Effekt von Gangjustierhilfen auf die Stabilisierung und Symmetrisierung des Gehens
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Originalien
Manuelle Medizin
https://doi.org/10.1007/s00337-021-00822-6
Angenommen: 5. August 2021
Effekt von Gangjustierhilfen auf
© Der/die Autor(en) 2021 die Stabilisierung und
Symmetrisierung des Gehens
Christoph Anders1,3 · Isabelle Dürrschnabel2 · Lutz Dürrschnabel2
1
Funktionsbereich Motorik, Pathophysiologie und Biomechanik, Klinik für Unfall-, Hand-und
Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Jena, Jena, Deutschland
2
Praxis Dr. med. Lutz Dürrschnabel, Karlsruhe, Deutschland
3
Funktionsbereich Motorik, Pathophysiologie und Biomechanik, Experimentelle Unfallchirurgie, Klinik für
Unfall-, Hand und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Jena, Jena, Deutschland
Zusammenfassung
Hintergrund: Der Mensch hat im Laufe der Evolution den bipedalen Gang, verbunden
mit entsprechenden funktionellen und morphologischen Anpassungsprozessen,
entwickelt. Eine dieser Entwicklungen ist die Vergrößerung des Calcaneus, der bei
korrekter Positionierung zur Verbesserung der Statik des gesamten Fußes beiträgt und
in der Folge zu einer Symmetrisierung des Gangbilds führen kann.
Methodik: Um die Hypothese des Einflusses einer ausgelösten Kipprotation auf die
Gangstatik zu überprüfen, wurden 29 gesunde, männliche Probanden randomisiert
der Kontroll- (K) bzw. Interventionsgruppe (I) zugeordnet und während des
Gehens auf einer instrumentierten Gehstrecke untersucht. Beide Gruppen wurden
mit baugleichen Schuhen ausgestattet, in die bei der Interventionsgruppe eine
seitengleich positionierte Gangjustierhilfe im medialen Rückfußbereich zur Auslösung
einer Kipprotation des unteren Sprunggelenks eingebracht wurde. Alle Probanden
wurden zu zwei Zeitpunkten im Abstand von 14 Tagen vor (U1, U3) und nach ihrer
Arbeitsschicht (Spätschicht; U2, U4) untersucht. Es wurden ausgewählte, bewährte
ganganalytische Parameter und die muskuläre Aktivität eines antagonistischen
Muskelpaars am Unterschenkel beidseitig erfasst. Die Analyse der Muskelaktivität
erfolgte im Seitenvergleich mithilfe von Kokontraktions- und Symmetrieindizes
während der mittleren Standphase des Gangzyklus.
Ergebnisse: Die Ganganalyseparameter wiesen für die laterale Verlagerung tendenziell
geringere Werte in der Interventionsgruppe auf (U4 K: 4,4, I: 2,3). Für die analysierte
Muskelaktivität (Elektromyographie) konnte eine signifikant geringere Seitendifferenz
in der Interventionsgruppe nach der Arbeitsschicht identifiziert werden (U4 K: 26,2, I:
13,7, p = 0,02).
Schlussfolgerung: Es ergeben sich deutliche Hinweise darauf, dass die durch die
verwendete Gangjustierhilfe erfolgte Beeinflussung des unteren Sprunggelenks
zu einer Harmonisierung des Gangbilds beiträgt. Damit können die Stand- und
Gangsicherheit verbessert werden.
Schlüsselwörter
Ganganalyse · Gangjustierhilfe · Oberflächenelektromyographie · Kokontraktion · Symmetrie
Eine wesentliche Spezifik, die den Men- durch die frei werdenden Arme effektivere
schen von allen anderen Säugetieren Nahrungsaufnahme [10], die durch die
unterscheidet, ist seine im Laufe der Evolu- Aufrichtung verminderte Sonneneinstrah-
tion erworbene Bipedie. Diese hat sich vor lung und damit ein verringerter Hitzestau
ca. 3 Mio. Jahren entwickelt [17]. Obwohl [30] oder andere evolutionäre Vorteile hier
die Bipedie augenscheinlich energetische die ausschlaggebenden Faktoren waren,
[19] und biomechanische [18, 25] Nachtei- ist nach wie vor Gegenstand wissenschaft-
le gegenüber der Quadrupedie aufweist, licher Diskussionen. Durch die geänderte
QR-Code scannen & Beitrag online lesen überwogen dennoch die Vorteile. Ob die biomechanische Beanspruchung erfolg-
Manuelle Medizin 1Originalien
Vorgänge haben sich jedoch in einer na- caneus beim Gehen eine Aufrichtung der
türlichen Umgebung, also auf weichen Fußpyramide zur Folge hat, was Vorausset-
und federnden Böden, und ohne heutiges zung für die Entspannung des interossä-
Schuhwerk entwickelt [34]. ren Bandes zwischen unterem und oberem
Inwieweit diese Anpassungsprozesse Sprunggelenk ist. Das Lig. talocalcaneum
dem täglichen Leben unserer Zeit ent- interosseum ist gemäß Kapandji 2009 [14]
sprechen oder ob es immer noch Reserven das Band mit den meisten Propriozepto-
gibt, um den menschlichen Gang in ei- ren des menschlichen Körpers und für die
ner modernen Lebens-, Industrie- und Einstellung des Fußes auf den Untergrund
Arbeitswelt funktionell und energetisch zuständig. Die beschriebene Kipprotation
zu optimieren, bleibt zu hinterfragen. im unteren Sprunggelenk war die Grundla-
Hinweise darauf ergeben sich aus Stu- ge zur Entwicklung einer auf den Rückfuß
dien, bei denen gezeigt werden konnte, und dessen Muskel-, Bänder- und Faszien-
