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Forschung

 

Teilbelastungsproblematik nach Knie- oder Hüft-TEP (Totalendoprothese)

… oder warum die meisten Patienten die vorgegebene Teilbelastung nicht einhalten können.

NEU – Pilotstudie erfolgreich abgeschlossen: Ein zusammen mit der Universität Paderborn entwickeltes Trainingsprogramm ermöglicht schnell und nachhaltig eine deutliche Annäherung an die vorgegebene Teilbelastung

Die Einhaltung einer vorgegebenen Teilbelastung stellt ein wesentliches Sicherheits- und Erfolgskriterium für den Genesungsprozess in der orthopädisch-traumatologischen Rehabilitation dar.

Die Überprüfung und Korrektur der Teilbelastung ist inzwischen zu einer Routineuntersuchung geworden. Nach therapeutischer Einstellung, Überprüfung und Gewöhnung an die Teilbelastung und den Gang mit Gehstützen werden viele Patienten einer dynamometrischen Ganganalyse unterzogen. Hierzu werden eine Gangbahn mit zwei Kistler-Kraftmessplatten sowie eigens entwicklete und weltweit einmalige Gehstützen mit integrierten Kraftaufnehmern eingesetzt. Die Patienten werden gebeten, je nach Vermögen bis zu 10-mal über die Gangbahn zu gehen. Im Anschluss erfolgt immer eine Gewichtsmessung. Zur Aufbereitung und Analyse der Daten wird eine eigens entwicklete Softwarelösungen eingesetzt. Unmittelbar im Anschluss an die Messungen werden alle Patienten über das Ergebnis informiert und ggf. nochmals intensiv im Gang mit Gehstützen unterwiesen.

Die bisher erhobenen weit über 1.200 Datensätze haben bei 89% unserer Patienten eine deutliche Überschreitung von im Mittel 135% der unmittelbar zuvor eingestellten Teilbelastung gezeigt. Gut 50% unserer Patienten überschritten die vorgegebene Teilbelastung sogar um mehr als das Doppelte.

Die Krafteinleitung über die Gehstützen ist erheblich zu gering und 70 ms zu spät, der Abdruck erfolgt hingegen 60 ms zu früh. Die Überlastung steigt hochsignifikant mit beiden Zeitparametern sowie mit Alter und Gewicht der Patienten. Die Ursachen sind in motorisch-koordinativen Defiziten sowie zu geringen Kräften im Oberkörper begründet. Der zu späte Gehstützenaufsatz ebenso wie der zu frühe Abdruck sind bereits lang genug, um die Beinbelastung erheblich über die vorgegebene Teilbelastung steigen zu lassen, andererseits jedoch viel zu kurz, um vom Auge des Therapeuten als unterschiedliche Zeitpunkte wahrgenommen zu werden. Eine zeitliche Korrektur des Gehstützeneinsatzes kann die Teilbelastung bereits um 30% reduzieren. Eine weitere Reduktion der Teilbelastung scheitert oft an mangelnden Kraftfähigkeiten der Oberarm-Schulter-Rumpf-Muskulatur. Der erforderliche Kraftzuwachs ist während der Phase der Rehabilitation nicht zu realisieren. Als Konsequenz sind sowohl Notwendigkeit, Maß und Handhabung der Teilbelastung zu diskutieren als auch rechtzeitige präoperative Maßnahmen zu ergreifen, die eine Einhaltung der Teilbelastung ermöglichen. Hier scheint eine therapeutisch angeleitete Gangschule mit Gehstützen ebenso wie ein rechtzeitig begonnenes Krafttraining der betroffenen Oberarm-Schulter-Rumpf-Muskulatur Mittel der Wahl zu sein.

 

Die Teilbelastung kann erfolgreich reduziert werden

Neueste Studien zusammen mit der Universität Paderborn zum Gang mit Unterarmgehstützen haben nun gezeigt, dass es mit Hilfe eines Trainingsprogrammes möglich ist die vorgegebene Teilbelastung schnell zu lernen und gleichzeitig erheblich und nachhaltig zu reduzieren. Ein entsprechendes Trainingsgerät befindet sich zur Zeit in der Entwicklung.

