Abstract
Background Continuous passive motion (CPM) and active knee joint motion devices are commonly
applied after various surgical procedures. Despite the growing use of active motion
devices, there is a paucity of data comparing plantar loads between the different
mobilization techniques. The aim of this study was to investigate foot loads during
knee joint mobilization in continuous passive and active knee joint motion devices
and to compare this data to the physiological load of full weight-bearing.
Patients/Material and Methods Fifteen healthy participants (7 women and 8 men, 25 ± 3 years, 66 ± 6 kg, 175 ± 10 cm,
BMI 21.9 ± 2) were recruited. Plantar loads were measured via dynamic pedobarography
using a continuous passive motion device (ARTROMOT-K1, ORMED GmbH, Freiburg, Germany)
and an active motion device (CAMOped, OPED AG, Cham, Switzerland), each with a restricted
range of motion of 0-0-90° (ex/flex) and free ROM for the knee joint. For the active
motion device, cycles were performed at four different resistance levels (0-III).
Data were assessed using the pedar® X system (Novel Inc., Munich, Germany), which monitors loads from the foot-sole interface.
Force values were compared between motion devices and normal gait, which served as
the reference for conditions of full weight-bearing. P-values of < 0.05 were considered
statistically significant.
Results Normal gait revealed peak forces of 694 ± 96 N, defined as 100 %. The CPM device
produced plantar forces of less than 1.5 N. Using the active motion device in the
setting of 0-0-90° produced foot loads of < 1.5 N (resistance 0-II) and 3.4 ± 9.3
N with a resistance of III (p < 0.001). Conditions of free ROM resulted in foot loads
of 4.5 ± 4.5 N (resistance 0), 7.7 ± 10.7 N (resistance I), 6.7 ± 10.4 (resistance
II) and 6.7 ± 6.9 N with a resistance of III (p < 0.001), corresponding to 0.6 %,
1.1 %, 1.0 % and 1.0 % of full weight-bearing, respectively.
Conclusion Motion exercises of the knee joint can be performed both with passive and active
devices in accordance with strict weight-bearing restrictions, which are often recommended
by surgeons. Also, active motion devices can be used when the ankle joint or foot
have to be offloaded. Further studies assessing intraarticular joint load conditions
have to be performed to confirm the findings obtained in this study.
Zusammenfassung
Hintergrund Kontinuierliche passive Bewegungsschienen (CPM) und aktive Bewegungsschienen werden
regelmäßig in der Nachsorge kniegelenksnaher Operationen eingesetzt. Trotz der zunehmenden
Verwendung von aktiven Bewegungsschienen existiert keine Studie, die resultierende
Lastverhältnisse zwischen den oben genannten Bewegungsschienen vergleicht. Das Ziel
der vorliegenden Studie war es, die plantare Kraftbelastung während der Anwendung
von passiven und aktiven Bewegungsschienen zu erfassen und der physiologischen Gehbelastung
(Vollbelastung) gegenüberzustellen.
Material und Methoden 15 gesunde Studienteilnehmer (7 Frauen und 8 Männer, Alter: 25 Jahre (Mittel) ± 3
(SD), Gewicht: 66 ± 6 kg, Größe: 175 ± 10 cm, BMI 21.9 ± 2
) wurden als Probanden rekrutiert. Mit Hilfe der dynamischen Pedobarografie wurde
die plantare Kraftbelastung auf einer passiven Bewegungsschiene (ARTROMOT-K1, ORMED
GmbH, Freiburg, Deutschland) und einer aktiven Bewegungsschiene (CAMOped, OPED AG,
Cham, Schweiz), jeweils bei 0-0-90° (Ex/Flex) und freiem Bewegungsausmaß erfasst.
Auf der aktiven Bewegungsschiene wurden die Messreihen unter 4 vorgegebenen Widerstandsstufen
ausgeführt. Zur Datenerhebung wurde das pedar®-X-System (Novel Inc., München, Deutschland) verwendet, das lokale Kräfte zwischen
der Fußsohle und Plantar-seitig angeordneten Messsohlen erfasst. Die Kraftwerte wurden
zwischen den Bewegungsschienen und normalen Gehbedingungen (repräsentativ für Bedingungen
einer Vollbelastung) verglichen. P-Werte < 0,05 wurden als statistisch signifikant
betrachtet.
Ergebnisse Das Gehen auf ebenem Boden resultierte in einer plantaren Kraftbelastung von 694 ± 96N
(Mittelwert ± SD), gleichgesetzt als 100 %. Für jede CPM-Durchführung wurde eine plantare
Kraftbelastung von < 1,5 N erfasst. Unter Verwendung der aktiven Bewegungsschiene
(0-0-90°) wurden Kraftwerte von < 1,5 N für die Widerstände 0-II und ein Wert von
3,4 ± 9,3 N für den Widerstand III ermittelt. Unter freiem Bewegungsausmaß resultierten
Werte auf der aktiven Bewegungsschiene von 4,5 ± 4,5 N für den Widerstand 0, 7,7 ± 10,7 N
für den Widerstand I, 6,7 ± 10,4 N für den Wiederstand II und 6,7 ± 6,9 N für den
Widerstand III (p < 0,001), entsprechend 0,6 %, 1,1 %, 1,0 % und 1,0 % der Vollbelastung.
Schlussfolgerung Bewegungsübungen, durchgeführt auf einer passiven und einer aktiven Bewegungsschiene,
können unter pedobarografischen Gesichtspunkten auch unter strengen Teilbelastungsvorgaben
des Kniegelenks durchgeführt werden. Weiterhin können sie bei Kombinationsverletzungen
eingesetzt werden, bei denen weiterhin eine Entlastung des Fußes oder des Sprunggelenks
erforderlich ist. Zukünftige Studien müssen durch intraartikuläre Kraftmessungen zeigen,
inwieweit die vorliegenden Ergebnisse auf die intraartikulären Bedingungen übertragbar
sind.
Key words
pedobarography - CPM - active motion device - limited weight-bearing - rehabilitation
- knee injury
Schlüsselwörter
Pedobarografie - CPM - aktive Bewegungsschiene - Teilbelastung - Rehabilitation -
Kniegelenk
