1 Einleitung

1.1  Der rheumatische Fuß

↓1

Die Rheumatoide Arthritis befällt ca. 3 Prozent der Bevölkerung. Frauen erkranken 4 mal häufiger als Männer. Der Erkrankungsgipfel liegt im 4. Lebensjahrzehnt, eine familiäre Häufung ist nachgewiesen1.

Nach Rabl und Nyga treten am rheumatischen Fuß eine Reihe funktioneller Störungen auf. Diese „ergeben sich einmal aus den Schmerzen aufgrund der entzündlichen und destruierenden Veränderungen und zum anderen aus den Einsteifungen und Fehlstellungen“ des rheumatischen Fußes. Mit progredientem Krankheitsverlauf werden auch zunehmend die periartikulären Strukturen, wie Kapseln, Bänder und umgebendes Weichteilgewebe, in den Krankheitsprozess einbezogen. Diese führen ihrerseits zu Veränderungen von Form, Struktur und Funktion des entsprechenden Skelettabschnittes. Die unphysiologische Modifikation der architektonischen Struktur führt schließlich zu sekundären schmerzhaften, degenerativ - entzündlichen Prozessen. Am Vorfuß kommt es zu Valgusdeformitäten der Zehen, zur Krallenstellung der Grundgelenke 2-5 bis hin zu völligen Luxationen, sowie zu einer Absenkung des Quergewölbes. Das Längsgewölbe kann zum totalen Knickplattfuß absinken2.

Der Abrollvorgang wird einmal durch die veränderten funktionell - architektonischen Gegebenheiten, zum anderen durch das Streben nach einem, im günstigsten Falle schmerzneutralen Bewegungsablauf, modifiziert. Das führt zu Adaptationsbewegungen über den Fußaußenrand oder zu einem entharmonisiertem Gangbild.

↓2

Nicht zu unterschätzen sind zudem die Auswirkungen der proximal vom Fuß gelegenen Manifestationen der Erkrankung. Präarthrotische und arthritisch bedingte Deformitäten fußferner Gelenke stören die „automatisierte“ Kinematik des Fußes im Stehen und Laufen, durch Verlagerung des Körperschwerpunktes. Das betrifft nicht nur Veränderungen in den Gelenken der unteren Extremitäten, sondern auch der oberen Extremitäten oder der Wirbelsäule. So kann die rheumatisch bedingte Einschränkung der Pendelbewegungen der Arme beim Laufen Ausgangspunkt einer Störung der automatisierten Kinematik sein.

Darüber hinaus dürften sich auch Krankheitsmanifestationen an anderen Organsystemen auf das Gangbild und damit auf die Fußdruckverteilung auswirken. Die periphere Neuropathie führt, durch reduzierte oder fehlende sensible Afferenzen, zu einem zunächst symptomatisch stummen Fehlen des Schutzreflexes der Fußsohle. Als Folge der hieraus resultierenden Fehlbelastungen und Überlastungen kommt es zu Veränderungen der Fußsohle, zu Clavus - und Schwielenbildung, oder zu destruktiven Veränderungen bis hin zu Ulzerationen.

Radiologische Frühzeichen im Fußbereich sind nach Rabl und Nygagelenknahe zystische Knochendefekte, Randusuren, epiphysäre Grenzlamellenaufhellungen, sowie Strukturstörungen der gelenknahen Spongiosa. Im weiteren Verlauf werden, als Zeichen der Knorpeldestruktion, eine Gelenkspaltverschmälerung, Osteolysen im Bereich der Metatarsalköpfchen und der Basen der Zehengrundglieder, erkennbar. Im Vorfußbereich sind vor allem die Zehengrundgelenke

↓3

betroffen. Im Fußwurzelbereich sind diese Veränderungen häufig nicht so stark ausgeprägt. Hier trifft man vor allem das gleichzeitige Auftreten von entzündlichen und degenerativen Veränderungen an. In schweren Fällen kommt es zu einer Verlagerung der Fußwurzelknochen gegeneinander und zum Durchsinken des Längsgewölbes bis zum Knickplattfuß.