dass, obwohl für den Gesamtorganismus strukturen wirkenden Gangjustierhilfe, die
während der Lokomotion ein energeti- eben dieses Rotationskippmoment seiten-
sches Optimum bei ca. 4,5 km/h existiert gleich in den Bewegungsablauf inkludiert
[1, 4], dieses auf muskulärer Ebene so nicht wissen wollte (. Abb. 1). Der gedankliche
nachweisbar ist [5]. Offensichtlich sind an- Ansatz der an dieser Stelle eingebrachten
dere als rein lokomotorische Funktionen Impulssituation ist eine frühe Aufrichtung
Abb. 1 8 Gangjustierhilfen in unterschiedli- hier von Bedeutung. Dennoch kann man der Fußpyramide bereits beim Initialkon-
chen Größenausführungen (oben). Repräsen-
aufgrund der besonderen Kontaktfunktion takt, sodass dadurch ein symmetrisches,
tative Darstellung der Positionierung der Gang-
justierhilfe im Rückfußbereich (unten) der Füße annehmen, dass sich die Morpho- ökonomisches Gehen ermöglicht werden
logie des menschlichen Fußes bereits op- kann. Die sog. Augmentation fördert die
timal an die Anforderungen der bipedalen optimale Abrollbewegung des Fußes beim
ten anatomische Anpassungsvorgänge, Lokomotion angepasst hat, um eine opti- Gehen, indem sie so auf den Fersenkno-
die v. a. im Becken und in den Beinen zu male Balance zwischen Mobilität und Sta- chen einwirkt, dass dieser leicht nach au-
einer Massenzunahme führten. Auch die bilität zu gewährleisten. Allerdings haben ßen bewegt wird und der Fuß in der Folge
Füße veränderten anforderungsbedingt sich die Lebensumstände der Menschen über den Außenrand abrollt. Dies bewirkt
ihre Anatomie: die Greiffunktion der Ze- in vergleichsweise kurzer Zeit dramatisch im Fuß eine Aufrichtung des Fußgewölbes
hen ging durch die Eingliederung der verändert, indem Gebiete besiedelt und sowie eine verbesserte Statik des Fußes
Großzehe in den Zehenverbund der rest- befestigte Wege und Behausungen errich- während der Standphase und infolgedes-
lichen Zehen zwar verloren [21], jedoch tet wurden. Insbesondere innerhalb der sen eine Symmetrisierung des Gangbildes.
wurde damit die Standfestigkeit deutlich letzten ca. 200 Jahre hat noch einmal eine Das zugrunde liegende mathemati-
verbessert [11]. Es gibt Hinweise darauf, dramatische Erhöhung der Veränderungs- sche Modell zur Symmetrisierung wird
dass unsere hominiden Vorfahren bereits geschwindigkeit stattgefunden, die aktu- abstrahiert dargestellt durch die Lemnis-
über ein federndes Fußgewölbe verfüg- ell durch Lokomotion über feste Unter- kate nach Bernoulli, die für den Fall einer
ten [32], was durch einen sich ebenfalls gründe, dem Tragen von eher modischem strengen Symmetrie in der Position zweier
adaptierenden Muskel- und Halteapparat als funktionellem Schuhwerk, durch allge- Ausgangspunkte eine liegende Acht er-
ermöglicht wurde. All diese evolutionären meine Bewegungsarmut hervorgerufene gibt [16]. Das Verlassen dieser Symmetrie
muskuläre Degeneration sowie einem ho- führt zu einer Lageänderung der resul-
Abkürzungen hen Anteil statischer Belastungen gekenn- tierenden geometrischen Form, die auf
ANOVA „analysis of variance“ zeichnet ist und somit der Evolution bis die Gangmechanik übertragen bedeutet,
BMI Body-Mass-Index dato kaum Zeit gab, sich hierfür anzupas- dass unsymmetrische Lastangriffspunkte
COP „center of pressure“ sen. (also direkt zum initialen Fersenaufsatz)
Df „degrees of freedom“ Unbestritten bleiben die bereits ge- ebenfalls unsymmetrische Lastkompen-
F F-Wert
nannten Vorteile der Bipedie [20, 28, 31], sationsvektoren im weiteren zeitlichen
FDM Fußdruckmatte
g Hedges g jedoch ist der lange Hebel des Körpers Verlauf der Standphase zur Folge ha-
KI Kokontraktionsindex im Vergleich zum kurzen Hebel der Füße ben. Gerade der initiale Bodenkontakt
M. „musculus“ auf eine optimale anatomische Stellung entscheidet also darüber, welche reflekto-
MSE „mean squared error“ der Knochen des Fußes und seiner früh- rischen Korrekturmaßnahmen eingeleitet
OEMG Oberflächen-Elektromyographie
zeitigen pyramidalen Aufrichtung zwecks werden müssen, um die Standphase zu
p p-Wert (Irrtumswahrscheinlichkeit)
rms „root mean square“ elastischer Aufrichtung angewiesen [25]. stabilisieren.
SD Standardabweichung Abgeleitet aus empirischen Beobach- Die Unterstützung der optimalen Posi-
SI Symmetrieindex tungen an betagten Schwindelpatienten tionierung der Knochenpyramide des Fu-
x Mittelwert wurde nach anatomischen Studien hypo- ßes und die aus der Optimierung der Sta-
ηp2 Partielles Eta Quadrat (Effektgröße)
thetisiert, dass eine Kipprotation des Cal- tik folgende Symmetrisierung des Gehens
2 Manuelle MedizinTab. 1 Anthropometrische Kenndaten der Studienpopulation Die Probanden waren hinsichtlich der
Gruppe Größe (cm) Gewicht (kg) BMI (kg/m2) Alter (Jahre) Gruppenzuordnung verblindet.
