2. Material und Methodik

2.1. Material

Die quantitative Messung erfolgte auf dem Ganganalysemessplatz GangAS der Firma T&T medilogic im Ganganalyselabor von OTB Orthopädie-Technik Berlin GmbH im Helios Klinikum Berlin-Klinikum Buch.

Die Komponenten des modular aufgebauten Messplatzes umfassen die Druckmesssohlen, einen elektronischen Winkelmesser und ein Laufband auf der Basis des Betriebssystem Windows mit Ganganalyse-Software GangAS zur Messung und Auswertung des Ganges, inklusive Protokollfunktion und Laufbandsteuerung.

Das Laufband ermöglicht den Gang des Patienten mit bestimmter Geschwindigkeit, hier mit 1 km/h, 1,5 km/h und 2 km/h, zu messen (s. Abb. 3).

Als Druckmesssohlen wurden 4 Paar Sohlen, Größe 37/38, 39/40, 41/42, 43/44, mit je 16 FSR-Sensoren (Force Sensing Resistor) verwendet. Die Anordnung der Sensoren wurde für alle Sohlengrößen in ihrer Relation zueinander beibehalten. Basismaterial sind druckempfindliche Halbleiter aus Hochpolymeren. Mit steigendem Druck sinkt der elektrische Widerstand des Materials. Es wirken die Vertikalkräfte auf die Sohlenfläche. Die Druckmesssohlen sind für den Messbereich von 0,5 bis 64 N/cm² (optional 100 N/cm²) und die Abtastfrequenz von 250 Hz geeignet. Als Winkelmesser bei den Knie- und Hüftgelenken wurden zwei Paar Goniometer von der Firma Penny & Giles benutzt, die mit speziell von T & T medilogic entwickelten Kabelverstärkern ausgestattet wurden (Abb. 4).


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Abb. 3: Das Laufband EN-TRED mit konstanter Gehgeschwindigkeit

Abb. 4: Zwei flexible Einlagen mit 16 FSR-Sensoren und vier Goniometer für die
kinematische Messung an den Knie- und Hüftgelenken

Um den Einfluß der Schuhe auf die Ergebnisse der Pedographie zu eliminieren, wurden für alle Patienten Neutralschuhe in verschiedenen Größe mit einer ebenen inneren und äußeren Schuhsohle verwendet (Abb. 5).


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Abb. 5: Neutralschuhe in verschiedenen Größen

Die eingesetzten Winkelsensoren (Goniometer) wurden mit Hilfe eines Klebebandes im lateralen Bereich der Kniegelenke und der Hüften befestigt. Die zweiachsigen Goniometer erlauben die gleichzeitige Messung von Winkeln in zwei Ebenen. Zwischen den beiden Endblöcken befindet sich innerhalb der Schutzfeder ein zusammengesetzter Draht aus einer Reihe von Dehnungsmessstreifen. Wenn sich der Winkel zwischen den beiden Enden ändert, wird die Dehnungsänderung entlang der Länge des Drahtes gemessen und der Winkel berechnet.

Die Messsohlen und der Goniometer werden mit einem Sender (Patientenmodem) verkabelt, der an einem Gurt am Patienten befestigt ist. Die Konstruktion ist leicht, der Patient wird dadurch während der Messung nicht behindert (Abb. 6).

Von dem Patientenmodem werden die Druckwerte der Sohlen und Winkelwerte von dem Goniometer über Funk zum Computermodem gesendet. Das Computermodem wird mit Hilfe des Serienkabels an die 9-polige serielle Schnittstelle des Computers angeschlossen (94).


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Abb. 6: „Verkabelter“ Patient in der Ausgangsposition vor der Messung

2.2. Probandengruppen

Die Patienten mit der DNP entstammten vorwiegend von einer internistischen Praxis und der orthopädischen Schuhmacher-Werkstatt in Bernau. Die Auswahl der Diabetiker erfolgte nach von uns ausgearbeiteten Kriterien. Insgesamt wurden 98 Diabetiker untersucht. Nach Ausschluß derjenigen, die keine Neuropathie aufwiesen, sowie derjenigen Diabetikern, die eine erhebliche Gangstörung hatten und dadurch die Gehgeschwindigkeit am Laufband nicht bewältigen konnten und nach Absage einiger Patienten aus verschiedenen Gründen, nahmen 73 Patienten mit einer DNP an der kompletten Auswertung teil.

