Der Einfluss der simulierten Endgelenksversteifung auf die Bewegung und Kraftentwicklung des Fingers

Zusammenfassung

Hintergrund Die Versteifung des Fingerendgelenks ist eine bewährte Methode zur Behandlung der Endgelenksarthrose. Da es sich bei der oberen Gliedmaße um eine Gliederkette handelt, die von vernetzten, gelenkübergreifenden Muskel-Sehnen-Einheiten bewegt wird, sind durch die Versteifung eines Gelenks Auswirkungen auf die Beweglichkeit und die Kraftentwicklung beim Greifen zu erwarten. Hierzu fehlt bislang eine quantitative Analyse in Echtzeit.

Material und Methoden Die Bewegung der Finger und die Kraftentwicklung beim Greifen wurde an 19 gesunden Probanden mit simulierter Versteifung eines Fingerendgelenks mit dem TUB-(Technische Universität Berlin)-Sensorhandschuh beim Faustschluss und bei zwei Varianten des Kraftgriffs im Vergleich zum physiologischen Griff dynamisch gemessen und quantitativ analysiert.

Ergebnisse Beim physiologischen Faustschluss betrug der mittlere Beugungswinkel am Grundgelenk 71,5°, am Mittelgelenk 76,8° und am Endgelenk 37,3°. Bei simulierter Endgelenksversteifung fiel er am Mittelgelenk auf 49,6°, während er am Grundgelenk auf 77,3° leicht zunahm. Ebenso verhielt es sich bei den Kraftgriffen. Beim Kraftgriff I beliefen sich die Winkel unter physiologischen Bedingungen auf 18,3° am Grund-, 39,6° am Mittel- und 42,6° am Endgelenk. Bei simulierter Endgelenksversteifung stieg der Winkel am Grundgelenk auf 28,4°, während er am Mittelgelenk auf 25,2° fiel. Beim Kraftgriff II lagen die physiologischen Werte bei 30,9° am Grund-, 36,6° am Mittel- und 29,0° am Endgelenk. Bei simulierter Endgelenksversteifung stieg der Winkel am Grundgelenk auf 34,4° und fiel am Mittelgelenk auf 23,3°. Die bei den Kraftgriffen gemessenen Kräfte verteilten sich unter physiologischen Bedingungen nahezu gleichmäßig auf alle vier Strahlen. Bei simulierter Endgelenksversteifung fiel die gemessene Kraft des betroffenen Fingers im Mittel nur um bis zu 1,4%.

Schlussfolgerung Mit der vorliegenden Studie liegt erstmals eine quantitative Analyse des Greifens bei simulierter Endgelenksarthrodese vor. Sie zeigt das dynamische Zusammenspiel der Fingergelenke sowie der Kraftverteilungsmuster an den einzelnen Strahlen der Hand in Echtzeit.

Abstract

Purpose Distal interphalangeal joint (DIPJ) arthrodesis is a well-proven therapy for osteoarthritis in the DIPJ. Since the upper limb is effectively a linked chain which is moved by interlinked, joint-overlapping muscle-tendon units, impacts on movement and force patterns are expected to occur in response to arthrodesis. In this context, a real-time quantitative analysis has not been performed to date.

Material and Methods Finger motion and force development during grasping were dynamically measured and quantitatively analyzed in 19 healthy volunteers with a simulated DIPJ arthrodesis using a TUB (Technische Universität Berlin) sensor glove during fist closure and evaluating two types of force grips compared with the physiological grip.

Results Typical motion patterns were found. During physiological fist closure, the average flexion angle was 71.5° in the metacarpophalangeal joint (MPJ), 76.8° in the proximal interphalangeal joint (PIPJ) and 37.3° in the distal interphalangeal joint (DIPJ). With DIPJ arthrodesis, the flexion angle decreased to 49.6° in the PIPJ, whereas it increased slightly to 77.3° in the MPJ. During force grip I, the average physiological flexion angles were 18.3° in the MPJ, 39.6° in the PIPJ and 42.6° in the DIPJ. With simulated DIPJ arthrodesis, the flexion angle in the MPJ increased to 28.4°, whereas it decreased to 25.2° in the PIPJ. Force grip II yielded physiological flexion angles of 30.9° in the MPJ, 36.6° in the PIPJ and 29.0° in the DIPJ. In response to simulated DIPJ arthrodesis, the angle in the MPJ increased to 34.4° while it decreased to 23.3° in the PIPJ. The forces measured with force grips were almost equally distributed under physiological conditions. In response to simulated DIPJ arthrodesis, the average decrease in the measured force of a finger was no more than 1.4%.

Conclusion This study was the first to introduce a quantitative analysis of grasping with simulated DIPJ arthrodesis. Based on this analysis, the study demonstrates the dynamic interaction of the finger joints as well as force patterns on the individual finger rays of the hand in real-time.

Schlüsselwörter

Arthrodese - DIP - Biomechanik - Sensorhandschuh

Key words

arthrodesis - DIPJ - biomechanics - sensor glove

Publication History

Received: 17 September 2021

Accepted: 29 June 2022

Article published online:
07 September 2022

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