Kontrolle (n = 14) 181,2 ± 6,3 82,4 ± 12,8 25,0 ± 3,2 35,8 ± 7,3 Für die Untersuchung gingen die Pro-
Intervention (n = 16) 179,0 ± 6,0 83,0 ± 11,7 25,8 ± 2,9 38,0 ± 7,4 banden in ihrer selbst gewählten normalen
t-Test n. s. n. s. n. s. n. s. Gehgeschwindigkeit über eine 10 m lange
Mittelwerte ± SD Gehstrecke. Diese wurde jeweils 4-mal
absolviert, sodass für die Auswertung
mindestens 40 vollständige Doppelschrit-
wurden nun um die Stabilisierungsnut- verständnis zur Teilnahme an der Studie. te zur Verfügung standen. Daten wurden
zung in der Standphase erweitert und in Die Studie wurde durch die Ethik-Kom- mittels Oberflächenelektromyographie
der vorliegenden Untersuchung überprüft. mission der Landesärztekammer Baden- (OEMG) und einer im Boden eingelegten
Gesucht wurde ein möglichst standardi- Württemberg positiv evaluiert (F-2020- Druckmessplatte (Länge 3 m, Zebris FDM,
siertes Versuchsumfeld mit standardisier- 049) und die entsprechende Bewilligung [Zebris medical GmbH, Isny, Deutschland])
ten Bewegungsbedingungen, um mithilfe erteilt. erhoben.
eines einheitlichen Schuhs mit und ohne Die Studienteilnehmer waren Arbeiter
Augmentation die Hypothese zu überprü- einer Schuhfertigungsfabrik. Die Zuord- Durchgeführte Messungen und
fen, dass das Einbringen einer gangjustie- nung zur Kontroll- bzw. Interventions- Analyseparameter
renden Bewegungshilfe (ab jetzt Gangjus- gruppe erfolgte randomisiert. Die beiden
tierhilfe genannt) Einfluss auf die musku- Gruppen unterschieden sich hinsichtlich Ganganalyse Zebris
läre Aktivität der in der ersten Studie als ihrer anthropometrischen Kennzahlen Die beiden folgenden Parameter basieren
relevant für das Gehen detektierten Un- nicht (. Tab. 1). auf dem Verlauf des Belastungsschwer-
terschenkelmuskeln und deren kokontrak- punkts („center of pressure“, COP) während
tive Zusammenarbeit sowie die posturale Untersuchung der entsprechenden Schrittzyklen und be-
Kontrolle beim Gehen hat. Im Sinne einer schreiben die Auslenkungen des mittleren
Verbesserung wäre jegliche Veränderung Alle Studienteilnehmer wurden zu zwei COP-Schnittpunkts auf der Transversalebe-
zu interpretieren, die entweder zu einer Zeitpunkten im Abstand von 14 Tagen ne. Äquivalent zum Kokontraktionssym-
Aufwandsminimierung oder zu einer Sym- untersucht. Zu jedem Untersuchungszeit- metrieindex wurde die Seitenzuordnung
metrisierung der untersuchten Parameter punkt erfolgte eine Messung vor und ei- durch eine Betragsbildung aufgehoben.
führt. ne Untersuchung nach Beendigung der
Arbeitsschicht (jeweils Spätschicht). So- Laterale Verlagerung
Methodik mit gingen insgesamt vier Einzeluntersu- Dieser Parameter beschreibt die Links-
chungen in die Analyse ein: Untersuchung rechts-Verlagerung des COP-Schnitt-
Bei der Untersuchung handelt es sich um vor Beginn der Arbeitsschicht (U1), Un- punkts im zeitlichen Verlauf des Belas-
eine Interventionsstudie im Messwieder- tersuchung nach Beendigung der Arbeits- tungsschwerpunkts. Die absoluten Werte
holungsdesign mit Kontrollgruppe. schicht (U2), Untersuchung vor Beginn der beschreiben die mittlere Auslenkung un-
Arbeitsschicht (U3), Untersuchung nach abhängig von der Seite.
Probanden Beendigung der Arbeitsschicht (U4).
Alle Probanden waren Sicherheits- Anterior-posterior-Verlagerung
Für die Studie wurden insgesamt 47 Pro- schuhträger (Klasse S1). Dieser Schuh ist Dieser Parameter beschreibt die Vor-rück-
banden als studientauglich identifiziert, in Relation zu einem Freizeitschuh re- Verlagerung des COP-Schnittpunkts im
von denen sich 30 bereit erklärten, an lativ schwer (Schuhgewicht hat in etwa zeitlichen Verlauf des Belastungsschwer-
der Untersuchung teilzunehmen. Die Pro- das Gewicht eines Fußes). Jeder Proband punkts. Die absoluten Werte beschreiben
banden sollten männlich sowie zwischen wurde zu Beginn der Untersuchung mit die mittlere Auslenkung unabhängig von
25 und 45 Jahren alt sein, keine or- baugleichen, neuen Sicherheitsschuhen der Seite.