Die Vergleichsgruppe bestand aus 38 freiwilligen gesunden Probanden. Diese Probanden waren keine Diabetiker, sie hatten keine Beschwerden im Bereich der unteren Extremitäten, keine neurologischen Erkrankungen beziehungsweise kardiopulmonale Dekompensationen, obwohl einige leichte, nicht behandlungsbedürftige Fußdeformitäten, wie z.B. Senkspreizfuß, beginnender Hallux valgus aufwiesen.


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2.3.  Methodik

2.3.1. Ein- und Ausschlußkriterien der Patienten
mit diabetischer Neuropathie

Einschlußkriterien :

  1. Diabetes mellitus
  2. Diabetische Polyneuropathie

Ausschlußkriterien :

  1. Zustand nach Apoplex mit noch bestehenden Paresen
  2. Neurologische Krankheitsbilder mit Beeinträchtigung des Gangbildes (z.B. idiopathisches oder sekundäres Parkinson-Syndrom, sogenannte Systemdegeneration des zentralen oder peripheren Nervensystems, jegliche Arten von Phobien)
  3. Periphere Nervenläsion im Sinne einer Monoparese
  4. Anamnese oder Befund einer entzündlichen oder tumorösen Erkrankung des Gehirns, Rückenmarks oder ihrer Häute
  5. Anamnese einer Hirnkontusion oder offenen Schädelhirnverletzung
  6. Anamnese oder Befund einer intrazerebralen Blutung jeglicher Ätiologie
  7. Jegliche Form von Aphasie
  8. Einnahme von Neuroleptika, Antidepressiva oder Benzodiazepinen während des Tages
  9. Akute Lumbago oder Lumboischialgie
  10. Ausgeprägte Skoliose oder andere massive Deformitäten der Wirbelsäule
  11. Schmerzzustände in Hüft- und/oder Knie- und/oder Sprunggelenk und/oder im Bereich des Fußes, die kontinuierliches Gehen einer Strecke von mehr als 100 m regelmäßig verhindern
  12. Ankylose oder ausgeprägte Bewegungseinschränkung in o.g. Gelenken
  13. Anamnese einer Fraktur im Bereich der unteren Extremitäten in der letzten 12 Monaten
  14. Zustand nach Totalendoprothese der unteren Extremitäten, die noch Beschwerden hervorrufen und den Gang des Patienten beeinflussen[Seite 30↓]
  15. Beinlängendifferenz über 2 cm
  16. Asthma bronchiale
  17. Globalinsuffizienz des Herzes
  18. Implantierter Herzschrittmacher

2.3.2. Untersuchungszeitraum

Der Untersuchungszeitraum erstreckte sich von Mai 1999 bis Februar 2000.

Für jeden Diabetiker wurden vier Termine eingeplant. Unmittelbar nach der orthopädisch-neurologischen Untersuchung erfolgten Röntgenaufnahmen der Füße und die neurophysiologische Untersuchung mit Bestimmung der NLG. Anschließend wurde die Ganganalyse durchgeführt.

Bei der Kontrollgruppe beschränkten wir uns auf die Ganganalyse; die Röntgenuntersuchung der Füße und die NLG entfielen.

2.3.3. Ablauf der Untersuchung

Alle Patienten, die nach den Ein- und Ausschlußkriterien ausgewählt wurden, kamen zuerst zur allgemeinen Untersuchung. Die Patienten wurden barfuß und in kurzen Hosen untersucht. Das Gangbild wurde in Schuhen geprüft.

Nach einer ausführlichen Anamnese, die sich neben allgemeinen Fragen über den Krankheitsverlauf schwerpunktmäßig auf Spätkomplikationen bezog, wurden die Patienten in Bezug auf Beckengradstand, untersucht. Eine bestehende Beinlängendifferenz ergab die Messung durch Brettchenausgleich. Beurteilt wurde die Form des Rückens im Stehen auf Skoliose, Kyphose, Steilstellung und die Beweglichkeit der Wirbelsäule. Weiterhin erfolgte eine Kontrolle des Trendelenburg-Zeichens. Im Liegen wurde mit der Neutral-Null-Methode die passive Beweglichkeit der Hüft-, Knie- und Sprunggelenke geprüft. Die Füße des Patienten unterlagen einer gründlichen klinischen Untersuchung. Besonderes Augenmerk war dabei auf die Fußdeformität, den Zustand der Haut, z.B. Schwiele an der Fußsohle und den Zehen, Pilzerkrankungen, trophische Hautveränderungen, Hautläsionen und auf den Zustand der Weichteile, wie Schwellungen gelegt.

