Browsing by Author "Hochwald, Harald"

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Entwicklung eines diagnostischen Verfahrens zur Bestimmung der Gelenkachsen des Sprunggelenks
(2006) Hochwald, Harald; Alt, Wilfried (Prof. Dr.)
Ziel dieser Arbeit war es eine Methode zu entwickeln mit der es möglich ist, die Sprunggelenkachsen in vivo und nicht invasiv zu bestimmen. Ein hypothetischer Zusammenhang zwischen der individuellen Gelenkanatomie und chronischen sowie akuten Überlastungen der Strukturen der unteren Extremitäten wird in der Literatur zwar mehrfach angesprochen, konnte aber von bisher durchgeführten Studien aufgrund von methodischen Restriktionen und dadurch bedingten kleine Fallzahlen weder bestätigt noch verworfen werden. Folgende Anforderungen mussten von dem neuen diagnostischen Verfahren erfüllt werden: Im Feld einsetzbar (benötigt keine Laborbedingungen), in vivo, nicht invasiv, automatisierte Datenverarbeitung und Datenerfassung, einfach zu handhaben. Um diese Anforderungen zu erfüllen wurde das Ultraschall-Laufzeit-Bewegungsanalyse-System cms20 der Firma zebris modifiziert und eine eigene Software und die benötigten mathematischen Methoden entwickelt. Wie bisher angewandte nicht invasive Methoden zur Bestimmung der Lage der Sprunggelenkachsen in vivo stützt sich auch dieses Verfahren auf eine Bewegungsanalyse des Sprunggelenkkomplexes. Das eingesetzte mathematische Verfahren betrachtet die Bewegungen um die obere und untere Sprunggelenkachse als eine Rotation in der Ebene und reduziert somit die Bewegungsanalyse auf ein zweidimensionales Problem. Für die Berechnung der Gelenkachsen und damit des COR (Center of Rotation) aus den aufgezeichneten Bewegungsdaten genügen demnach die Koordinatendaten von drei verschiedenen Positionen eines Ultraschallmarkers. Der gesamte Messvorgang dauert weniger als zehn Minuten. Dabei muss in einem ersten Schritt das Tibiakoordinatensystem -- ein Koordinatensystem markanter anatomischer Punkte -- , mithilfe eines speziell für diesen Zweck entwickelten Ultraschalltaststiftes festgelegt werden. In der Neutral-Null-Stellung (hüftbreiter Aufrechter Stand) des Probanden müssen zur Bestimmung des Tibiakoordinatensystem zwei Punkte auf der Tibiakante und ein weiterer Punkt auf der Achillessehnenmitte aufgezeichnet werden. Mittels eines vierten Punktes in der Standfläche wird der Ursprung des Koordinatensystems festgelegt. Alle Ergebnisse werden relativ zu diesem Tibiakoordinatensystem ausgegeben. Anschließend erfolgt die Aufzeichnung der Bewegungsdaten. Dazu muss der Fuß aus der Neutral-Null-Stellung in die maximale Dorsalflexion bewegt werden. In dieser maximalen Dorsalflexion müssen mehrere Inversions/Eversionbewegungen durchgeführt werden. Die Software berechnet anhand der aufgezeichneten Bewegungskoordinaten alle benötigten Parameter des oberen und unteren Sprunggelenks und stellt diese nach der Messung numerisch und grafisch dar. Für die Achsdaten des unteren Sprunggelenks werden Mittelwerte und Standardabweichung ausgegeben, die aus den berechneten Sprunggelenk-Achsdaten der einzelnen Inversions- und Eversionsbewegungen gebildet werden. Mithilfe der Standardabweichung können direkt nach einer Messung Aussagen über die Qualität der Bewegungsausführung und damit über die Genauigkeit des Messergebnisses gemacht werden. Das Gesamtsystem wurde einer Reihe von Validitäts- und Reliabilitätstest am mechanischen Modell und in vivo unterzogen. Der ermittelte Fehler der Winkel für die Reliabilitätstests am mechanischen Modell war E<0,9°. Bei den in vivo Tests war der Fehler der Winkel mit E<2,5° etwas höher als bei den Tests am mechanischen Modell, was aufgrund von Hautverschiebungen und Abweichungen bei der willkürlichen Bewegungsausführung zu erwarten war. In ersten durchgeführten Studien wurden die Sprunggelenkachsen von n=97 Probanden in vivo bestimmt. Die Standardabweichung bzw. der Messfehler der Einzelmessungen von Deviation und Inklination betrug E<5°. Der Mittelwert des Deviationswinkels der gesamten Stichprobe war M=3,4° bei einer Standardabweichung von STAB<11,4°. Dieses Messverfahren ist dazu in der Lage, die Achsen des Sprunggelenkkomplexes in vivo und nicht invasiv bei großen Stichproben im Feld zu bestimmen. Der hypothetische Zusammenhang zwischen der individuellen Gelenkanatomie und chronischen und akuten Überlastungen der Strukturen der unteren Extremitäten sollte mit diesem neuen diagnostischen Verfahren aufgeklärt werden können.