Multimodale biomechanische Analyse der Wirbelsäulendeformität bei Erwachsenen mit Fehlausrichtung der Sagittalebene (ASD)

Um optimale Ergebnisse bei der Behandlung von Wirbelsäulenerkrankungen zu erzielen, ist ein gutes Verständnis der Gleichgewichtsprinzipien von entscheidender Bedeutung. Für das ergonomische Gleichgewicht und die bewusste Bewegung des menschlichen Körpers ist ein komplexes Zusammenspiel des neuromotorischen Systems und der Muskelrekrutierung notwendig. Die Ausrichtung der Wirbelsäule muss es einem Patienten ermöglichen, bei minimalem Muskelenergieaufwand schmerzfrei zu stehen. Dieses Konzept spiegelt sich im „Cone of Economy“-Prinzip von Jean Dubousset wider. Eine Fehlausrichtung der Sagittalebene bei Wirbelsäulendeformitäten stellt eine Herausforderung für die Gleichgewichtsmechanismen dar, die für die Aufrechterhaltung einer aufrechten Haltung erforderlich sind. Die aktuelle, hochmoderne diagnostische Abklärung von Wirbelsäulendeformitäten besteht hauptsächlich aus einer statischen 2D-radiologischen Untersuchung in freistehender Position der Scoliosis Research Society (SRS) mit Analyse der spinopelvinen Parameter, wie von Duval-Beaupmet und anderen beschrieben.

Bisher wurde das sagittale Gleichgewicht beurteilt, indem eine vertikale Lotlinie vom Zentrum des Wirbelkörpers C7 gezogen und der Abstand der Sakralplatte von dieser Vertikalen (Sagittale Vertikalachse oder SVA) quantifiziert wurde. Andere messen den spinopelvinen Neigungswinkel T1 (T1-SPI). SVA, T1-SPI und Beckenneigung korrelieren mit der selbstberichteten Behinderung und den gesundheitsbezogenen Lebensqualitätswerten (HRQL) im Vergleich zu alters- und geschlechtsbezogenen normalen Probanden.

Die Literatur deutet auf eine multifaktorielle Ätiologie einer beeinträchtigten Gleichgewichtsfähigkeit mit neurologischen oder vestibulären Erkrankungen, Muskelatrophie bei mm Erector Spinae, zunehmendem Alter, Schmerzen im unteren Rücken und Wirbelsäulenoperationen in der Vorgeschichte hin. Das Auftreten postoperativer Komplikationen nach der Korrektur einer Wirbelsäulendeformität, wie z. B. eine Unterkorrektur der sagittalen Fehlstellung, postoperative reziproke Veränderungen der Brustkyphose, der proximalen Gelenkkyphose und ein Versagen der Instrumentierung, sind möglicherweise auf die nach dem aktuellen Stand der Technik unzureichende diagnostische Aufarbeitung zurückzuführen.