Im neurologischen Status registrierten wir die Schweißsekretion des Oberkörpers und der Fußsohlen, Auslösbarkeit der peripheren Reflexe, wie: BSR, TSR, PSR, ASR. Außerdem erfolgte eine Prüfung der Füße bezugnehmend der NP unter folgenden Sensationen: die Berührungsstörung wurde mit einem Pinsel geprüft, die Art der Algesie (Hyper-, Hypalgesie beziehungsweise [Seite 31↓]Dysästhäsie) mit einer stumpfen Nadel und die Thermästhesie wurde mit zwei Körpern unterschiedlicher Temperatur von ca. 1°C und 50°C getestet. Diese Messungen erfolgten standardisiert an den Zehen, der Fußsohle, dem Fußrücken, dem distalen und proximalen Unterschenkel und auf dem Oberschenkel. Die Lagesinnstörung wurde im Grundgelenk des Großzehs, am OSG und am unteren Sprunggelenk (USG) getestet. Die Messung der Qualität der Pallästhesie erfolgte mittels einer Stimmgabel C 128 an den besonders nahe zur Haut liegenden Knochen: am Grundgelenk des Großzehes medial, am Fußrücken, am lateralen Malleolus, an der distalen und proximalen vorderen Tibiakante. Die Untersuchung der Füße, die Prüfung der peripheren Reflexe wurde im Liegen durchgeführt, die Untersuchung der Sensationen erfolgte bei geschlossenen Augen des Patienten.

In der Verumgruppe wurden die Füße dorsoplantar und seitlich im Stehen geröngt. Dieses erlaubte uns den Zustand der Knochen, Gelenke und Weichteile zu beurteilen. Außerdem konnte man die Geometrie des Fußes dokumentieren. Als wichtige Daten wurden folgende Winkel gemessen (Abb. 7):

  1. Tubergelenkwinkel
  2. Kalkaneusachse/mediale Fußlängsachse (Fußgewölbewinkel)
  3. Tangente Unterkante Kalkaneus/Tangente Unterkante Os metatarsale V
  4. Tangente Unterkante Kalkaneus/Trittfläche
  5. Längsachse Os metatarsale I/II
  6. Großzehengrundvalgität


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Abb. 7: Röntgenaufnahmen vom Fuß dorsoplantar und seitlich im Stehen

Abb. 7: Röntgenaufnahmen vom Fuß dorsoplantar und seitlich im Stehen

Die neurophysiologische Untersuchung der rekrutierten Patienten erfolgte am EMG/NLG/EP Messplatz „Keypoint“ von DANTEC MEDICAL A/S, Reg. Nr. 9150B5827 in der neurologischen Klinik im Helios Klinikum Berlin-Klinikum Buch.

Bei allen in Frage kommenden Diabetikern wurde die Elektroneurographie mit Verwendung von Oberflächenelektroden durchgeführt. Dabei untersuchten wir zwei motorische Nerven, die Nervi tibialis und peroneus sowie eine sensible Nervenbahn den Nervus suralis. Es wurden die NLG und die Amplitude des Summenpotentials gemessen und die Daten per Computer erfaßt.


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2.4.  Messungen

2.4.1. Vorbereitung der Messungen

Für die Ganganalyse wurden Neutralschuhe genutzt. Die Messsohlen wurden in die Schuhe gelegt. Nach dem der Patient angekabelt und eingewiesen wurde, wie die Messung verläuft, erfolgt zuerst ein Probegang auf dem Laufband zur Eingewöhnung des Probanden, um seine Unsicherheit zu reduzieren.

Um zu vermeiden, dass im Schuh ein Restdruck entsteht, welcher später als Messfehler registriert wird, wurden die Messsohlen am entlasteten Bein vor der Messung genullt. Das Nullen wurde akustisch angezeigt. Die Nullung des Goniometers dient zur Korrektur von Fehlern beim Anbringen. Dazu stellt sich der Patient aufrecht mit geraden Beinen hin. Die zu vermessenden Gelenke (Knie und Hüften) sollten sich dabei in der Nulllage befinden. Erst wenn beide Sohlen und die Winkelmesser genullt sind, beginnt die Messung.

2.4.2. Statische Messungen

Bei jedem Probanden wurde ein Standtest durchgeführt. Dabei steht der Patient ca. 30 Sekunden ganz ruhig auf einer Ebene, die Hände sind entlang des Körpers gestreckt (nach der Neutral-Null-Methode).