 

Lernvideo Teilbelastung:

Ein neues Lernvideo zur Teilbelastung wird in Kürze erstellt.

Wenn wir Ihnen bis dahin mit unserem alten Video helfen können, bitten wir um eine kurze Mailanfrage unter: Biomechanik(at)klinik-lindenplatz.de

 

Wiederherstellung des „normalen“ Ganges

Der Gang ist für den menschlichen Körper die natürlichste Fortbewegungsart. Krankheiten, Verletzungen oder mit zunehmendem Alter vor allem Verschleißerscheinungen können den „normalen“ menschlichen Gang im Zuge von Schmerzvermeidungsstrategien nachhaltig verändern. Mit der schmerzbedingten Entlastung eines Körperteils können wiederum Fehlhaltungen verbunden sein, die andere, meist contralaterale Körperteile übermäßig beanspruchen.

Die Wiederherstellung des „normalen“ Ganges und damit einhergehend die Beseitigung von Fehlstellungen, die sich über einen langen Zeitraum manifestiert haben, ist nicht nur der Wunsch von Patienten, sondern neben der Vermeidung von Folgeschäden ein wesentliches Ziel in der orthopädischen Rehabilitation.

Ziel umfangreicher Studien ist es, hierzu aus Sicht der Bewegungswissenschaft einen wesentlichen Beitrag zu leisten und auf Basis ganganalytischer Verfahren Strategien zur Optimierung therapeutischer Maßnahmen zu entwickeln. Das bedingt eine intensive Auseinandersetzung mit der Frage nach Definition und Charakteristika des „normalen“ Ganges ebenso wie mit der Frage nach den anzusteuernden Parametern zur Wiederherstellung des normalen Ganges in der Rehabilitation.

Diese Seite befindet sich zur Zeit noch im Aufbau. Weitere Informationen werden in Kürze bereit gestellt.

 

Pedal- und Gelenkkräfte auf dem Fahrradergometer

In der orthopädisch-traumatologischen Rehabilitation wird das Training auf dem Fahrradergometer nach Knie- oder Hüftoperationen vor allem zur Gelenkmobilisierung und zur Therapie von Muskelatrophien eingesetzt. Die Belastung der Sprung-, Knie- und Hüftgelenke in sitzender Position ist niedriger als beim Gehen (ERICSON & NISELL 1986). Wegen der guten Dosierbarkeit der Pedalkräfte scheint das Fahrradergometer auch für Patienten mit Teilbelastung gut geeignet. Vereinzelte Studien bringen jedoch ein erhöhtes Lockerungsrisiko von Hüftendoprothesen mit Fahrradfahren in Verbindung (HEIMEL & GRIFKA 1996, WIRTZ u.a. 1998).Tests mit neuen Instrumentarien haben entgegen eigenen früheren Untersuchungen höhere Belastungen gerade in der Startphase ergeben. Die vorliegenden Studien verfolgten daher das Ziel, die Belastung der Beinskelettes auf dem Fahrradergometer zu präzisieren und Hinweise für Praxis und Patientensicherheit abzuleiten.

 

Studie 1: „Pedalkräfte auf dem Fahrradergometer“

An der Studie nahmen 10 gesunde Probanden teil. Die Pedalkräfte auf einem Fahrradergometer wurden über Fußdruckmesssohlen, die Gelenkwinkel vom Fuß bis zur Hüfte mittels 3D-Ultraschall-Bewegungsanalyse ermittelt. Die Probanden wurden gebeten, das Ergometer beginnend mit 25W und in Stufen von 25W bis zu ihrer maximalen Leistung jeweils auf 60, 80 bzw. 100 UpM zu beschleunigen und anschließend die Drehzahl für mind. 30s konstant zu halten.

