Die optimale Höhe des Fußgewölbes für einen Patienten mit funktionellem Plattfuß kann von den Zielen der Orthesenbehandlung abhängen. Studien deuten darauf hin, dass die Höhe des Fußgewölbes einen direkten Einfluss auf die exzessive Bewegung hat, dass aber die Kontrolle des dynamischen Gleichgewichts einen individuelleren Ansatz erfordert.

Von Stephen D. Perry, PhD, E. Anne Cunningham, Msc, CPed, und Kelly M. Goodwin, BSc

Die Interaktion zwischen dem Fuß und seiner Umgebung ist bei allen Formen des Gehens entscheidend. Beim Laufen bietet der Fuß eine flexible Landestruktur, die sich anpasst, um das Gewicht beim ersten Kontakt zu platzieren und aufzunehmen. Beim Abstoßen bietet der Fuß eine starre Struktur, die die Übertragung der Kräfte ermöglicht, die von den Unterschenkelmuskeln erzeugt werden, um den Körper vorwärts zu treiben. Beim Gehen sind die Kräfte viel geringer, aber jetzt fungiert der Fuß als neuromechanische Leitung, die sowohl sensorische Informationen liefert als auch die Übertragung mechanischer Kräfte zur Aufrechterhaltung der Körperstabilität ermöglicht. All diese Funktionen kommen bei allen Formen des Gehens vor, aber die Bedeutung jeder dieser Funktionen hängt von der Art des Gehens ab. Aufgrund der Bedeutung dieser Art von Schnittstelle zwischen dem Fuß und seiner Umgebung ist die Anwendung von Einlagen im Schuh entscheidend für den Erhalt dieser Funktionen.

Die Plattfußdeformität oder der Pes planus ist die häufigste Fußpathologie bei Patienten aller Altersgruppen.1 Die Deformität kann mit Beschwerden und Schmerzen, Instabilität, schwerwiegenden Fuß-, Knöchel-, Knie- und unteren Rückengelenksproblemen, Fehlstellungen und Haltungsschäden verbunden sein. Personen mit dieser Deformität können jedoch auch symptomlos sein. Innerhalb des Pes planus wird der funktionelle (manchmal auch als „flexibler“ bezeichnete) Plattfuß (FFF) definiert als ein hypermobiler Fuß mit übermäßigem Rückfußvalgus und minimaler medialer Längsgewölbehöhe bei Belastung (Abbildung 1A; das Gewölbe ist deutlich zu sehen, wenn es nicht belastet wird, Abbildung 1B).1 In den meisten Fällen wird der FFF mit maßgefertigten Orthesen behandelt, um die Neuausrichtung des Gewölbes zu unterstützen und Stabilität zu gewährleisten. Die Forschung, die hier besprochen wird, befasst sich mit zwei Aspekten des Gangs: zum einen mit der Kinematik des Unterschenkels und des Fußes während des Laufens, die von Personen mit funktionellem Plattfuß gezeigt wird, wenn eine Fußgewölbestütze verwendet wird. Der andere wird die Auswirkung dieser Fußgewölbestützen, die von Personen mit funktionellem Plattfuß getragen werden, auf die dynamische Gleichgewichtskontrolle während des Laufens sein.

