Grundlagen der Knöchel-Fuß-Orthesen

Originale Autorin Carin Hunter basierend auf dem Kurs von Donna Fisher
Top-Beitragende Carin Hunter, Jess Bell, Kim Jackson und Tarina van der Stockt

Einleitung(edit | edit source)

Eine Knöchel-Fuß-Orthese (Ankle Foot Orthosis – AFO), auch Sprunggelenkorthese, Knöchelorthese oder Unterschenkelorthese genannt. ist eine spezielle Art von Hilfsmittel, das, wie der Name schon sagt, den Fuß und den Knöchel umspannt. Es gibt drei Haupttypen von AFOs: flexible, starre und gelenkige. Jedes Hilfsmittel hat spezifische Vor- und Nachteile. Das Ziel des Orthetikers bzw. Orthopädietechnikers ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die es dem Patienten ermöglicht, sein höchstes Funktionsniveau zu erreichen. Daher sollte die Orthese die maximale Compliance bei der Benutzung fördern und den Patienten dabei unterstützen, sein höchstes Funktionsniveau zu erreichen – sie sollte den Patienten nicht behindern.(1)

Es gibt viele verschiedene Arten von AFOs, auf die im Folgenden eingegangen wird. Für jede Einzelne gibt es Indikationen und Kontraindikationen, so dass eine genaue Beurteilung des Patienten und seiner Bedürfnisse unerlässlich ist. Eine AFO kann individuell angefertigt werden oder „von der Stange“ kommen, und beide haben ihre Berechtigung auf dem Weg zur Rehabilitation.

Arten von AFOs ( edit | edit source )

  • AFO – Knöchel-Fuß-Orthese (Ankle-Foot Orthosis)
  • GRAFO – Ground Reaction Ankle-Foot Orthosis
  • DAFO – Dynamische Knöchel-Fuß-Orthese (Dynamic Ankle-Foot Orthosis)
  • SMO – Supramalleoläre Orthese (Supramalleolar Orthosis)
  • Maßgefertigt
  • Vorkonfektioniert

Orthetische Befunderhebung ( edit | edit source )

Passive Untersuchung:

Aktive Untersuchung

  • Mobilitätsgrad
  • Gangbild
  • Kompensationsmechanismen gegen die Instabilität
  • Verletzungsrisiko
  • Schmerzen

Gangzyklus ( edit | edit source )

Wenn der normale Gangzyklus durch einen pathologischen Zustand beeinträchtigt wird, treten häufig Komplikationen auf. Diese sind zwar von Person zu Person unterschiedlich, aber oft lassen sich Muster erkennen. Die folgenden Abbildungen zeigen einen normalen Gangzyklus und vier pathologische Komplikationen.

Normaler Gangzyklus:

Gait Cycle.jpg

Pathologischer Gangzyklus:

Es gibt verschiedene pathologische Gangstörungen (siehe Bild unten), darunter:(1)

  • „Echter“ Zehenspitzengang (True equinus): Hüfte und Knie sind gestreckt. Manchmal liegt ein Genu recurvatum (Knie wird überstreckt) mit Spitzuß (d. h. vermehrt plantarflektierte Stellung) vor.
  • „Sprunggang“ (Jump gait): Es besteht eine anteriore Beckenkippung und Hyperlordose, Hüfte und Knie sind gebeugt, Spitzuß.
  • „Scheinbarer“ Zehenspitzengang: (Apparent equinus): Es besteht eine verstärkte Hüft- und Kniebeugung bei vermindertem Spitzuß (Dorsalextension im Sprunggelenk)
  • Kauergang (Crouch gait): Übermäßige Hüft- und Kniebeugung, Knie überkreuzen sich, übermäßige Dorsalextension.