thopädischen Beschwerden haben und (HAIX Black Eagle) nach Anprobe in sei-
im Untersuchungszeitraum in der Spät- ner Schuhgröße ausgestattet, die er über OEMG
schicht eingeteilt sein. Ausgeschlossen den gesamten Interventionszeitraum von Mittels OEMG wurde die muskuläre Ak-
wurden Probanden mit orthopädischen 2 Wochen kontinuierlich während der Ar- tivität der zu untersuchenden Muskeln
Beschwerden sowie weiteren behand- beitsschicht und auch während der Unter- während der Lokomotion erfasst. Aus
lungsbedürftigen gesundheitlichen Pro- suchung trug. Die Kontrollgruppe erhielt den zeitnormierten Amplitudenverlaufs-
blemen. Aufgrund eines Dropouts wurden das Standardmodell ohne Augmentation, kurven wurden mittlere Amplitudenwerte
schlussendlich die Datensätze von 29 Pro- während bei der Interventionsgruppe die für den Bereich der mittleren Standphase
banden in die Auswertung einbezogen. zusätzliche Gangjustierhilfe in den Schuh (10–30 %) bestimmt, um die aufgestellte
Alle Teilnehmer wurden vor Beginn der eingebracht wurde (Patent Nr. DE10 2019 Hypothese der kokontraktiven Symmetrie
Untersuchung über Zweck und Inhalt 100 841.7, Gangjustierhilfe im Schuh). zu überprüfen.
aufgeklärt und gaben ihr schriftliches Ein-
Manuelle Medizin 3Originalien
Symmetrieindex Kokontraktion EMG Die Werte beider Seiten wurden dann
0,017**
Für die Analyse der Muskelfunktion wur- hinsichtlich vorhandener Seitenunter-
0,680
0,157
den beidseitig der M. tibialis anterior sowie schiede durch Anwendung des Symme-
p
der M. peroneus longus mittels OEMG un- trieindex [22, 27] quantifiziert (Berech-
tersucht. Die Elektroden wurden hierfür nung als Differenz der Werte/Mittelwert,
0,021
0,143
0,063
an den von der SENIAM empfohlenen Po- daher Wertebereich –200 bis 200, kleine
ηp2
sitionen entlang der Faserrichtung ange- Zahlenwerte stehen für geringe Asym-
bracht. M tibialis anterior: Mitte des Elek- metrie), wobei hier die Seitenzuordnung
0,46
3,69
1,81
trodenpaares bei 1/3 des Abstands zwi- bewusst durch eine Betragsbildung aufge-
F
schen Caput fibulae und Malleolus media- hoben wurde, damit wechselnde Seiten-
lis, Ausrichtung entlang der Verbindungs- differenzen sich nicht auslöschen und das
148,12
15,13
MSE
linie zwischen den genannten Punkten; Ergebnis verfälschen können. Die Verän-
6,06
Zeit × Gruppe
M. peroneus longus: Mitte der Elektroden derung der Werte bis zu den Grenzwerten
bei ¼ des Abstands zwischen Caput fi- ist dabei linear, was die Beurteilung deut-
2,55
2,91
2,73
bulae und Malleolus lateralis, Ausrichtung lich besser nachvollziehbar macht und so
Df
senkrecht auf der Linie zwischen den ge- nicht für prozentuale Unterschiede gilt.
nannten Punkten. Für die Identifikation
0,006***
der Schrittereignisse wurden zusätzlich auf Statistische Analyse
0,079*
0,836
dem Fußrücken beidseitig Inertialsensoren Die Verteilungen sämtlicher Parameter
p
angebracht. Die Datenerfassung erfolgte wurden visuell mittels Kerndichteschät-
mittels kabelloser OEMG-Technik (Myon zer inspiziert. Für die Variablen laterale
0,102
0,172
0,010
ηp2
AG, Schwarzenberg, Schweiz), sowohl für Verlagerung und Anterior-posterior-Verla-
die OEMG-Daten (Abtastrate 2000/s, Auflö- gerung wurden aufgrund fehlender Werte
sung 12 bit) als auch für die simultan erfass- die Stichprobengröße per Zufallsziehung
2,49
4,57
0,26
ten Daten der Inertialsensoren (Abtastrate ausbalanciert (Interventionsgruppe = 12,
F
df Freiheitsgrade, MSE mittlerer quadratischer Fehler, ηp2 partielles Eta-Quadrat (Effektgröße), EMG Elektromyographie
286/s: Akzeleration, Lage und Magnetfeld Kontrollgruppe = 12). Es wurde eine zwei-
in jeweils 3 Ebenen). faktorielle Varianzanalyse (ANOVA) mit
148,12
15,13
MSE
6,06
Für die Datenanalyse wurden in der Messwiederholungen (Gruppe × Zeit), mit
Ergebnisse der Varianzanalyse (ANOVA) mit Messwiederholung für die ausgewählten Variablen
Folge lediglich die kompletten Doppel- der Gruppe als Zwischensubjektfaktor
schritte verwendet, deren Dauer maxi- und Zeit als Innersubjektfaktor, gerech-
2,55
2,91
2,73
Zeit
Df
mal 10 % vom Median aller Schritte des net, um globale Effekte zu bewerten.
jeweiligen Durchlaufs abwich. Die ver- Bei Verletzungen der Sphärizität wurde
bleibenden Doppelschritte wurden mit die Greenhouse-Geißer-Korrektur verwen-
0,206
0,407
0,119
einer Genauigkeit von 0,5 % zeitnormiert. det. Die Verteilung der Residuen wurde
p
Die Rohdaten wurden als „root mean visuell über Quantil-Quantil-Diagramme
square“ (rms) quantifiziert und im Wei- überprüft. Anschließend wurden Post-
0,072
0,031
0,088
η p2
teren die Einzelschritte eliminiert, die hoc-Vergleiche mit korrigierten p-Werten,
stärker als die doppelte Standardabwei- je nach Stichprobenanzahl mit Tukey-
chung vom Kurvenmittelwert aller gül- oder Holm-Anpassung, gerechnet. Das
1,70
0,71
2,60
tigen Einzelschritte abwichen (Software: Signifikanzlevel wurde auf 0,05 gesetzt.
