Biomechanische Funktionsdiagnostik bei Kniegelenkserkrankungen

Die moderne Orthopädie, Unfallchirurgie und Sportmedizin durchlaufen derzeit einen Wandel. Während die klassische Diagnostik (Röntgen, MRT, CT) die Strukturen statisch abbildet, konzentriert sich die moderne Orthopädie heute verstärkt auf die funktionelle Dynamik und setzt die Betrachtung von Bewegungen des menschlichen Bewegungsapparats in den Fokus.

Ein Kniegelenk, das im Stand oder im Liegen unauffällig wirkt, kann unter Belastung pathologische Muster entwickeln, die Schmerzen verursachen. Instabilitäten, Fehlstellungen oder muskuläre Defizite können erst bei Aktivität auftreten und somit bei einer rein statischen Beurteilung unentdeckt bleiben.

Eine Möglichkeit diese negativen Last- und Bewegungsmuster aufzudecken, ist die instrumentierte Ganganalyse. Dabei werden die Druckverteilung an Ihren Füßen (Pedobarographie), die Kinematik (Gelenkbeweglichkeit) und die Muskelaktivität (EMG) während des Gangs auf einem Laufband kontinuierlich gemessen.

Anatomische und Biomechanische Grundlagen

Das Kniegelenk fungiert als zentraler Dreh- und Angelpunkt unserer Fortbewegung und ist im Alltag starken mechanische Lasten ausgesetzt. Das Kniegelenk setzt sich aus drei Knochen, zwei Menisken und einem komplexen Bandapparat zusammen. In der Dynamik des Gehens müssen das Kniegelenk und die dazugehörigen Muskeln zwei gegensätzliche Funktionen erfüllt:

• Stabilität unter Last (Standphase): Beim Auftreten und Stehen fungiert das Knie als belastbarer Pfeiler. Es trägt das Vielfache Ihres Körpergewichts und sichert die präzise Ausrichtung der Beinachse zwischen Hüfte und Fuß.
• Dynamische Führung (Schwungphase): Während der Fortbewegung wandelt sich das Knie in ein mobiles Führungsgelenk. Es ermöglicht die notwendige Beugung und Rotation, um den Fuß sicher über den Boden zu heben und den nächsten Schritt effizient einzuleiten.

Die Ganganalyse unterteilt den Bewegungsablauf in standardisierte Phasen. Diese sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

Was wird gemessen

Die instrumentierte Ganganalyse basiert auf drei zentralen Säulen. Diese sind die Pedobarographie (Fußdruckmessung), Kinematik (Gelenkwinkel) und Elektromyographie (Muskelaktivität). Diese kann um spezifische Funktionstests, z.B. dem Knieextensorentest erweitert werden.

Pedobarographie (Fußdruckmessung)

Um Ihre Fußbelastung direkt in der Bewegung zu analysieren, nutzen wir eine im Laufband integrierte Druckmessplatte. Die Druckmessplatte ist für Sie beim Gehen nicht spürbar. So können wir jeden Ihrer Fußabdrücke messen und Ihr individuelles Gangbild ohne Ablenkung erfassen. Basierend auf diesen Daten gewinnen wir wichtige Erkenntnisse über Ihre Schrittlänge, die Breite Ihres Standes und die Drehung Ihrer Füße. Vor allem aber machen wir sichtbar, wie sich der Druck unter Ihrer Fußsohle verteilt.

Kinematik (Gelenkwinkel)

Ein weiterer wesentlicher Baustein der Diagnostik ist die präzise Erfassung Ihrer Gelenkbewegungen während des Gehens. Hierfür nutzen wir moderne, kompakte Bewegungssensoren. Diese sogenannten IMUs erfassen über integrierte Beschleunigungssensoren und Gyroskope kontinuierlich lineare Beschleunigungen sowie Rotationsgeschwindigkeiten in drei Dimensionen. Durch die mathematische Verrechnung dieser Daten lassen sich die Orientierung und die räumliche Bewegung präzise bestimmen. Dies erlaubt komplexe Bewegungsabläufe digital zu rekonstruieren. Die Bewegungssensoren sind ca. 4x3cm klein und werden mithilfe von elastischen Gurten an Ihren Füßen, Beinen und Becken fixieren. Während der gesamten Analyse registrieren diese Sensoren jede Ihrer Bewegungen im Raum. Durch die intelligente Verknüpfung der Daten bestimmt das System Ihre Gelenkwinkel in allen drei Dimensionen. So gewinnen wir ein detailliertes Bild über das funktionelle Zusammenspiel von Becken, Hüfte, Knie und Sprunggelenk und machen Abweichungen in Ihren Bewegungsabläufen sichtbar.

Elektromyographie (Muskelaktivität)

Die Elektromyographie bildet den dritten Baustein und macht die muskuläre Ansteuerung Ihrer Bewegungen sichtbar. Über spezielle Oberflächenelektroden messen wir die Aktivität definierter Muskelgruppen, während Sie auf dem Laufband gehen. Da die Aufnahme parallel zur Druckmessung und Gelenkanalyse erfolgt, können wir das Zusammenspiel von Kraft und Bewegung beurteilen. Dabei wird sowohl das Timing der Muskelaktivierung als auch die Seitengleichheit untersucht.