Die aufzubringenden mittleren maximalen Pedalkräfte aus Eigengewicht des Beines und Muskelkraft betragen bei 25 Watt 16,0/17,1/19,5 kg (60/80/100 UpM) und steigen linear um 3,3/2,6/1,8 kg pro 25 Watt. Bezüglich der Pedalkräfte sind bis 100 Watt niedrigere, über 100 Watt höhere Drehzahlen günstiger. Geringere Drehzahlen erzeugen jedoch höhere schwankungsbedingte maximale Pedalkräfte. In der Startphase treten hohe maximale Pedalkräfte von 60 kg auf. In der Startphase treten die größten Pedalkräfte in einer Tretkurbelstellung von 0-90° und bei konstanter Drehzahl von 90-180° auf. Bei Verkürzung der Pedallänge steigen die Pedalkräfte erwartungsgemäß deutlich an. Wird z.B. bei Patienten mit reduzierter Bewegungsamplitude eine verkürzte Pedallänge verwendet, so ist die eingestellte Ergometerleistung entsprechend zu reduzieren.

Für Lockerungen verantwortlich gemachte Rotationsbewegungen im Hüftgelenk konnten nicht festgestellt werden. Die Pedalkräfte in der Startphase sind vielfach höher als angenommen. Ein Fahren mit Pedalbügeln zur Ermöglichung einer Startphase nur über die gesunde Körperseite bei gleichzeitiger Entlastung der eingeschränkten Körperseite ist dringend anzuraten und die Technik den Patienten zu vermitteln. Bei konstanter Drehzahl hingegen kann das Fahrradergometer auch bei Patienten mit Teilbelastung problemlos eingesetzt werden.

 

Studie 2: „Gelenkmomente auf dem Fahrradergometer“

In Erweiterung der Ergebnisse von Studie verfolgt Studie 2 das Ziel, mittels inverser Dynamik die effektive Gelenkbelastung von Patienten auf dem Fahrradergometer abzuschätzen und Hinweise für die Praxis und die Patientensicherheit abzuleiten.

An der Studie nahmen 16 Patienten nach zementfreier Hüft-TEP sowie eine Kontrollgruppe mit 10 Probanden teil. Die Patienten wurden gebeten, auf dem Ergometer entsprechend ihrem Therapieplan zu trainieren. Die eingestellte Leistung lag zwischen 25W und 50W, die Messzeit betrug jeweils 35 s. Zusätzlich wurde bei 12 Patienten ein Entlastungstest für das operierte Bein durchgeführt, bei dem die Pedalkraft während der ersten vier Tretzyklen vorwiegend durch das nicht operierte Bein erzeugt werden sollte. Die Pedalkräfte auf einem Fahrradergometer wurden mit individuell auf einer Kraftmessplatte (Kistler) abgeglichenen Fußdruckmesssohlen (Novel), die Gelenkwinkel vom Fuß bis zur Hüfte mittels 3D-Ultraschall-Bewegungsanalyse (Zebris) ermittelt. Aus diesen Daten wurden mittels inverser Dynamik (Laatz 2004) die entsprechenden Gelenkmomente im Hüftgelenk berechnet.

Die resultierenden Gelenkkräfte im Hüftgelenk der operierten Seite betrugen bei konstanter Drehzahl bei 25 Watt 17,5 kg, bei 35 Watt 19,6 kg und bei 50 Watt 28,5 kg. In der Startphase, d.h. in den ersten vier Trittzyklen wurden maximale Gelenkkräfte von 70,8 kg (64,4 kg bei 25 Watt, 79,1 kg bei 35 Watt, 71,7 kg bei 50 Watt) berechnet. Wurde die operierte Seite in der Startphase bewusst entlastet, betrugen die Gelenkkräfte nur noch 18,8 kg.