1.2 Fußdruckmessung (plantare Pedobarografie)

1.2.1 Historie

Erste Studien zur „Effizienz und Effektivität bei der Fortbewegung“ erarbeiteten bereits Anfang der dreißiger Jahre des 19. Jahrhunderts die Gebrüder Weber3. Sie stellten an marschierenden Soldaten fest, daß das Marschieren, im Gegensatz zum autoregulativen Gehen, eines erhöhten Kraftaufwandes bedarf.

Erste statische Messungen nahmen Beely4 und Muskat5 vor. Sie fertigten erstmals Gipsabdrücke von den Füßen ihrer Probanden und konnten damit qualitative Aussagen über die Fußdruckverteilung treffen.

↓4

Eine erste quantitative Methode stellte 1921 Milatz6 vor. Er verwendete hierzu eine Waage mit sechs pneumatischen Druckgebern, die er unter der Fußsohle platzierte.

Die Grundlage für die moderne elektronische Fußdruckmessung legte 1947 Schwartz 7. Er verwendete Sensoren aus Kohleaufnehmern, die unter Kompression ihren elektrischen Widerstand ändern. Er platzierte die Sensoren unter der Ferse, den Metatarsalköpfchen I, III und V, sowie unter der Großzehe.

1.2.2 Allgemeine Prinzipien und Formen der elektronischen plantaren Fußdruckmessung

Physikalisch betrachtet ist die plantare Pedobarografie eine Messung zweidimensionaler Lastverteilung. Der Definition nach ist die Größe Druck (P) gleich dem Quotienten aus Kraft (F) und Fläche (A): P= F/A [ N / cm²; wobei gilt: 1 N/cm² = 10 N / m² = 100g /cm² = 10 Pa = 10 kPa]. Die vertikale Bodenreaktionskraft ist als die Gesamtkraft einer beschleunigten Masse zu verstehen, die auf eine definierte Fläche einwirkt.8 Übertragen auf die Fußdruckmessung bedeutet dies, daß die Bodenreaktionskraft gleich der Summe der Kräfte ist, die auf die einzelnen Sensoren einwirken. Sie ist abhängig von der Gewichtskraft des Probanden und seiner Beschleunigung.

↓5

Gegenwärtig existieren drei unterschiedliche technische Sensorbauweisen:

  1. Kohlepulversensoren (zum Beispiel beim System Fastscan) mit kompressionsabhängiger Widerstandsänderung.
  2. Auf Elastomeren basierende kapazitive Sensoren, diese arbeiten nach dem Kondensatorprinzip: Änderung der Kapazität durch Kompression (System Pedar, Emed).
  3. Piezoresistive Sensoren. Diese bestehen aus Siliziummembranen, die in Halbleiterdehnungsmeßstreifen eingesetzt und in Hydrozellen eingebracht werden. Hierbei handelt es sich um das von uns verwendete Parotec- System.

Zur Druckerfassung stehen eine Vielzahl von Methoden zur Verfügung. Diese sind zum Beispiel eine in den Schuh einzulegende Einlage, eine Fußplatte oder ein Teppich mit entsprechend eingearbeiteten Sensoren für Messungen im Barfußstand und - Gang. Auch hinsichtlich Anzahl und Verteilung der Sensoren gibt es systemspezifische Unterschiede. Hierzu gehören Meßsysteme, welche die Messwerte auf speziellen Speichermedien zwischenspeichern und eine retrospektive Auswertung erlauben, oder „Online - Varianten“, bei denen ein vom Probanden nachzuziehendes Kabel oder eine Funkverbindung die Datenübertragung ermöglichen.

↓6

Im Zeitalter der Computertechnik werden ein immer realitätsnäherer Einsatz der Messgeräte, ein entsprechender Datengewinn und die Datenauswertung möglich. So entwickelten einige Hersteller Systeme, die durch Funkübertragung die Messwerte an den für die Datenauswertung zuständigen Computer übermitteln. Sie ermöglichen somit zeitnahe telemetrische Aussagen über den anfallenden Plantardruck.