F
Maleda, CULTURA HOMINIS (Stutensee, Ergebnisse mit einem p-Wert von klei-
402,47
Deutschland)/GJB Datentechnik [Ilmenau, ner als 0,1 werden als mögliche Trends
27,36
50,61
MSE
Deutschland]). Für die Datenanalyse selbst angesehen. Zusätzlich wurden korrigierte
Gruppe
wurden die gemittelten Zeitverlaufskur- Hedges’-g-Effektgrößen (|d| > 0,2 klein,
ven pro untersuchtem Muskel verwendet. |d| > 0,5 mittel, |d| > 0,8 groß) berechnet.
Df
1
1
1
Für den Bereich der mittleren Standphase Sämtliche statistischen Analysen wurden
(10–30 % des normierten Schrittzyklus) mit der Statistiksoftware R (R Core Team,
* p < 0,01, ** p < 0,05, *** p < 0,001
Anterior-posterior-Verlagerung
wurde seitengetrennt der Kokontraktions- 2020) unter der Verwendung verschiede-
index nach Rudolph berechnet [23]. Die ner Pakete [15, 24, 26, 33] durchgeführt.
Auswahl genau dieses Indexes erschien
EMG-Symmetrieindex
Laterale Verlagerung
für die Fragestellung in Hinblick auf eine Ergebnisse
Optimierung der muskulären Aktivität als
sinnvoll, weil er nicht nur das Amplitu- Ganganalyseparameter
denverhältnis der ausgewählten Muskeln
Tab. 2
zueinander, sondern auch das gemeinsa- Laterale Verlagerung. Es konnten kei-
me Amplitudenniveau berücksichtigt. ne signifikanten Interaktionseffekte zwi-
4 Manuelle MedizinLaterale Verlagerung
Messsystem Zebris
15
Laterale Verlagerung [mm]
10
Gruppe
Interventionsgruppe
Kontrollgruppe
5
0 Abb. 2 9 Prozentuale seit-
liche Verlagerung des COP-
U1 U2 U3 U4
Schnittpunktes (s. Zebris)
Messzeitpunkt für beide Gruppen über die
n = 12, n = 12 Messzeitpunkte. COP „cen-
ter of pressure“
schen den Messwiederholungen und zeitpunkten (xKontrolle_2 = 9,3; xKontrolle_3 = 7,0, ren Symmetrieindex der Interventions-
den Gruppen gefunden werden: F (2,55, xKontrollel_4 = 7,1). Bei der Interventions- gruppe (xIntervention = 13,16, xKontrollel = 22,13,
56,14) = 0,46, p = 0,680, ηp2 = 0,01. gruppe zeigten sich keine signifikanten p = 0,09, g = –0,62). Auch zum vierten
Gruppenunabhängig zeigten sich in Änderungen über die Messzeitpunkte hin- Messzeitpunkt nach der Schicht zeigt
den Post-hoc-Tests streng genommen kei- weg. Der Einfluss der Messwiederholung die Interventionsgruppe einen geringe-
ne signifikanten Unterschiede (p = 0,057, (Haupteffekt Zeit) ist in der ANOVA signi- ren Symmetrieindex (xIntervention = 13,70,
g = 0,63) zwischen den Messzeitpunkten fikant mit F (2,91, 63,96) = 4,57, p = 0,006, xKontrolle = 26,20, p = 0,02, g = –0,83) und
U2 (x = 6,07) und U4 (x = 3,4). ηp2 = 0,05. damit weniger starke Unterschiede zwi-
Weiter zeigen Post-hoc Tests, dass die Post-hoc-Tests zeigen, dass sich die schen den beiden Körperhälften.
lateralen Verlagerungen bei der Inter- Gruppen zu U1 nicht wesentlich unter-
ventionsgruppe zu U2 (xIntervention = 4,9, scheiden (xIntervention = 5,5, xKontrolle = 4,4, Diskussion
xKontrollel = 7,2, p = 0,16, g = –0,47) und U4 p = 0,5, g = 0,2). Zu U2 zeigt sich aber
(xIntervention = 2,3, xKontrolle = 4,4, p = 0,22, eine signifikant größere Vor- und Rück- Ziel der Studie war es zu überprüfen, ob das
g = –0,6) leicht geringer sind. Die Er- wärtsverlagerung bei der Kontrollgruppe Tragen einer Gangjustierhilfe Auswirkun-
gebnisse der ANOVA zeigten für die- (xIntervention = 5,7, xKontrolle = 9,3, p = 0,04, gen auf die posturale Kontrolle und die
sen Vergleich (Haupteffekt Gruppe) je- g = –0,75). Die Ergebnisse der ANOVA muskuläre Aktivität ausgewählter Unter-
doch keinen signifikanten Unterschied: zeigten für diesen Vergleich (Hauptef- schenkelmuskeln im Sinne einer Symme-
F (1, 22) = 1,70, p = 0,206, ηp2 = 0,031 fekt Gruppe) jedoch keinen signifikanten trisierung des Gehens hat. Durch eine An-
(. Tab. 2, . Abb. 2). Unterschied: F(1, 22) = 0,71, p = 0,407, gleichung der Statik des Fußes von rechter
ηp2 = 0,023 (. Tab. 2, . Abb. 3). und linker Seite durch eine Gangjustierhil-
Anterior-posterior-Verlagerung. Es fe soll eine größtmögliche Symmetrie und
konnten signifikante Interaktionseffekte Auswertung der OEMG Harmonie beim Gehen hergestellt werden.
