposed to greater loads and therefore the load to the locomotor system could be distributed more evenly between the two legs. Both aspects would result in a more physiological loading of the locomotor system. There was not enough published evidence to determine to what extent the sound side foot shows degenerative changes.

Schlüsselwörter

Osteoarthrose - Rückenschmerzen - Muskelatrophie - Amputation - Knochendichte

Key words

amputation - osteoarthritis - back pain - muscular atrophy - bone density

• Literatur

• 1 Lemaire ED, Fisher FR. Osteoarthritis and elderly amputee gait. Arch Phys Med Rehabil 1994; 75: 1094-1099
• 2 Royer TD, Wasilewski CA. Hip and knee frontal plane moments in persons with unilateral, trans-tibial amputation. Gait Posture 2006; 23: 303-306
• 3 Ehde DM, Czerniecki JM, Smith DG. et al. Chronic phantom sensations, phantom pain, residual limb pain, and other regional pain after lower limb amputation. Arch Phys Med Rehabil 2000; 81: 1039-1044
• 4 Mussman M, Altwerger W, Eisenstein J. et al. Contralateral lower extremity evaluation with a lower limb prosthesis. J Am Podiatry Assoc 1983; 73: 344-346
• 5 Gailey R. Review of secondary physical conditions associated with lower-limb amputation and long-term prosthesis use. J Rehabil Res Dev 2008; 45: 15-30
• 6 Morgenroth DC, Gellhorn AC, Suri P. Osteoarthritis in the Disabled Population: A Mechanical Perspective. PM R 2012; 4 (05) Suppl. S20-S27
• 7 Robbins CB, Vreeman DJ, Sothmann MS. et al. A review of the long-term health outcomes associated with war-related amputation. Mil Med 2009; 174: 588-592
• 8 Burke MJ, Roman V, Wright V. Bone and joint changes in lower limb amputees. Ann Rheum Dis 1978; 37: 252-254
• 9 Ebrahimzadeh MH, Hariri S. Long-term outcomes of unilateral transtibial amputations. Mil Med 2009; 174: 593-597
• 10 Ebrahimzadeh MH, Fattahi AS. Long-term clinical outcomes of Iranian veterans with unilateral transfemoral amputation. Disabil Rehabil 2009; 31: 1873-1877
• 11 Ehde DM, Smith DG, Czerniecki JM. et al. Back pain as a secondary disability in persons with lower limb amputations. Arch Phys Med Rehabil 2001; 82: 731-734
• 12 Ephraim PL, Wegener ST, MacKenzie EJ. et al. Phantom pain, residual limb pain, and back pain in amputees: results of a national survey. Arch Phys Med Rehabil 2005; 86: 1910-1919
• 13 Friberg O. Biomechanical significance of the correct length of lower limb prostheses: a clinical and radiological study. Prosthet Orthot Int 1984; 8: 124-129
• 14 Friel K, Domholdt E, Smith DG. Physical and functional measures related to low back pain in individuals with lower-limb amputation: An exploratory pilot study. J Rehabil Res Dev 2005; 42: 155-166
• 15 Krämer J, Heisel JM, Ullrich CH. Spätschäden am Bewegungsapparat bei Oberschenkelamputierten und deren Begutachtung. Z Orthop Ihre Grenzgeb 1979; 117: 801-807
• 16 Kulkarni J, Gaine WJ, Buckley JG. et al. Chronic low back pain in traumatic lower limb amputees. Clin Rehabil 2005; 19: 81-86
• 17 Kusljugić A, Kapidzić-Duraković S, Kudumović Z. et al. Chronic low back pain in individuals with lower-limb amputation. Bosn J Basic Med Sci 2006; 6: 67-70
• 18 Marshall HM, Jensen MP, Ehde DM. et al. Pain site and impairment in individuals with amputation pain. Arch Phys Med Rehabil 2002; 83: 1116-1119
• 19 Morgenroth DC, Orendurff MS, Shakir A. et al. The relationship between lumbar spine kinematics during gait and low-back pain in transfemoral amputees. Am J Phys Med Rehabil 2010; 89: 635-643
• 20 Morgenroth DC, Shakir A, Orendurff MS. et al. Low-back pain in transfemoral amputees. Am J Phys Med Rehabil 2009; 88: 108-113
• 21 Smith DG, Ehde DM, Legro MW. et al. Phantom limb, residual limb, and back pain after lower extremity amputation. Clin Orthop Relat Res 1999; 361: 29-81
• 22 Wilcke KH. [Unilateral leg amputation and its surgical-orthopedic sequelae]. Monatsschr Unfallheilkd Versicher Versorg Verkehrsmed 1971; 74: 236-248
• 23 Lanik V, Lanikova V. [Shape and structural changes of the sacral region in asymmetrical stress following thigh amputation]. Hefte Unfallheilkd 1969; 100: 53-55
• 24 Benichou C, Wirotius JM. Articular cartilage atrophy in lower limb amputees. Arthritis Rheum 1982; 25: 80-82
• 25 Hübener KH, Ahlemann LM, Weise K. Computertomographische Untersuchungen an Beinamputierten. Z Orthop Ihre Grenzgeb 1981; 119: 336-339
• 26 Hungerford DS, Cockin J. Fate of the retained lower limb joints in Second World War amputees. Proceedings and Reports of Universities, Colleges, Councils, and Associations. J Bone Joint Surg 1975; 57: 111
• 27 Jaegers SM, Arendzen JH, de Jongh HJ. Changes in hip muscles after above-knee amputation. Clin Orthop Relat Res 1995; 319: 276-284