Insgesamt werden die Ergebnisse der ersten Studie (Jöllenbeck 2007) mit gesunden Probanden hinsichtlich der Pedalkräfte in der Startphase und bei konstanter Drehzahl im Wesentlichen bestätigt. Aufgrund der vorherrschenden Hebelverhältnisse zwischen Hüftgelenk und Femur sind nach Bergmann u.a. (1995) die Gelenkkräfte im Hüftgelenk rund dreimal größer als die zugehörigen Bodenreaktionskräfte. Somit entsprechen alle Hüftgelenkkräfte von weniger als 30 kg bei konstanter Drehzahl wie auch bei Entlastung der operierten Seite einer Teilbelastung von weniger als 10 kg und sind somit als unproblematisch einzustufen. Als Ergebnis beider Studien sollte bei einer vorgegebenen Teilbelastung von 20 kg eine maximale Leistung von 80-100 Watt nicht überschritten werden. In der Startphase hingegen bewegen sich die Gelenkkräfte bereits bei geringen Leistungen von 25 bis 50 Watt mit bis zu 79 kg im Bereich einer vergleichbaren Teilbelastung von etwas über 26 kg. Die effektiven Kräfte in der Startphase steigen mit der eingestellten Leistung und mit der Beschleunigung der Trittbewegung. Eine Reduzierung der Kräfte in der Startphase im Einklang mit der vorgegebenen Teilbelastung kann durch eine Beschleunigung vorwiegend über das gesunde Bein bei gleichzeitiger Entlastung des operierten Beines erfolgen. Alternativ scheint auch eine beidbeinige langsame Beschleunigung der Trittbewegung möglich. Der Antritt sollte jedoch immer mit dem gesunden Bein beginnen.

Die vorliegende Studie belegt, dass in der orthopädisch-traumatologischen Rehabilitation das Fahrradergometer bei konstanter Drehzahl wegen der guten Dosierbarkeit der Gelenkmomente durch die eingestellte Leistung auch bei Patienten mit Teilbelastung problemlos eingesetzt werden kann. In der Startphase sind die Gelenkmomente im Hüftgelenk jedoch so hoch, dass ein Anfahren nur über die gesunde Körperseite oder mit langsamer Beschleunigung dringend anzuraten ist.

 

Nordic Walking – Trendsportart auf dem Prüfstand

Nordic Walking entlastet die Gelenke, verspricht die Industrie.Doch weit gefehlt: In der ersten echten Feldstudie dieser Art konnten wir nachweisen, dass die Belastung der Gelenke beim Nordic Walking nicht geringer ist als beim Gehen ohne Stöcke!

Lesen Sie hier mehr zu unserer Studie und erfahren Sie mehr zur Prävention durch Nordic Walking:

  1. Nordic Walking – Eine Feldstudie über den Mythos Gelenkentlastung
  2. Prävention durch Nordic Walking – Gesundheitsbezogene Effekte für Bewegungsapparat und Herz-Kreislaufsystem

Ausgangspunkt unserer Studie war die in Nordic Walking Lehrbüchern und Ausbildungsinhalten enthaltene und daraufhin auch in Medizinerkreisen verbreitete Angabe, dass mit Nordic Walking eine 30-prozentige Entlastung der Beingelenke herbeigeführt werden kann. Dies hat sicherlich mit dazu beigetragen, viele Mitmenschen auch aus gesundheitlichen Gründen zum Nordic Walking zu bringen, und hat auch viele Orthopäden bewegt, Patienten mit Beinbeschwerden zum Nordic Walking zu schicken.

Unsere mehrjährige Erfahrung zum Krafteinsatz beim Gang mit Gehstützen führte zu der Vermutung, dass eine Entlastung von 30% durch Nordic Walking unrealistisch ist. Mit der Qualifikationsarbeit des an der Thematik interessierten Studenten Daniel Leyser von der Fachhochschule Idstein bot sich für uns die Gelegenheit, die Hypothese hier in Bad Sassendorf zu überprüfen.

Hierzu sind wir mit modernster mobiler Messtechnik erstmals ins Feld gegangen und haben auf einem rund 1,6 km langen Parcour (mit Feldweg und Asphalt, Steigung und Gefälle) Nordic Walking und Walking bei möglichst gleichem Lauftempo gegenübergestellt. Mit Fußdruckmesssohlen in den Schuhen, Nordic Walking Stöcke mit integrierten Kraftaufnehmern, Winkel- Neigungs- und Beschleunigungsaufnehmern an beiden Beinen sowie eine Pulsuhr wurden 14 Probanden auf den Weg geschickt. Alle mussten einen Nordic Walking Kurs absolviert haben und mindestens 2-mal wöchentlich Nordic Walking betreiben. Mitgemacht haben ebenfalls 6 ausgebildete Nordic Walking Trainer und Ausbilder.