zwischen den Gruppen und den Messwie- Eine Erhöhung der Symmetrie führt zu ei-
derholungen gefunden werden: F (2,91, Symmetrieindex Kokontraktion. Global ner Reduktion des muskulären Aufwands
63,96) = 3,69, p = 0,017, ηp2 = 0,04. konnten keine signifikanten Interaktions- und damit zu einer Ökonomisierung des
Unterschiede innerhalb der Gruppen effekte, Haupt- und Nebeneffekte gefun- Gehens [8], was v. a. bei Menschen, die im
zeigten sich nur bei für die Kontroll- den werden (. Tab. 2, . Abb. 4). Stehen und Gehen arbeiten, von großem
gruppe mit einer geringeren Vor- und Multiple Mittelwertvergleiche zeigen Vorteil ist: Mehr Wachheit und weniger Ar-
Rückwärtsverlagerung im Vergleich U1 jedoch in der Tendenz einen Gruppen- beitsunfälle, weniger Müdigkeit am Ende
(xKontrollel_1 = 4,4) zu den restlichen Mess- unterschied zu U2 mit einem niedrige-
Manuelle Medizin 5Originalien
Anterior−Posterior Position
Messsystem Zebris
15
Vor− und Rückwärtsverlagerung [mm]
10 Gruppe
Interventionsgruppe
Kontrollgruppe
5
0 Abb. 3 9 Prozentuale Vor-
und Rückwärtsverlagerung
U1 U2 U3 U4
des COP-Schnittpunktes
Messzeitpunkt (s. Zebris) für beide Grup-
n = 12, n = 12 penüberdie Messzeitpunk-
te. COP „center of pressure“
der Schicht, weniger orthopädische Be- komotion bzw. manuellen Lastmanipula- Gruppeneffekte nachweisen. Bei einer
schwerden können die Folge sein. tionen untersucht haben. Gerade die ini- Teststärke von 0,8 und einer notwendigen
Sowohl für die posturale Kontrolle als tiale Lastübernahme (die allerdings noch Effektgröße von 0,5 wäre dafür eine Ge-
auch für die muskuläre Aktivität wurden beidseitig durch die Doppelkontaktpha- samtstichprobengröße von 64 Probanden
Effekte detektiert. Die dafür ausgewählten se gesichert ist) und die sich daran an- erforderlich [35], die aufgrund der Coro-
beschreibenden Parameter – der Kokon- schließende einbeinige Standphase sind naschutzmaßnahmen und des Lockdowns
traktionsindex (KI) sowie der Symmetrie- für einen sicheren, effizienten und damit nicht erreicht werden konnte.
index (SI) in der hier verwendeten Vari- symmetrischen Gang wichtige funktionel- DieVerlagerungdes COP-Schnittpunkts
ante mit Betragsbildung – erscheinen aus le Phasen, für die physiologische Struktur- auf der Transversalebene kann in Verbin-
verschiedenen Gründen als sehr geeignet. verstrickungen gefunden wurden. dung mit der posturalen Kontrolle ge-
Zum einen erfasst der KI durch die Ein- Im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigte bracht werden. Diese wird von mehreren
beziehung der summierten Gesamtakti- die Interventionsgruppe eine geringere la- extrinsischen und intrinsischen Faktoren
vität nicht nur das Amplitudenverhältnis terale Verlagerung des COP-Schnittpunkts beeinflusst, u. a. auch die neuromuskuläre
der beiden betrachteten Muskeln, sondern jeweils nach der Arbeitsschicht (U2 und Ermüdung [9, 29]. Auch gibt es Studien,
auch deren Aktivitätsniveau, sodass damit U4). Ebenso konnten Gruppenunterschie- die zeigen, dass eine höhere Variabilität
insbesondere die Frage der energetischen de nach der Arbeitsschicht zu U2 in der der lateralen Verlagerung mit einem hö-
Effizienz mit beantwortet wird. Zum ande- Anterior-posterior-Verlagerung gefunden heren Sturzrisiko verbunden ist [12, 13].
ren erlaubt die Verwendung der Betrags- werden, mit einer geringeren Auslenkung Rückschließend kann vermutet werden,
werte des SI die Aufsummierung vorhan- des COP-Schnittpunkts bei der Interven- dass eine geringere Auslenkung des COP-
dener Seitendifferenzen, die ansonsten bei tionsgruppe. Jedoch ist dieser Effekt für Schnittpunkts auf der Transversalebene für
wechselnden Seitendifferenzen durchaus den 4. Messzeitpunkt nicht feststellbar. eine bessere posturale Kontrolle steht und
verloren gehen kann und somit auftreten- Gleichsinnig verhielt sich der Symmetrie- damit auf eine Optimierung des Gang-
de Schwankungen maskiert. index, bei dem ebenfalls jeweils nach der verhaltens bei der augmentierten Gruppe
Bis dato sind uns keinerlei Untersuchun- Arbeitsschicht, systematisch dann zu U4 hindeutet.
gen bekannt, die die Fragestellung einer nachweisbar weniger große Seitendiffe- Wenngleich der Effekt in der Vor- und
seitenangleichenden Korrektur der Bewe- renzen als vor der Schicht und im Vergleich Rückwärtsverlagerung des COP-Schnitt-
gungsführung des Fußes beim Tragen von zur Kontrollgruppe nachgewiesen werden punkts lediglich zum Messzeitpunkt 2
entsprechend ausgestatteten Schuhen in konnten. Global lassen sich über Varianz- (nach der Schicht) nachweisbar war, bleibt
Hinblick auf eine Gangsymmetrisierung analysen im Messwiederholungsdesign festzuhalten, dass das Tragen der Gang-
bzw. Gangstabilisierung während der Lo- aufgrund der Stichprobengröße keine
6 Manuelle MedizinSymmetrieindex Kokontraktionsindex
EMG
60
40
Symmetrieindex
Gruppe
Interventionsgruppe
Kontrollgruppe
20
Abb. 4 9 Veränderung
des Symmetrieindexes für
den Kokontraktionsindex
0 nach Rudolph [23] wäh-
rend der mittleren Stand-
U1 U2 U3 U4
phase (10–30 %) für beide
Messzeitpunkt Gruppen über die Messzeit-
n = 15, n = 14 punkte. EMG Elektromyo-
graphie
justierhilfe die posturale Kontrolle positiv Symmetrisierung der Muskelaktivität ge- der Arbeitsschicht stärker als vor Beginn
beeinflussen kann. funden werden kann. zum Vorschein kommen.