• 28 Kulkarni J, Adams J, Thomas E. et al. Association between amputation, arthritis and osteopenia in British male war veterans with major lower limb amputations. Clin Rehabil 1998; 12: 348-353
• 29 Meerkin J, Parker T. Bone mineral apparent density of transfemoral amputees. J Sci Med Sport 2002; 5: 67
• 30 Ramirez JF, Isaza JA, Mariaka I. et al. Analysis of bone demineralization due to the use of exoprosthesis by comparing Youngʼs modulation of the femur in unilateral transfemoral amputees. Prosthet Orthot Int 2011; 35: 459-466
• 31 Royer T, Koenig M. Joint loading and bone mineral density in persons with unilateral, trans-tibial amputation. Clin Biomech (Bristol, Avon) 2005; 20: 1119-1125
• 32 Rush PJ, Siu-Wah WJ, Kirsh J. et al. Osteopenia in patients with above knee amputation. Arch Phys Med Rehabil 1994; 75: 12-15
• 33 Sevastikoglou JA, Eriksson U, Larsson SE. Skeletal changes of the amputation stump and the femur on the amputated side. A clinical investigation. Acta Orthop Scand 1969; 40: 624-633
• 34 Sherk VD, Bemben MG, Bemben DA. BMD and bone geometry in transtibial and transfemoral amputees. J Bone Miner Res 2008; 23: 1449-1457
• 35 Smith E, Comiskey C, Carroll A. et al. A study of bone mineral density in lower limb amputees at a national prosthetics center. J Prosthet Orthot 2011; 23: 14-20
• 36 Tugcu I, Safaz I, Yilmaz B. et al. Muscle strength and bone mineral density in mine victims with transtibial amputation. Prosthet Orthot Int 2009; 33: 299-306
• 37 Yazicioglu K, Tugcu I, Yilmaz B. et al. Osteoporosis: a factor on residual limb pain in traumatic trans-tibial amputations. Prosthet Orthot Int 2008; 32: 172-178
• 38 Norvell DC, Czerniecki JM, Reiber GE. et al. The prevalence of knee pain and symptomatic knee osteoarthritis among veteran traumatic amputees and nonamputees. Arch Phys Med Rehabil 2005; 86: 487-493
• 39 Struyf PA, van Heugten CM, Hitters MW. et al. The prevalence of osteoarthritis of the intact hip and knee among traumatic leg amputees. Arch Phys Med Rehabil 2009; 90: 440-446
• 40 Melzer I, Yekutiel M, Sukenik S. Comparative study of osteoarthritis of the contralateral knee joint of male amputees who do and do not play volleyball. J Rheumatol 2001; 28: 169-172
• 41 Isakov E, Burger H, Gregoric M. et al. Stump length as related to atrophy and strength of the thigh muscles in trans-tibial amputees. Prosthet Orthot Int 1996; 20: 96-100
• 42 Sherk VD, Bemben MG, Bemben DA. Interlimb muscle and fat comparisons in persons with lower-limb amputation. Arch Phys Med Rehabil 2010; 91: 1077-1081
• 43 Schmalz T, Blumentritt S, Reimers CD. Selective thigh muscle atrophy in trans-tibial amputees: an ultrasonographic study. Arch Orthop Trauma Surg 2001; 121: 307-312
• 44 Renstrom P, Grimby G, Morelli B. et al. Thigh muscle atrophy in below-knee amputees. Scand J Rehabil Med 1983; 9: 150-162
• 45 Papageorghiou AC, Croft PR, Ferry S. et al. Estimatinig the prevalence of low back pain in the general population – evidence from the South Manchester Back Pain Survey. Spine 1995; 20: 1889-1894
• 46 Pleis J, Coles R. Summary health statistics for U.S. adults: National Health Interview Survey, 1998. Vital Health Stat 10 2002; 209: 1-113
• 47 Andersson GB. Epidemiological features of chronic low-back pain. Lancet 1999; 354: 581-585
• 48 Sun Y, Stürmer T, Günther KP. et al. [Incidence and prevalence of cox- and gonarthrosis in the general population]. Z Orthop Ihre Grenzgeb 1997; 135: 184-192
• 49 Hurley GR, McKenney M, Robinson M. et al. The role of the contralateral limb in below-knee amputee gait. Prosthet Orthot Int 1990; 14: 33-42
• 50 Stallard J, Dounis E, Major RE. et al. One leg swing through gait using two crutches. An analysis of the ground reaction forces and gait phases. Acta Orthop Scand 1980; 51: 71-77
• 51 Drevelle X, Villa C, Sauret C. et al. Vaulting quantification for transfemoral amputees in different gait situations. Comput Methods Biomech Biomed Engin 2013; 16: 126-127
• 52 Andersson S, Nilsson B, Hessel T. et al. Degenerative joint disease in ballet dancers. Clin Orthop Relat Res 1989; 238: 233-236
• 53 van Dijk CN, Lim LS, Poortman A. et al. Degenerative joint disease in female ballet dancers. Am J Sports Med 1995; 23: 295-300
• 54 Gonzalez EG, Mathews MM. Femoral fractures in patients with lower extremity amputations. Arch Phys Med Rehabil 1980; 61: 276-280
• 55 Mak J, Solomon M, Faux S. Ipsilateral total hip arthroplasty in a dysvascular below-knee amputee for advanced hip osteoarthritis: a case report and review of the literature. Prosthet Orthot Int 2008; 32: 155-159