Insgesamt wurden so ca. 60.000 Schritte erfasst, von denen ca. 20.000 ausgewertet wurden. Ein letzter Teil der Daten befindet sich aufgrund der immensen Datenmenge noch immer in der Auswertung. Die wesentlichen Ergebnisse können wir jedoch schon präsentieren.

Nordic Walking ist nicht gelenkschonender als Gehen ohne Stöcke. Im Detail ist die Belastung beim Fußaufsatz sogar höher (6%) als beim Walking, beim Fußabdruck hingegen annähernd gleich bzw. etwas geringer. Die maximalen Stockkräfte längs der Stockachse betragen im Mittel weniger als 5 kg (50 N), während die Belastungsspitzen bei einem 80 kg (800 N) schweren Nordic Walker bei ca. 120-130 kg (1200-1300 N) liegen. Aus kardiovaskulärer Sicht konnten wir beim Nordic Walking bisher einen im Mittel um rund 10 Schläge/Minute höheren Puls ausmachen.

Die Ergebnisse zu den Bodenreaktionskräften decken sich mit aktuellen Ergebnissen anderer Studien unter Laborbedingungen. Auch ist es bisher keinem der forschenden Einrichtungen gelungen ist, die wissenschaftliche Quelle für den Ursprung der angegebenen 30-prozentigen Entlastung durch Nordic Walking zu finden.

 

Zusammengefasst können wir sagen:

Nordic Walking ist gesund, stärkt – wenn auch in der Dimension sicher überschätzt – das Herz-Kreislauf-System und die Muskulatur des Rumpfes und der Arme. Aber: Nordic Walking ist nicht gelenkschonender als Gehen ohne Stöcke. Die Stöcke können lediglich ein wenig zum Vortrieb beitragen sowie einen Beitrag zum Gleichgewicht und zur Gangsicherheit leisten.

 

Skilaufen mit Handicap – Schontechniken im alpinen Skilauf

Zusammen mit Dr. Walter Kuchler, dem renommierten Skiexperten und Entwickler von Schontechniken im alpinen Skilauf, stellten wir uns die Frage, ob und unter welchen Bedingungen spezielle propagierte Schontechniken im alpinen Skilauf geeignet sind, Belastungen für Skiläufer mit Hüft-, Knie- oder Rückenproblemen bzw. nach Hüft- oder Knie-TEP zu reduzieren und so ein freudvolles Skifahren trotz Handicap zu ermöglichen.

Hierzu wurde in einer Pilotstudie die Effektivität verschiedenen Techniken untersucht.

Weitere Informationen werden in Kürze bereit gestellt.

 

Biomechanische Messungen im Feld – Entwicklung und Einsatz einer mobilen Messstation

Viele Fragen im Rahmen biomechanischer Bewegungsanalysen lassen sich mit gewöhnlichen Messverfahren nur im Labor oder unter laborähnlichen Bedingungen untersuchen. Um hier Abhilfe zu schaffen, wurde eine Messstation konzipiert, mit der unabhängig von Netz-, Kabel- oder Funkverbindungen echte Messungen im Feld durchführen können.

Die so entwickelte Messstation ist in der Lage, Daten mit hohen Taktraten (bis 2 kHz) über lange Zeiträume (mehrere Stunden) zuverlässig zu erfassen.

Diese Messtechnik wurde bereits im mehreren Projekten erfolgreich eingesetzt. Insbesondere die Fragestellungen zur mobilen Teilbelastungsmessung in der Rehabilitation z.B. beim Gang Treppauf oder Treppab, zur Effektivität von Schontechniken im alpinen Skilauf oder zur Frage der Gelenkbelastung beim Nordic Walking wären ohne diese Messtechnik nicht möglich gewesen oder hätten nur unzureichend beantwortet werden können.

 

EMG-gestützte Überprüfung der Effektivität therapeutischer Maßnahmen

Diese Seite befindet sich zur Zeit im Aufbau. Weitere Informationen werden in Kürze bereit gestellt.

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