Im zeitlichen Verlauf der statistischen An dieser Stelle ist es zwar nicht mög- Wenngleich in der alltäglichen Praxis
Analyse der zitierten Arbeiten [2, 6, 7] und lich, abstrahierte Aussagen hinsichtlich ei- der beiden Praxisinhaber beständig im
dieser Publikation zeigte sich, dass Über- ner erhöhten oder verminderten Stabilisie- alltäglichen Anwendungsgebrauch wohl
legungen bezüglich Bewegungssymmetri- rungsleistung beider Muskeln abzuleiten, erfolgreich umgesetzt [2, 6, 7], müssen
sierung berechtigt in ein indexiertes Ver- die Angleichung der beiden Körperhälften weitere Studien zeigen, ob und in wel-
hältnis gesetzt werden können. Anhand gibt jedoch deutliche Hinweise auf eine chem Ausmaß längerfristige Auswirkun-
der nachweisbaren Verringerung des Sym- Angleichung vorhandener Seitendifferen- gen durch das Tragen der Augmentati-
metrieindex kann zumindest der indirekte zen. Diese sind in wechselnder Seitenzu- on zu beobachten sind. Insbesondere bei
Hinweis auf eine Umstellung der intrinsi- ordnungund Ausprägunggrundsätzlichzu Personengruppen mit starken Asymmetri-
schen, funktionellen Ansteuerung der für unterstellen, da es eine ideale Symmetrie en, die dauerhaft zu Überlastungen der
die einbeinige Standphase wichtigen An- weder morphologisch noch funktionell ge- aktiven und passiven Strukturen führen
tagonisten M. tibialis anterior (Supinator ben kann. Insbesondere die Tatsache, dass oder die Koordination beinträchtigen kön-
im unteren Sprunggelenk, Dorsalflexor im die Symmetrisierung v. a. nach der jewei- nen, sind weitere Studien angezeigt. Insge-
oberen Sprunggelenk) und M. peroneus ligen Arbeitsschicht nachweisbar war, was samt sprechen sowohl die Ergebnisse der
longus (Pronator im unteren Sprungge- als gegensätzliche Tendenz zur Kontroll- Ganganalyseparameter als auch die Un-
lenk, Plantarflexor im oberen Sprungge- gruppe auftrat, spricht für eine funktionel- tersuchungsergebnisse der durchgeführ-
lenk). Beide bilden einen Pseudosteigbü- le Harmonisierung der Ansteuerung auch ten EMG-Untersuchung für eine positive
gel und sorgen so, unabhängig von der unter Anstrengung. Da in beiden Kollek- Wirkung der applizierten Augmentation,
Wirkung auf die Fußstellung, gemeinsam tiven dasselbe Schuhmodell zum Einsatz sodass die Bezeichnung „Gangjustierhilfe“
für die Querverspannung des Fußgewöl- kam, sind die beobachteten Veränderun- berechtigt erscheint.
bes [3]. Hierbei sichern und kontrollie- gen mit großer Sicherheit der Wirkung
ren sie also die Fußstabilität während der der Augmentation zuzurechnen. Eine Zu- Fazit für die Praxis
Standphase, was insbesondere während nahme der Asymmetrie nach der Arbeits- 4 Es konnte gezeigt werden, dass die Opti-
der einbeinigen Standphase wichtig für schicht, wie sie in der Kontrollgruppe zu mierung der Statik des Calcaneus durch
die Standstabilität ist. Lässt sich diese al- beobachten war, ist ein weiterer deutlicher beispielsweise die oben beschriebene
so harmonisieren, kann von einer verbes- Hinweis auf das Vorhandenseinvonim Nor- Gangjustierhilfe zu einer Symmetrisie-
serten Standstatik ausgegangen werden, malfall zu unterstellenden Asymmetrien, rung des Gehens und zu einer Ökonomi-
sierung des Gehens beiträgt.
deren funktionelles Spiegelbild in einer die also durch die anhaltende Belastung
Manuelle Medizin 7Abstract
4 Aus der vorliegenden Untersuchung erge-
ben sich deutliche Hinweise darauf, dass
Effect of gait-adjustment aids on stabilization and symmetrization of
die Verwendung von Gangjustierhilfen walking
zu einer Harmonisierung des Gangbildes
bei gleichzeitig verringertem Kontrol- Background: During evolution, humans developed bipedality and the corresponding
laufwand beiträgt. Damit können ins- functional and morphological adaptation processes. One of these developments is
besondere für lang dauernde Geh- und enlargement of the calcaneus, which, if correctly positioned, helps to improve the
Stehbelastungen die Gefahr eines durch statics of the entire foot, subsequently followed by a more symmetrical gait pattern.
muskuläre Ermüdung verringerten Ge- Methods: To test the hypothesis of the influence of a provoked tilt rotation on
lenkschutzes für das Sprunggelenk sowie gait statics, 29 healthy male subjects were randomly assigned to the control (C) or
ganz allgemein die Stand- und Gangsi-
cherheit verbessert werden. Dies spielt
intervention (I) group and examined during walking on an instrumented walkway.