Diese Technologien finden ihren Einsatz vor allem bei Orthopädieschuhmachern, in der Orthopädietechnik (unter speziellen Fragestellungen der Prothetik) oder in der Sportmedizin. Entsprechende Untersuchungen über Vor- und Nachteile der jeweiligen Verfahren sind in der Literatur zu finden. 9 10 11 12

1.2.3 Vorteile der elektronischen Fußdruckmessung gegenüber den klassischen mechanischen Verfahren

Die Vorteile der elektronischen Verfahren gegenüber den klassischen statischen Verfahren, zum Beispiel des Gipsabdruckes und des Blaupauschabdruckes, liegen klar auf der Hand. Die elektronische Messung eröffnet die Möglichkeit, neben statischen auch dynamische Messwerte zu gewinnen und sie in ihrem zeitlichen Verlauf auszuwerten. Schließlich sind die Füße nicht ausschließlich „Stehwerkzeuge“, ihre weitaus komplexere Funktion liegt in ihrem dynamischen Einsatz als „Gehwerkzeuge“. So kann, zum Beispiel über spezielle vektorielle Berechnungen, die Projektion des Körperschwerpunktes auf die Fußsohle erfolgen. Folgend können Rückschlüsse auf die Biomechanik des Abrollvorganges gezogen werden.

↓7

Durch das Erheben und die Speicherung quantifizierbarer Messwerte ergibt sich zudem die Möglichkeit, prä- und posttherapeutische Ergebnisse zu vergleichen. Das ist zum Beispiel vor und nach einer korrigierenden Operation oder einer entsprechenden Schuhzurichtung sinnvoll. Auch mehrere Probanden können quantitativ verglichen werden.


Fußnoten und Endnoten

1  M.Classen, V. Diehl, K. Kochsiek „Innere Medizin“, Verlag Urban und Schwarzenberg, 2. Aufl. 1993, S. 412 ff

2  C R.H. Rabl und W. Nyga: „Orthopädie des Fußes“ , Ferdinand Enke Verlag Stuttgart, 7. Aufl. 1994, S 345 ff

3  Weber W, Weber E (1836): Mechanik der menschlichen Gehwerkzeuge. Dietrichsche Buchhandlung, Göttingen

4  Beely F: Zur Mechanik des Stehens. Langenbecks Archiv klein Chir 27: 457-470

5  Muskat G (1900): Beitrag zur Lehre vom menschlichen Stehen, Arch Anat u. Physiol. 285

6  Milatz WFJ (1921): Ein Koordinatenmesser und Goniometer Z orthop. Chir. 41

7  Schwartz RP, Heath AL (1947): The Definition of human locomotion on the basis of measurement. With a description of oszillographic method.

8  Baumann W, Müller N, Brust G (1994): Grundlegende Begriffe und Anwendungsaspekte der elektronischen Druckverteilung am Fuß ; Med Orth Tech 114: 3-8

9  McPoil TG, Cornwall MW, Yamada W „A COMPARISON OF TWO IN-SHOE PLANTAR PRESSURE MEASUREMENT SYSTEMS” in „The Lower Extremity” 1995, S.95-103,

10  Meyers-Rice B, Sugars L, McPoil T, Cornwall MW „COMPARISON OF THREE METHODS FOR OBTAINING PLANTAR PRESSURES IN NONPATHOLOGIC SUBJECTS”, The Journal of the American Podiatric Medical Association 1994., S.499-504,

11  Hopson MM, McPoil TG, Cornwall MW: „MOTION OF THE FIRST METATARSOPHALANGEAL JOINT: RELIABILITY AND VALIDITY OF FOUR MEASUREMENT TECHNIQUES”, Journal of the American Podiatric Medical Association 1995, S.198-204,

12  Quaney B, Meyer K, Cornwall MW, McPoil TG: „A COMPARISON OF THE DYNAMIC PEDOBAROGRAPH AND EMED SYSTEMS FOR MEASUREING DYNAMIC FOOT PRESSURES” Journal Foot & Ankle 1995, S.562-566,



© Die inhaltliche Zusammenstellung und Aufmachung dieser Publikation sowie die elektronische Verarbeitung sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung. Das gilt insbesondere für die Vervielfältigung, die Bearbeitung und Einspeicherung und Verarbeitung in elektronische Systeme.
DiML DTD Version 4.0Zertifizierter Dokumentenserver
der Humboldt-Universität zu Berlin
HTML-Version erstellt am:
30.08.2005