Man erhält einen Computerfußabdruck mit folgenden Parametern (Abb. 8):

  1. einzelne Sensorenbelastung unter dem Fuß in % zum Körpergewicht
  2. die Projektion des Körperschwerpunktes (ein Punkt beziehungsweise schwankende Linie im Koordinatensystem)
  3. der Zweiwaagentest, also die Belastung des linken und rechten Fußes in % zum Körpergewicht
  4. die Längsbelastung des Fußes (Innen- und Außenseite) in % zum Körpergewicht
  5. die Querbelastung, d.h. die Belastung der Ferse, des Mittel- und Vorfußes in % zum Körpergewicht

  1. der Rombergtest (Posturographie). Dabei werden wichtige Parameter erfaßt:

  1. Länge in cm
  2. Geschwindigkeit in cm/sec
  3. Rechteck in cm²
  4. SC-Fläche in cm²
  5. Länge/SC-Fläche in 1/cm
  6. RMS-Fläche in cm²
  7. X-Abweichung in cm
  8. Y-Abweichung in cm

Unter „Länge“ versteht man die Weglänge, die der Druckschwerpunkt während eines Messabschnittes zurücklegt.

Die „Geschwindigkeit“ ist der Quotient aus Länge und Zeitdauer des Messabschnittes. Der Parameter entspricht der mittleren Geschwindigkeit des Druckschwerpunktes während eines Messabschnittes.

Als „Rechteck“ wird die Fläche bezeichnet, die ein Rechteck besitzt, dessen Eckpunkte die Extrema der X- und Y-Koordinaten des Druckschwerpunktes sind.

Die „SC-Fläche“(Smallest convex area) bezeichnet die Fläche eines Vielecks, welches entsteht, wenn man die äußeren Punkte des Verlaufs des Druckschwerpunktes durch Poligonzug miteinander verbindet.

Der Parameter „Länge/SC-Fläche“ ist der Quotient aus „Länge“ und „SC-Fläche“.

Zur Bestimmung der „RMS-Fläche“(Root mean square) wird als erstes der zeitliche Mittelwert über die Koordinaten des Druckschwerpunktes gebildet. Als Zeitbereich für die Mittelung ist eine Sekunde gewählt worden. Die Mittelung erfolgt gleitend über den gesamten Messabschnitt, das heißt, man fängt beim ersten Messpunkt an und mittelt über die erste Sekunde. Die nächste Mittelung erfolgt nach 0,1 Sekunden und wiederholt sich so bis zum Ende des Messabschnitts (94).


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Abb. 8: Sohlenprotokoll mit Darstellung der gesamten Kraftverteilung an der Fußsohle
sowie sagittal und transversal und unter einzelnen Sensoren. In der Mitte
Darstellung von Zyklogramm und Ganglinien

Beim Rombergtest steht der Patient zuerst 24 Sekunden mit geschlossenen Augen. In dieser Zeit nimmt der Computer die Schwankung des Druckschwerpunktes des Körpers auf. Nach dem Tonsignal öffnet der Patient die Augen und in 12 Sekunden beginnt die neue Aufnahme, die ebenfalls 24 Sekunden dauert.


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2.4.3.  Dynamische Messungen

Bei den dynamischen Messungen geht der Patient auf einem Laufband. Das Laufband ist mit Stützgeländern von beiden Seiten ausgerüstet, damit hat der Patient immer eine Abstützmöglichkeit. Außerdem ist der zu Untersuchende durch ein Sicherheitskabel mit dem Laufband angeschlossen, so dass bei Sturzgefahr das Laufband automatisch gestoppt wird. Zur weiteren Sicherheit ist vor dem Probanden ein Alarmknopf plaziert, damit kann das Laufband ebenfalls ausgeschaltet werden. Die Untersuchung wird mit drei Geschwindigkeiten geführt: 1 km/h, 1,5 km/h und 2 km/h. Die Geschwindigkeit wurde so gewählt, dass die Messung auch bei Patienten mit bestehendem Ulkus und Gangproblemen durchgeführt werden kann. Auch wegen der Vergleichbarkeit untereinander und mit der Kontrollgruppe ist es angezeigt, gleiche Messbedingungen zu schaffen. Es wurden kinematische und kinetische Messungen durchgeführt.