PAthalogical Gait cycle.jpg

Veränderungen des Gangs können folgende Ursachen haben

  • Schmerzen
  • Einschränkungen der Gelenkbeweglichkeit
  • Muskelschwäche/ -lähmung
  • Neurologisches Defizit
  • Sensorische Defizite
  • Beinlänge

Krankheitsbilder(edit | edit source)

  • Pädiatrie:
  • Zerebralvaskulärer Insult (CVI)
    • Manchmal werden Personen nach einem Zerebralvaskulären Insult mit einer vorkonfektionierten Orthese „von der Stange“ versorgt
    • Eine frühzeitige Versorgung führt zu den besten Ergebnissen und Funktionsfähigkeit
    • Späte Versorgungen beinhalten oft den Ausgleich einer bereits fixierten Stellung. Ziele sind Komfort und Schmerzlinderung, sowie möglicherweise die Vorbeugung einer Verschlimmerung des Zustands.
  • Multiple Sklerose
    • Dies ist eine fortschreitende Erkrankung. Anfänglich kann eine AFO dazu beitragen, den durch das Fortschreiten der Krankheit bedingten Funktionsverlust zu verlangsamen, doch wird der Einsatz der Schiene mit fortschreitender Erkrankung reduziert.
  • Kinderlähmung (Poliomyelitis)
    • Eine frühzeitige Versorgung führt zu den besten Ergebnissen und Funktionsfähigkeit
    • Eine frühzeitige Versorgung kann Kontrakturen verhindern, die durch die Muskelschwäche nach der Viruserkrankung entstehen.
    • AFOs können in Verbindung mit anderen Hilfsmitteln verwendet werden, zumal ebenfalls eine Schwäche in den Muskeln proximal des Sprunggelenks vorliegen kann.
  • Neuropathie
    • Hereditäre motorisch-sensible Neuropathie (HMSN), auch bekannt als Charcot-Marie-Tooth-Krankheit
      • Eine erblich bedingte, fortschreitende Krankheit, die die Nerven betrifft. Sie äußert sich in Form von Schwäche und Taubheit, die in der Regel in den Beinen stärker ausgeprägt ist als in den Armen. Die Krankheit beginnt in der Peripherie und schreitet in der Länge des Nervs fort.
    • Diabetes
      • Orthesen können zu Gewebeschäden führen, da die Patienten häufig sensorische und neuropathische Probleme haben. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass der Druck einer harten Orthese auf die Haut minimal ist.
    • Tumore
      • AFOs können bei Komplikationen aufgrund von Nervenschädigungen helfen.
  • Trauma
    • Nervenverletzung
      • Nervenschäden können dauerhaft oder vorübergehend sein.
      • Eine AFO kann den Gang unterstützen und Stürze verhindern.
    • Schmerzen
      • Bei bestimmten pathologischen Zuständen oder Traumata kann Bewegung oft Schmerzen verursachen. Eine AFO kann die schmerzverursachenden Bewegungen einschränken und so die Schmerzen reduzieren.
    • Instabilität

Zielsetzung/Verordnung ( edit | edit source )

  1. Positionierung
    1. Sollte in der Position geschehen, die am geringsten Schmerzen verursacht.
    2. Angestrebt wird eine möglichst funktionelle Position
    3. Wenn eine neutrale Position nicht möglich ist, sollte immer die optimale Position angestrebt werden.
  2. Unterstützung bieten
  3. Kontrakturen vorbeugen
    1. Wenn bereits eine Kontraktur vorliegt, sollten versucht werden, diese Kontrakturen auszugleichen
  4. Mobilität verbessern
  5. Stabilität erhöhen
  6. Schmerzen lindern
  7. Spezifische Bedürfnisse des Patienten

Gestaltung / Herstellung ( edit | edit source )

  • AFOs werden in zwei Hauptkategorien eingeteilt: Individuell angefertigt oder vorkonfektioniert („von der Stange“)
    • Individuell angefertigt
      • Herstellung anhand eines Gipsabdrucks
    • Vorkonfektioniert
      • Bei der Größenbestimmung einer AFO „von der Stange“ wird entweder die Fußplatte oder die Wade gemessen.
      • In den Größen klein, mittel und groß erhältlich
      • Müssen in der Regel leicht angepasst werden, insbesondere wenn eine Grunderkrankung vorliegt
  • Meistens nach einem Gipsmodell hergestellt
  • Polypropylen/Laminierung/Kohlefaser
  • Verwendung eines Drei-Punkt-Kraftsystems