Indikationen für Orthesen

Gegenwärtig wird die Verordnung von Orthesen für Personen mit symptomatischem FFF empfohlen, um die übermäßige Bewegung der unteren Extremität während des Laufens zu kontrollieren. Der Hauptgrund dafür, dass Orthesen für FFF-Patienten auf die Kontrolle der Bewegung beim Laufen abzielen, liegt in den höheren Kräften, die beim Laufen auftreten und zu mehr Bewegung und Verletzungen/Schmerzen führen können.2 Dennoch können die empfohlenen Orthesen auch bei anderen Aktivitäten verwendet werden. In der Literatur herrscht allgemeine Übereinstimmung über die klinische Wirksamkeit von Einlagen bei Läufern. Insbesondere wurde die Verwendung von Einlagen positiv mit der Patientenzufriedenheit2,3 und der Schmerzreduzierung3-6 in Verbindung gebracht, was es den Betroffenen ermöglichte, zum Laufen zurückzukehren.2 Derzeit versuchen Forscher, den Mechanismus zu verstehen, durch den Einlagen diese ermutigende Symptomreduzierung bewirken. Es wurde spekuliert, dass Orthesen die untere Extremität neu ausrichten und so die übermäßige Bewegung des Rückfußes und des Schienbeins, die typischerweise bei Personen mit FFF zu beobachten ist, verringern.7-9 Es scheint jedoch, dass auf jede Studie, die auf eine positive mechanische Wirkung von Orthesen bei der Verringerung der übermäßigen Bewegung der unteren Extremität hinweist,4, 7-10 eine Studie folgt, die berichtet, dass die Orthesenintervention keine solche Wirkung hat.4,10-13

Im Hinblick auf die dynamische Gleichgewichtskontrolle beim Gehen bezogen sich die einzigen Studien, die gefunden werden konnten, auf Leichenmodelle und die Anwendung von Orthesen in statischen Situationen. Mit zunehmendem Alter verursachen unbeabsichtigte Stürze schwerwiegende Verletzungen. Obwohl Stürze komplex sind und viele Faktoren eine Rolle spielen, spielen Schuhwerk und Fußprobleme eine wichtige Rolle bei der Kontrolle des Gleichgewichts, um Stürze zu vermeiden.14 Imhauser und Kollegen15 quantifizierten und verglichen die Wirksamkeit von Orthesen bei der Behandlung von Plattfußdeformitäten an Leichenmodellen in einer statischen

Situation und stellten fest, dass Orthesen das mediale Längsgewölbe stabilisieren und wiederherstellen. Darüber hinaus wiesen Kitaoka et al.16 eine signifikante Verbesserung der Ausrichtung des Fußgewölbes und der strukturellen Ausrichtung der unteren Gliedmaßen durch die Verwendung von Orthesen an Leichen nach. In Anbetracht der begrenzten Literatur hat die Übertragbarkeit der Ergebnisse jedoch wenig klinischen Wert, da sich alle Studien in erster Linie auf statische Bedingungen konzentrierten.

Unsere derzeitigen Forschungsinteressen umfassen die Fußfunktion,17,18 das Schuhwerk,19,20 und orthopädische Interventionen,21,22 einschließlich Studien an Personen mit funktionellen Plattfüßen. Diese Personen wurden für die Teilnahme an diesen Studien als geeignet erachtet, wenn sie vorher festgelegte Kriterien für einen funktionellen Plattfuß (FFF) erfüllten (diese Kriterien wurden in Absprache mit einem zertifizierten Orthopädietechniker festgelegt und wurden an anderer Stelle berichtet (Cunningham und Perry, eingereicht)). Darüber hinaus füllten alle Teilnehmer einen Screening-Fragebogen aus und wurden von der Studie ausgeschlossen, wenn sie neurologische oder körperliche Beschwerden aufwiesen, die den Gebrauch ihrer unteren Extremität beeinträchtigten. Die Ethikgenehmigung für diese Studien wurde von unserer institutionellen Ethikkommission erteilt.

Alle Teilnehmer (Laufstudie n=19 und Gehstudie n=10) waren beidseitig funktionell plattfüßig mit geringen oder keinen Schmerzen. Allen Probanden wurden beide Füße von einem Orthopädietechniker in einer subtalaren Neutralstellung eingegipst. In den hier vorgestellten Forschungsstudien wurden beide Fußgewölbeeinlagen verwendet (Abbildung 2). Die Höhe des subtalaren Fußgewölbes jedes Teilnehmers wurde bestimmt, indem ein Lineal an der medialen Kante des ersten Mittelfußknochens und des Fersenbereichs ausgerichtet und dann die Höhe von der medialen Kante des Lineals bis hinunter zum Gips entlang einer vertikalen Achse gemessen wurde (Abbildung 3). Für jeden Teilnehmer wurden Fußgewölbeeinlagen von 0 %, 33 %, 66 % und 100 % der subtalaren neutralen Fußgewölbehöhe angefertigt (Abbildung 4).