Bei kinematischen Messungen werden Hüft- und Knieverläufe vermessen. Zu wichtigen Win-kelparametern gehören:

  1. Extension und Flexion der Hüft- und Kniegelenke in Grad
  2. Abduktion und Adduktion der Hüften in Grad
  3. Hüftsymmetrie sagittal und frontal
  4. Kniesymmetrie sagittal

Um die zufälligen, atypischen Schritte während dieser Untersuchung auszuschließen, wird ein charakteristischer Doppelschritt gebildet, der als Mittelwert aus ca. 30 Doppelschritten entsteht und der zufällige Schwankungen im Bewegungsverhalten innerhalb der Untersuchungsphase integriert.

Bei kinetischen Messungen wird der mittlere Druck von den Messsohlen aufgenommen. Es wird die Körperschwerpunktprojektion berechnet und in Form von einem Zyklogramm und Ganglinien dargestellt. Diese Daten enthalten die Information über Lastwechsel zwischen dem linken und dem rechten Bein als auch über das Abrollverhalten. Um die Symmetrie der Fußbelastung zu bewerten, benötigt man den zeitlichen Verlauf des Summendrucks links und rechts bezogen auf einen mittleren Doppelschritt.

Weiterhin werden bei den dynamischen Messungen die Sohlenparameter des Ganges betrachtet. Zu den wichtigen Daten des Sohlenprotokolls zählen:


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Allgemeine Gangparameter

1.

die relative Geschwindigkeit (bezogen auf die Körpergröße), also Körpergröße/sec

 

2.

die Schrittlänge in Meter

 

3.

die relative Schrittlänge (bezogen auf die Körpergröße)

 

4.

die Kadenz (Doppelschritte/min)

 

5.

der Zweifußstand in % /Doppelschrittdauer (DSD)

 

6.

die Standphasendauer links und rechts in %/DSD

   

Abrollverhalten

1.

die effektive Fußlänge in % der wirksamen Sohlenlänge

 

2.

Ferse + Vorfuß in % der DSD

 

3.

Zweifersen- und Zweivorfußstand in % der DSD

   

Belastung

1.

Ferse

 

2.

Auftritt

 

3.

Mittelfuß

 

4.

Vorfuß

 

5.

Abstoß

 

6.

Gesamt

 

Als Maß für die Belastung dienen die Flächen (Integrale) unter den jeweiligen Druckkurven (Druck x % der DSD)

 
   

Symmetrie

1.

Standphasendauer in %

 

2.

Gesamtbelastung in %

 

3.

Fersenbelastung in %

 

4.

Vorfußbelastung in %

   

Einzelschrittauswertung

1.

Relative Standardabweichung der Kadenz in %

 

2.

Relative Standardabweichung der Standphasendauer links und rechts in %


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2.5.  Statistik

Die statistischen Untersuchungen dienen der Prüfung, ob und welche Parameter sich bezüglich der Patientengruppen signifikant unterscheiden.

Die Auswertung der vorhandenen Daten wurde mittels der Statistik-Software SPSS, Version 9 durchgeführt. Da die Messdaten in beiden Patientengruppen nicht normal verteilt sind, wurde der Nichtparametrische U-Test für zwei unabhängige Stichproben nach Mann und Whitney durchgeführt (100). Dieser Test benutzt die den beiden Messreihen gemeinsam zugeordneten Rangzahlen. Dabei gehen wir von einer Irrtumswahrscheinlichkeit-α (oder Signifikanzniveau) von 0,05 aus. Diese wird mit dem berechneten p-Wert verglichen. Wenn der p-Wert ≤ 0,05 ist, lehnt man die Null-Hypothese der Gleichheit ab, ansonsten besteht keine Ablehnung. Einen p-Wert von > 0,05 bis 0,1 interpretieren wir als tendenziell, d.h., dass eine Tendenz zum Unterschied der beiden Patientengruppen vorliegt.

Mittels der deskriptiven Statistik werden Mediane, Quartile, Mittelwerte, Standardabweichungen, Minima und Maxima der Merkmale in den Gruppen bestimmt. Der Median hat im Vergleich zum arithmetischen Mittelwert den Vorteil, dass er von außergewöhnlichen Werten (Ausreißern) praktisch nicht beeinflußt wird, weshalb er sich besonders als Lagemaß bei unsymmetrischen Häufigkeitsverteilungen eignet. Im Falle der symmetrischen Verteilung stimmt er mit dem Mittelwert überein.

Als Streuungsmaße werden die Quartile verwendet, die als 25%- beziehungsweise 75%-Perzentile, der Median übrigens als 50%-Perzentil definiert sind.


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19.02.2004