Drei-Punkt-Kraftsystem ( edit | edit source )

3 point pressure system.jpg

Dieses System wird zur Stabilisierung eines Gelenks oder Segments verwendet und kann die Winkelrotation reduzieren. Häufig wird eine mediolaterale oder anteroposteriore Kraft aufgebracht.(2)

Das Drei-Punkt-Kraftsystem (auch bekannt als Drei-Punkt-Drucksystem) ist für den Entwurf einer Orthese von entscheidender Bedeutung.(3) Bei diesem System wird eine Primärkraft aufgebracht, in der Regel an dem zu korrigierenden Gelenk, und Gegenkräfte werden sowohl oberhalb als auch unterhalb der Primärkraft aufgebracht. Die Summe dieser drei aufgebrachten Kräfte sollte gleich Null sein. Die Höhe der Kraft und die Position, an der die Primärkraft aufgebracht wird, sollten der Punkt sein, an dem die Bewegung verstärkt oder verringert werden muss. Dies hängt von der Befunderhebung und den funktionellen Anforderungen des Patienten sowie dem festgelegten Behandlungsziel ab.(4)(5)

Bei der Anwendung einer Kraft ist es wichtig, sich an die wissenschaftliche Gleichung zu erinnern: Druck ist Kraft geteilt durch Fläche.(6)

Bei der Gestaltung eines orthetischen Hilfsmittels wird die Korrektur umso größer sein, je länger der Hebelarm bzw. die Orthese ist und je weiter die Kraftpunkte voneinander entfernt sind. Da mehr Fläche zur Verfügung steht, um die Kraft zu verteilen, kann der Druck nach diesem Prinzip reduziert werden. Dieses Prinzip kann genutzt werden, um Beschwerden beim Tragen einer Orthese zu verringern.

Fuß- / Knöchelposition ( edit | edit source )

Bei der Gestaltung einer AFO ist es das Ziel, die beste Fuß- und Knöchelposition in Verbindung mit den Anforderungen des Patienten zu erreichen. Dies bedeutet:

  • Die am wenigsten schmerzhafte Position
  • Die bestmögliche Position
    • Da der Patient nicht immer in der Lage ist, die Neutralstellung zu erreichen, ist die optimale Position das wünschenswerteste Ergebnis.
  • Höchstes Funktionsniveau

Abdruckverfahren ( edit | edit source )

Bei der Anfertigung einer AFO wird ein Abdruck des Fußes und des Knöchels des Patienten mit Hilfe eines Gipsmodells angefertigt, was Erfahrung und Geschicklichkeit erfordert. Der Gips wird entfernt, wodurch ein Negativabdruck entsteht, der gescannt oder mit Gips gefüllt werden kann, um ein Positivmodell des Fußes bzw. Knöchels zu erstellen. Anhand dieses neuen Positivmodells kann dann die maßgefertigte Vorrichtung hergestellt werden.

Der 3D-Druck wird gelegentlich zur Herstellung von Orthesen verwendet. Eine große Herausforderung im Zusammenhang mit dem 3D-Druck ist jedoch, dass es schwierig ist, die optimale Fußposition lange genug zu halten, um einen genauen Scan zu erstellen, der für die Anfertigung eines präzisen Hilfsmittels erforderlich ist. Sobald diese Technologie verbessert ist, könnte der 3D-Druck eine effektive Methode zur Herstellung einer AFO sein.(1)

Übliche Knöchel-Fuß-Orthesen ( edit | edit source )

  1. Flexible AFOs
  2. Starre AFOs
  3. Gelenkige AFOs

1. Flexible AFOs ( edit | edit source )

Flexible Knöchel-Fuß-Orthese (AFO).