eine Rolle bei arbeitenden Menschen, Trä- Both groups were fitted with identical shoes, but the intervention group additionally
gern von Sicherheitsschuhen, Leistungs- received a gait adjustment aid that was inserted in the medial hindfoot region to
sportlern, Kindern und älteren, gangunsi- trigger a tilt rotation of the lower ankle joint. All subjects were examined at two
cheren Menschen. timepoints 14 days apart before (T1, T3) and after their work shift (late shift; T2, T4) in
4 Ein geeignetes Mittel zur Überprüfung a repeated measurement design. Selected established gait analysis parameters and
dieser Effekte ist der Kokontraktionssym- muscular activity of one antagonistic shank muscle pair on both sides were recorded
metrieindex, der in der Praxis in sehr kur-
during the mid-stance phase of the gait cycle.
zer Zeit und mit wenig Aufwand bestimmt
werden kann. Darauf aufbauend lassen Results: Gait analysis parameters tended to show lower values for the intervention
sich manualtherapeutische Interventio- group for lateral displacement (T4 C: 4.4, I: 2.3). For the analysed muscle activity
nen anschließen, die die Optimierung der (electromyography), a significantly smaller side difference in the intervention group
Statik durch die Gangjustierhilfe nutzen, after the work shift could be identified (T4 C: 26.2, I: 13.7, p = 0.02).
um den Patienten in korrekter Positionie- Conclusion: There are clear indications that use of gait adjustment aids has an impact
rung der Fuß- und Beinachse beüben zu on the lower ankle joint, which contributes to harmonization of the gait pattern. This
können.
can improve stance and gait safety.
Keywords
Korrespondenzadresse Gait analysis · Gait adjustment aid · Surface electromyography · Co-contraction · Symmetry
apl. Prof. Dr. med. habil. Christoph Anders
Funktionsbereich Motorik, Pathophysio-
logie und Biomechanik, Experimentelle veröffentlicht, welche die Nutzung, Vervielfältigung, 4. Bastien GJ, Willems PA, Schepens B et al (2005)
Unfallchirurgie, Klinik für Unfall-, Hand und Bearbeitung, Verbreitung und Wiedergabe in jegli- Effect of load and speed on the energetic cost of
Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklini- chem Medium und Format erlaubt, sofern Sie den/die human walking. Eur J Appl Physiol 94:76–83
kum Jena ursprünglichen Autor(en) und die Quelle ordnungsge- 5. Carrier DR, Anders C, Schilling N (2011) The
07740 Jena, Deutschland mäß nennen, einen Link zur Creative Commons Lizenz musculoskeletal system of humans is not tuned to
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men wurden. Acad Sci USA 108:18631–18636
6. Dürrschnabel I, Dürrschnabel L (2021) Der
Die in diesem Artikel enthaltenen Bilder und sonstiges beschuhte Fuß beim Gehen: Anatomische Grund-
Drittmaterial unterliegen ebenfalls der genannten lagen und Grundsätzliches zu Gangoptimierung.
Funding. Open Access funding enabled and organi-
Creative Commons Lizenz, sofern sich aus der Abbil- Orthopädieschuhtechnik 72:28–34
zed by Projekt DEAL.
dungslegende nichts anderes ergibt. Sofern das be- 7. Dürrschnabel I, Dürrschnabel L (2021) Gleichge-
treffende Material nicht unter der genannten Creative wichtssinn und Symmetrie – untrennbare Einheit
Commons Lizenz steht und die betreffende Handlung einer stabilen Bipedalität. Man Med 59:87–93
Einhaltung ethischer Richtlinien nicht nach gesetzlichen Vorschriften erlaubt ist, ist für 8. Ellis RG, Howard KC, Kram R (2013) The metabolic
die oben aufgeführten Weiterverwendungen des Ma- and mechanical costs of step time asymmetry in
Interessenkonflikt. C. Anders, I. Dürrschnabel und terials die Einwilligung des jeweiligen Rechteinhabers walking. Proc Roy Soc B Biol Sci 280:20122784
L. Dürrschnabel geben an, dass kein Interessenkonflikt einzuholen. 9. Hlavackova P, Vuillerme N (2012) Do somatosen-
besteht. sory conditions from the foot and ankle affect
Weitere Details zur Lizenz entnehmen Sie bitte der postural responses to plantar-flexor muscles
Alle Teilnehmer wurden vor Beginn der Untersu- Lizenzinformation auf http://creativecommons.org/ fatigue during bipedal quiet stance? Gait Posture
chung über Zweck und Inhalt aufgeklärt und gaben licenses/by/4.0/deed.de. 36:16–19
ihr schriftliches Einverständnis zur Teilnahme an der 10. Hunt KD (1994) The evolution of human bipedality:
Studie. Die Studie wurde durch die Ethikkommission ecology and functional morphology. J Hum Evol
der Landesärztekammer Baden-Württemberg positiv 26:183–202
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gung erteilt. Alle beschriebenen Untersuchungen am Kinder. Spektrum Akad. Verlag,
Menschen oder an menschlichem Gewebe wurden 1. Alexander RM (2002) Energetics and optimization 12. Kalron A, Achiron A (2014) The relationship
mit Zustimmung der zuständigen Ethikkommission, ofhumanwalkingandrunning: the2000 Raymond between fear of falling to spatiotemporal gait
im Einklang mit nationalem Recht sowie gemäß der Pearl memorial lecture. Am J Hum Biol 14:641–648 parameters measured by an instrumented tread-
Deklaration von Helsinki von 1975 (in der aktuellen, 2. Anders C (2019) Die Formel des harmonischen mill in people with multiple sclerosis. Gait Posture
überarbeiteten Fassung) durchgeführt. Von allen Gehens – gemeinsame Beurteilungsgrundlage 39:739–744
beteiligten Probanden liegt eine Einverständniserklä- für OT, OST, PT und Arzt. In: Fit in die Zukunft: 5. 13. Kalron A, Frid L (2015) The „butterfly diagram“:
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