Kinematische Studie

In der Laufstudie wurden die Fußgewölbestützen mit Klebeband an der Fußsohlenoberfläche, insbesondere am medialen Längsgewölbe, befestigt. Die Teilnehmer berichteten, dass die Taping-Technik die normale Bewegung des Fußes nicht einschränkte. In der Gehstudie wurden die Teilnehmer mit identisch gestalteten Laborschuhen (Rockport, World Tour Classic Model; Canton, MA) und maßgefertigten, flachen Einlegesohlen ausgestattet, auf die die Fußgewölbeeinlagen geklebt wurden (Abbildung 3). In beiden Studien wurden während des Versuchs Fußgewölbeeinlagen unterschiedlicher Höhe in zufälliger Reihenfolge getragen.

Bei der Laufstudie liefen die Teilnehmer mit einer Geschwindigkeit von 2,0 m/s und 3,0 m/s auf einem Laufband, während die dreidimensionale Winkelkinematik mit mehreren Infrarotmarkern am Unterschenkel und Fuß aufgezeichnet wurde. Zu den gemessenen kinematischen Variablen gehörten der Rückfußwinkel (Bewegung des Fußes in der Frontalebene relativ zum Bein) und die Tibiarotation (relative Drehung des Unterschenkels um seine Längsachse). Beide Messungen wurden im Verhältnis zu einem statischen Stehversuch dargestellt. Jeder Teilnehmer lief mit jeder der Einlagen, die während beider Geschwindigkeitsbedingungen unter dem medialen Fußgewölbe befestigt waren. Alle Teilnehmer waren körperlich aktiv, aber keine Leistungssportler.

Die Ergebnisse der Laufstudie (es werden nur die Daten für die Geschwindigkeitsbedingung von 2,0 m/s dargestellt) deuten darauf hin, dass mit zunehmendem Grad der orthopädischen Intervention (Höhe der Fußgewölbeeinlage) eine signifikante (p < 0,001) Abnahme des maximalen Rückfußwinkels und des maximalen tibialen Innenrotationswinkels bei dieser Population zu verzeichnen war (Abbildung 5). Die Geschwindigkeit der Rückfußbewegung und der tibialen Innenrotation waren jedoch nicht betroffen.

Dynamische Gleichgewichtsstudie

Bei der Gehstudie mussten die Teilnehmer über eine Reihe von geneigten Plattformen gehen, die unebene Oberflächen simulierten (beschrieben von Perry et al23), um die dynamische Gleichgewichtskontrolle zu testen. Die dreidimensionale Bewegung des Körperschwerpunkts und des Stützpunkts, der als Kontaktfläche der Füße definiert ist, wurde mit Hilfe von 21 Markern bestimmt. Die dynamische Gleichgewichtskontrolle wurde durch die Messung der seitlichen Stabilitätsspanne bestimmt, die durch den Abstand (in der Querebene) zwischen dem seitlichen Rand der BOS und der Position der COM während der einzelnen Stützphase des Gangs definiert ist (wie in Perry et al. beschrieben18) Auch hier wurde jeder Teilnehmer auf die blanke Einlegesohle und dann in den Standardschuh gesetzt.

Erhöhungen der Fußgewölbeeinlagenhöhe waren mit nachgewiesenen statistisch signifikanten Veränderungen der dynamischen Stabilität verbunden. Die größte Verbesserung trat bei 66 % Bogenhöhe auf (Abbildung 6). Während der Einzelstützphase des Laufens wiesen die Probanden, die die 66%ige Fußgewölbehöhe trugen, die niedrigsten Maximal- und die höchsten Minimalwerte für die medial-laterale COM-BOS-Differenz auf (p < 0,04).