Eine flexible AFO verfügt über ein gewisses Maß an Beweglicheit im Bereich des Knöchels. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Teil der Orthese um den Knöchel herum ausgeschnitten wird, wodurch sich die Oberfläche verkleinert. Durch diesen Oberflächenverlust wird die Wirkung des Drei-Punkt-Drucksystems verringert, so dass diese Methode für Patienten mit mediolateraler Instabilität nicht geeignet ist. Eine flexible AFO ist bei Patienten sinnvoll, die eine erhöhte, unkontrollierte Bewegung im Sprunggelenk bei guter mediolateraler Stabilität aufweisen. Diese Art Hilfsmittel kann ein gewisses Abrollen ermöglichen, was ein natürliches Gangbild fördert. Es ist einfacher, von Stühlen aufzustehen und Treppen hinauf- und hinunterzusteigen. Für Kinder ist es auch einfacher, auf dem Boden zu spielen und sich zu bewegen.

Verordnungskriterien für eine flexible AFO ( edit | edit source )

  1. Fallfuß
    1. Damit der Fuß sich vom Boden ablösen kann, beugt ein Patient mit Fallfuß oft übermäßig in der Hüfte und im Knie, schwingt das Bein in die Zirkumduktion oder geht auf den Zehen auf der gegenüberliegenden Seite.(7) Diese kompensatorischen Bewegungen führen zu einem erhöhten Energieverbrauch, der den Patienten ermüdet, und zu einem erhöhten Sturzrisiko.(8) Eine flexible AFO kann die plantigrade Stellung korrigieren, lässt aber eine gewisse Bewegung während der mittleren Standphase zu. Dadurch entsteht ein natürlicheres Gangbild, aber noch wichtiger ist, dass der Fuß Bodenfreiheit während der Schwungphase erhält.(9)
  2. Beweglicher Fuß/Knöchel
  3. Keine Tendenz zu Valgus oder Varus

Häufige Indikationsbereiche ( edit | edit source )

  1. Zerebrovaskulärer Insult (CVI)
  2. Nervenverletzung / -dysfunktion
  3. Pädiatrie

Vorkonfektionierte Flexible AFOs ( edit | edit source )

Auch bekannt als PLS-AFO (Posterior Leaf Spring – PLS, Leaf Spring = Engl. für „Blattfeder“), da sie im Wesentlichen eine Feder an der Rückseite der AFO haben.(10)

Diese AFOs werden in der Regel kurzfristig eingesetzt, während eine individuelle Schiene angefertigt wird oder sich der Zustand des Patienten verbessert. Sie werden häufig in Krankenhäusern oder bei Traumata eingesetzt, um die Beweglichkeit zu erhalten.

2. Starre AFOs ( edit | edit source )

GRAFO mit anteriorer Schale

Eine starre AFO ist eine individuell angefertigte Orthese, die keine Bewegung zulässt. Sie werden häufig in schwereren Situationen und bei einer gewissen mediolateralen Instabilität eingesetzt. Die starre AFO ermöglicht die optimale Funktion des Drei-Punkt-Drucksystems. Sie beeinflusst auch die Bodenreaktionskräfte.

Es ist wichtig, bei der Herstellung dieser Hilfsmittel eine Ganganalyse durchzuführen, da wir wissen müssen, welche Art von Korrektur angewendet werden soll:(11) Wenn die AFO die Bodenreaktionskraft in der mittleren Standphase vor das Kniegelenk verlagert, erzeugt sie ein Hyperextensionsmoment. Wird die Bodenreaktionskraft hingegen hinter das Kniegelenk verlagert oder verbleibt sie hinter dem Kniegelenk, wird in der mittleren Standphase ein Flexionsmoment erzeugt.

Eine GRAFO (Ground reaction ankle-foot orthesis) ist im Wesentlichen dasselbe wie eine starre AFO. Der Unterschied besteht darin, dass eine anteriore Schale angebracht ist, die die Belastung, die als Teil des Drei-Punkt-Drucksystems aufgebracht wird, auf die Vorderseite des Schienbeins verteilt. Die Kraft wird an der Vorderseite des Schienbeins aufgebracht, um das Knie zu strecken und das Sprunggelenk in einer plantigraden Position zu halten.