Die Forscher verstehen die Rolle des Sehvermögens und die genaue Strategie der Rekrutierung neuromuskulärer Einheiten (Rumpf, Becken, untere Gliedmaßen) bei Patienten mit einer Fehlausrichtung der Sagittalebene beim Stehen und Gehen nicht vollständig. In der statischen Situation werden mehrere Kompensationsmechanismen bei sagittalen Gleichgewichtsstörungen identifiziert. Als kompensatorische Mechanismen werden intraspinale Mechanismen wie Hyperextension der Bandscheiben, Retrolisthesis der Lendenwirbel, Reduzierung der Brustkyphose und Neigung des Beckenrückens sowie extraspinale Mechanismen wie Knieflessum und Knöchelextension vermutet. In der Literatur wird ein starker Zusammenhang zwischen dem Auftreten eines Kniegelenks und dem Fehlen einer Lendenlordose gesehen. Um diese Mechanismen zu verstehen, ist eine dynamische Bewertung von Personen mit Wirbelsäulendeformitäten erforderlich. Derzeit gibt es nur sehr wenig Forschung im Bereich klinischer Gleichgewichtstests und instrumenteller Bewegungsanalyse bei Patienten mit Wirbelsäulendeformitäten. Im Hinblick auf klinische Gleichgewichtstests wird die Fullerton Advanced Balance Scale (FAB-Skala) als zuverlässiges Instrument zur Vorhersage des Sturzes höher funktionierender älterer Erwachsener vorgestellt. Die FAB-Skala ist ein zuverlässiges und valides Instrument bei der Parkinson-Krankheit mit minimalem Deckeneffekt und zeigt vielversprechende Ergebnisse bei der Erkennung kleiner Gleichgewichtsstörungen. Die Verwendung dieser Gleichgewichtstests bei Patienten mit Wirbelsäulendeformität mit sagittalem Ungleichgewicht wurde bisher in der Literatur nicht validiert. Nicht zuletzt ist der Einsatz der instrumentierten Bewegungsanalyse zur Untersuchung des Gangs bei Patienten mit Wirbelsäulendeformitäten unkonventionell. Es wird berichtet, dass Probanden mit fixiertem sagittalem Gleichgewicht im Vergleich zu altersgleichen Kontrollpersonen eine deutlich langsamere Gehgeschwindigkeit und einen schlechteren Ausdauerwert haben. Auch eine unzureichende Nutzung der Beckenneigung beim Gehen wird beobachtet. Probanden mit einer Vorwärtsneigung des Rumpfes weisen im Vergleich zu alters- und geschlechtsbedingt normalen Probanden eine abnormale Kinematik und Kinetik der unteren Gliedmaßen beim Gehen auf. Wenn die Deformität über die primären Kompensationsmechanismen hinausgeht, werden zusätzliche Mechanismen wie der geduckte Gang eingesetzt, um den Rumpf in eine vertikalere Position umzuorientieren.

Das derzeit in der Bewegungsanalyse am UZ Leuven verwendete Rumpfmodell wurde von Heyrman et al. nach der Arbeit von Leardini et al. entwickelt. Auch Armand et al. betrachteten den Brustkorb nicht als ein starres Segment und präsentierten die Verwendung eines optimalen Markierungsplatzierungssets auf dem Brustkorb für die klinische Ganganalyse. Sie enthielten jedoch keine Markierungen auf dem Kopf. Heyrman et al. zeigten in ihrer Studie mit Kindern mit Zerebralparese (CP), dass erhöhte veränderte Rumpfbewegungen beim Gehen mit einer geringeren Leistung auf der Trunk Control Measurement Scale (TCMS) im Sitzen verbunden waren, was auf das Vorhandensein eines zugrunde liegenden Rumpfkontrolldefizits hinweist. Diese Autoren konnten somit eine Korrelation zwischen einem klinischen Haltungstest wie dem TCMS und Parametern des Rumpfes und der unteren Extremitäten während des Gehens nachweisen. Sie konnten jedoch keine signifikante Korrelation zwischen insgesamt veränderten Rumpfbewegungen und veränderten Bewegungen der unteren Gliedmaßen während des Gangs in einer CP-Population feststellen und kamen zu dem Schluss, dass die beobachteten Thoraxbewegungen während des Gangs höchstwahrscheinlich das Ergebnis sowohl von Kompensationsbewegungen für Defizite der unteren Gliedmaßen als auch einer zugrunde liegenden Ursache sind Defizit der Rumpfkontrolle. Die derzeitige Auffassung geht davon aus, dass bei erwachsenen Patienten mit Wirbelsäulendeformationen und einer Fehlausrichtung der Sagittalebene die beobachteten veränderten Bewegungen der unteren Gliedmaßen beim Stehen und Gehen die Vorwärtsneigung des Rumpfes kompensieren. Die Herausforderung für zukünftige Studien besteht darin, die Beziehung zwischen Rumpf- und unteren Extremitätenbewegungen, gruppiert in funktionelle Bewegungsmuster, weiter zu entschlüsseln. Darüber hinaus werden zusätzliche Informationen zur Kinetik und Muskelaktivität des Rumpfes und der unteren Gliedmaßen (mittels dynamischer Elektromyographie (EMG)) einen großen Beitrag zum Verständnis dieser funktionellen Beziehung leisten und tiefergehende Einblicke in die Kompensationsmechanismen des Rumpfes im Vergleich zu den unteren Gliedmaßen liefern und umgekehrt.