Die Verringerung des Rückfußwinkels (der gemeinhin als guter Indikator für die Fußpronation gilt24) und der Tibia-Innenrotation (die nachweislich in engem Zusammenhang mit der Fußpronation steht25) bei erhöhtem orthopädischem Eingriff (Höhe der Fußgewölbeeinlage) während des Laufens zeigt den direkten Zusammenhang zwischen der Höhe der Einlage und der Fuß-/Beinmechanik. Ohne eine damit einhergehende signifikante Verringerung des Rückfußwinkels und der Tibia-Innenrotation wird die Belastung der unteren Extremität durch schnelle Winkelveränderungen, die als Hauptursache für Verletzungen gelten, jedoch möglicherweise nicht in dem erwarteten Maße reduziert. Die Ergebnisse der Gehstudie deuten darauf hin, dass Personen mit funktionellem Plattfuß eine erhöhte dynamische Stabilität erfahren, wenn sie Fußgewölbeeinlagen tragen, die 66 % ihrer subtalaren neutralen Fußgewölbehöhe betragen.

Schlussfolgerungen

Diese Ergebnisse unterstreichen, dass Einlagen die Bewegungen des Fußes und der unteren Extremität bei Personen mit FFF wirksam reduzieren. Sie deuten auch darauf hin, dass eine schrittweise Erhöhung der Orthesenhöhe in direktem Zusammenhang mit der zu beobachtenden Veränderung des maximalen Rückfuß- und Tibia-Innenrotationswinkels steht.

Außerdem deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass der komplexere Bereich der Orthesen und der dynamischen Gleichgewichtskontrolle nicht so einfach zu sein scheint. Es besteht kein direkter Zusammenhang, sondern jede Person hat möglicherweise eine optimale Orthesenhöhe, die eine optimale dynamische Gleichgewichtskontrolle ermöglicht. Diese beiden Studien zeigen, wie wichtig es ist, sowohl die Vorteile einer reduzierten Fuß- und Beinbewegung als auch die Optimierung der dynamischen Kontrolle zu berücksichtigen. Beide Mechanismen – übermäßige Bewegung oder Verlust des Gleichgewichts – könnten zu einer Behinderung führen.

Stephen D. Perry, MSc, PhD, ist außerordentlicher Professor in der Abteilung für Kinesiologie & und Leibeserziehung an der Wilfrid Laurier University in Waterloo, Ontario, Kanada. E. Anne Cunningham, MSc, CPed, ist Fußorthopädin in Waterloo, Ontario. Die Laufstudien waren Teil ihres MSc an der Wilfrid Laurier University. Kelly M. Goodwin, BSc, MD (Kandidatin) ist Medizinstudentin an der Universität von Ottawa. Die Studien zum dynamischen Gleichgewicht waren ihr BSc-Abschlussprojekt an der Wilfrid Laurier University.

Danksagungen: Diese Arbeit wurde durch einen Betriebskostenzuschuss der Canadian Institutes of Health Research (MOP-77772) unterstützt, und die Ausrüstung wurde von der Canadian Foundation for Innovation, dem Ontario Innovation Trust und der Wilfrid Laurier University unterstützt.

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Abbildungsunterschriften

Abbildung 1: A. Demonstration des Zusammenbruchs des Fußgewölbes während der Gewichtsbelastung, B. Nachweis der Gewölbebildung ohne Gewichtsbelastung.

Abbildung 2: A. Mediale Ansicht des Fußgewölbeeinsatzes, B. Medial-superiore Ansicht des Fußgewölbeeinsatzes, C. Superiore Ansicht des Fußgewölbeeinsatzes.

Abbildung 3: Bestimmung der Fußgewölbehöhe anhand des subtalaren Neutralfußes.

Abbildung 4: Fußgewölbeeinlagen auf individuell angepassten Einlagen.

Abbildung 5: Auswirkung der orthopädischen Intervention auf die Rückfußbewegung und die tibiale Innenrotation während des Laufens mit 2,0 m/s.

Abbildung 6: Auswirkung der orthopädischen Intervention auf den maximalen und minimalen Schwerpunkt der Stützbasis (COM-BOS) in medial-lateraler Richtung.