Verordnungskriterien für eine starre AFO ( edit | edit source )

  1. Leichte Tendenz zur Beugung im Knie
  2. Muskelverkürzung
    1. Dynamisch / fixiert
      1. Ein straffer bzw. verkürzter Muskel in fixierter Position erfordert einen Ausgleich, da der Knöchel sich nicht in plantigrader Stellung befindet. Die Gestaltung der AFO muss daher eine Spitzfuß- oder Plantarflexionsstellung ausgleichen. Das bedeutet, dass sich die Bodenreaktionskraft in der richtigen Position befindet, wenn der Träger der AFO steht und das Knie nicht in die Hyperextension oder Flexion gedrückt wird.(12)
    2. Kauer-/Zehenspitzengang
    3. Hyperextension
    4. „Escape valgus“
Dynamic vs Fixed Muscle Tightness.jpg
  1. Valgusdeformitäten
    1. Oft eine kompensatorische Bewegung
    2. Bedingt durch eine straffe bzw. verkürzte Achillessehne
    3. Kann die Fußstruktur verändern
    4. Kann zu langfristigen Problemen führen
    5. Mediolaterale Instabilitäten – die Verwendung einer starren AFO ermöglicht die Anwendung des Drei-Punkt-Drucksystems
      1. Tintenlöscherfuß
        1. Muss gestützt werden, um Schmerzen zu reduzieren und eine Verschlechterung zu verhindern
      2. Hypermobilität
        1. Eine übermäßige Dorsalextension erfordert mehr Stabilität. Dies wird erreicht, indem eine steifere Standfläche geschaffen und die Bodenreaktionskraft beeinflusst wird, was eine Streckung von Knie und Hüfte ermöglicht.
      3. „Escape valgus“
        1. Dynamische Verkürzungen können zu einem Escape Valgus führen, bei dem sich der Rückfuß aufgrund der zu straffen Achillessehne in eine Valgusstellung begibt. Dies sollte durch eine starre AFO ausgeglichen werden.
  2. Varusdeformität und Orthese.

    Varusdeformitäten

    1. Oft schwer zu kontrollieren
    2. Wenn sich der Patient mit einer fixierten Deformität vorstellt
      1. Ausgleich der Deformität
    3. Wenn sich der Patient mit einer flexiblen Deformität vorstellt
      1. Korrektur in Richtung optimale Position, damit der Patient eine gute Funktionsfähigkeit in der starren AFO erlangt.
  3. Kauergang / übermäßige Dorsalextension
    1. Anstreben eines Extensionsmoments durch die Steifigkeit der AFO, was die Flexion im Knie beeinträchtigen kann(12)

Häufige Indikationsbereiche ( edit | edit source )

  1. Zerebralparese (CP)
  2. Neuralrohrdefekt
  3. Schlaganfall
  4. Trauma
  5. Schmerzen

3. Gelenkige AFOs ( edit | edit source )

Eine gelenkige AFO wird mit einem beweglichen Teil oder Gelenk mit Drehpunkt am Sprunggelenk hergestellt. Sie ist so gestaltet, dass sie Bewegung im Sprunggelenk zulässt, aber dennoch die Korrektur ermöglicht, die das Drei-Punkt-Drucksystem bietet. Die gelenkige AFO ist ein gutes Hilfsmittel, um zu versuchen, ein Gangbild zu optimieren.

Nachteile:

  • Tendenziell sperriger, was zu Schwierigkeiten beim Tragen von Schuhen führen kann
  • Kann laut sein
  • Teile können brechen

Vorteile:

  • Treppen auf- und absteigen
  • Aufstehen von einem Stuhl
  • Bewegung auf dem Boden, speziell für Kinder

Verordnungskriterien für eine gelenkige AFO ( edit | edit source )

  1. Bewegungsausmaß im Sprunggelenk
  2. Tendenz zum Valgus
  3. Tendenz zum Varus
  4. Tendenz zum Kauergang

Verordnungskriterien für gelenkige AFOs und DAFOs/SMOs ( edit | edit source )

  1. Hypermobiler Fuß / Sprunggelenk
  2. Sprunggelenk ermöglicht plantigrade Stellung
  3. Medio-laterale Instabilität

Tuning / Optimierung von AFOs ( edit | edit source )

Nachdem die AFO hergestellt und angepasst wurde, kann die Optimierung in Verbindung mit dem Schuhwerk erfolgen.(13) Das Gehen mit einer AFO ohne Schuhwerk ist gefährlich und rutschig. Eine AFO wird immer in Verbindung mit einem geeigneten Schuhwerk verordnet. Dieses Schuhwerk hat Einfluss auf die Funktionsfähigkeit des Patienten in der AFO und darauf, wie sein Gangbild aussieht.(14) Der Orthetiker muss sich das Schuhwerk genau ansehen und dann die Winkel der AFO optimieren, um die Bodenreaktionskraft zu beeinflussen.(15)(16)

Tuning AFO.jpg

Referenzen(edit | edit source)

  1. 1.01.1 Fisher D. Introduction to Ankle-Foot Orthoses Course. Plus , 2022.
  2. Kadhim FM, Al-Din Tahir MS. Design and Analysis of Three-Point Pressure for Varus Foot Deformity. InJournal of Biomimetics, Biomaterials and Biomedical Engineering 2020 (Vol. 45, pp. 1-11). Trans Tech Publications Ltd.
  3. Condie DN, Meadows CB. Some biomechanical considerations in the design of ankle-foot orthoses. Orthot Prosthet. 1977 Jan 1;31(3):45-52.
  4. Lahr A. Design of a Modular Ankle-Foot Orthosis (Doctoral dissertation, The Ohio State University).
  5. Klenow T, Stevens P. Orthotic Management of the Mangled Extremity. InThe Mangled Extremity 2021 (pp. 243-255). Springer, Cham.
  6. Maxwell JC. On Faraday’s lines of force. Good Press; 2021 Apr 11.
  7. Daryabor A, Arazpour M, Aminian G. Effect of different designs of ankle-foot orthoses on gait in patients with stroke: A systematic review. Gait & posture. 2018 May 1;62:268-79.
  8. Pongpipatpaiboon K, Mukaino M, Matsuda F, Ohtsuka K, Tanikawa H, Yamada J, Tsuchiyama K, Saitoh E. The impact of ankle–foot orthoses on toe clearance strategy in hemiparetic gait: a cross-sectional study. Journal of neuroengineering and rehabilitation. 2018 Dec;15(1):1-2.
  9. Choo YJ, Chang MC. Effectiveness of an ankle–foot orthosis on walking in patients with stroke: A systematic review and meta-analysis. Scientific reports. 2021 Aug 5;11(1):1-2.
  10. Saeedi H, Pourhoseingholi E. Comparison the effect of kinetic parameters of innovative storing-restoring hybrid passive (comfort gait) ankle-foot orthosis (AFO) with posterior leaf spring AFO in drop-foot patients: A prospective cohort study. Current Orthopaedic Practice. 2020 Sep 1;31(5):437-41.
  11. Totah D, Menon M, Jones-Hershinow C, Barton K, Gates DH. The impact of ankle-foot orthosis stiffness on gait: A systematic literature review. Gait & posture. 2019 Mar 1;69:101-11.
  12. 12.012.1 Butler PB, Farmer SE, Stewart C, Jones PW, Forward M. The effect of fixed ankle foot orthoses in children with cerebral palsy. Disability and Rehabilitation: Assistive Technology. 2007 Jan 1;2(1):51-8.
  13. Oudenhoven LM, Kerkum YL, Buizer AI, van der Krogt MM. How does a systematic tuning protocol for ankle foot orthosis–footwear combinations affect gait in children in cerebral palsy?. Disability and Rehabilitation. 2021 Sep 7:1-1.
  14. Stallard J, Woollam PJ. Transportable two-dimensional gait assessment: routine service experience for orthotic provision. Disability and rehabilitation. 2003 Jan 1;25(6):254-8.
  15. Jagadamma KC, Coutts FJ, Mercer TH, Herman J, Yirrel J, Forbes L, Van Der Linden ML. Effects of tuning of ankle foot orthoses-footwear combination using wedges on stance phase knee hyperextension in children with cerebral palsy–preliminary results. Disability and Rehabilitation: Assistive Technology. 2009 Jan 1;4(6):406-13.
  16. Owen E. The importance of being earnest about shank and thigh kinematics especially when using ankle-foot orthoses. Prosthetics and orthotics international. 2010 Sep;34(3):254-69.

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