Knieextensoren Test

Mit Hilfe spezieller Funktionstests, z.B. dem Knieextensoren Test, können weitere Einblicke in die muskuläre Koordination und damit Stabilisierung Ihres Kniegelenkes gewonnen werden. Dabei führen Sie definierte Kraftübungen aus wobei parallel die Muskelaktivität gemessen wird. So können muskuläre Schwächen oder Dysbalance identifiziert werden.

Ablauf der instrumentierten Ganganalyse

Die Durchführung und Auswertung der Ganganalyse folgen einem exakten Standard.

Vorbereitung

Für Ihre Untersuchung bitten wir Sie, eine kurze Hose sowie ein weites T-Shirt mitzubringen. Sobald Sie sich umgezogen haben, bereiten wir die entsprechenden Hautstellen durch eine kurze Reinigung und bei Bedarf durch Enthaarung (Rasur) vor. Dieser Schritt ist entscheidend, um eine optimale Signalqualität für die präzise Messung Ihrer Muskelaktivität sicherzustellen. Im Anschluss bringen wir die kabellosen EMG-Elektroden sowie die Bewegungssensoren an, sodass Sie perfekt vorbereitet in die Analyse starten können.

Kalibrierung

Um präzise Ergebnisse zu erzielen, wird das System vor Beginn der eigentlichen Messung individuell kalibriert. Die Kalibrierung umfasst eine statische und eine dynamische Phase. Dafür bitten wir Sie zunächst, kurz ruhig zu stehen (=Ausgangsposition) und im Anschluss eine definierte Strecke zu gehen. Dieser Vorgang erlaubt es der Software, Ihre persönlichen Bewegungsachsen zu definieren und die Signalqualität der Sensoren final zu prüfen. Erst nach dieser Feinabstimmung starten wir mit der Aufzeichnung Ihres Gangbildes auf dem Laufband.

Ganganalyse

Im nächsten Schritt betreten Sie das Laufband für die eigentliche Funktionsanalyse. Es handelt sich um ein Laufband, wie Sie es vielleicht aus Ihrem Fitnessstudio kennen. Bitte gehen Sie ganz „natürlich“, versuchen Sie nicht besonders „schön“ zugehen. Falls möglich bitten wir Sie bei der definierten Geschwindigkeit von 4km/h zu gehen. Sollte dies nicht möglich sein, wählen wir Ihre Wohlfühlgeschwindigkeit. Nach einer kurzen Eingewöhnungsphase startet die eigentliche Datenaufzeichnung. Insgesamt nimmt dies etwa zwei bis drei Minuten in Anspruch. Zum Abschluss der Messung nehmen Sie noch einmal die ursprüngliche Ausgangsposition ein (finale Kalibrierung).

Funktionsdiagnostik

Abhängig von der individuellen Fragestellung können wir die Untersuchung um zusätzliche Module der Funktionsdiagnostik ergänzen. Hierzu zählt beispielsweise der Knieextensoren Test. Sie werden gebeten sich auf einen Stuhl zu setzten und dann die Knie abwechselnd zu strecken und beugen. Alternativ können die Kniebeugen auch im Stehen oder mit Gewicht durchgeführt werden. Während Sie diese Kraftübungen absolvieren, messen wir die Muskelaktivität der entsprechenden Kennmuskeln.

Datenauswertung

Den Kern der Analyse bildet die Synchronisation aller Messdaten mit Ihrem Gangzyklus. Über eine spezialisierte Software werden die Werte innerhalb von 5-10 Minuten aufbereitet und in einem übersichtlichen Report zusammengefasst. Die grafische und numerische Darstellung macht Abweichungen im Seitenvergleich, sowie im Vergleich zu Referenzdaten, sofort sichtbar. Dieser umfassende Bericht dient uns als Grundlage, um funktionelle Probleme zu identifizieren und Ihren Behandlungsfortschritt objektiv zu dokumentieren.

Besprechung der Ergebnisse

Unmittelbar nach der Auswertung besprechen wir die Ergebnisse gemeinsam mit Ihnen im Detail. Ihren persönlichen Analysebericht händigen wir Ihnen im Anschluss selbstverständlich aus, sodass Ihnen alle Daten und Empfehlungen zur Verfügung stehen.

Sicherheit

Bei der instrumentierten Ganganalyse handelt es sich um ein sicheres Verfahren und setzt lediglich ein sicheres Gehen auf dem Laufband voraus. In seltenen Ausnahmefällen können die verwendeten Elektrodenpflaster oder die elastischen Fixierungsbänder zu leichten, vorübergehenden Hautreizungen führen. Diese sind jedoch in der Regel harmlos und klingen nach dem Entfernen der Sensoren schnell wieder ab.

Kosten

Bitte beachten Sie, dass die Kosten für diese spezialisierte Diagnostik von den gesetzlichen Krankenkassen aktuell NICHT getragen werden, sodass die Abrechnung auf Selbstzahlerbasis (IGeL) erfolgt. Bei privaten Versicherungen ist die Erstattung im Regelfall sichergestellt. Wir raten dazu, die Kostenübernahme bei Unsicherheiten vorab mit der jeweiligen Versicherung abzustimmen.

Wann ist eine Funktionsanalyse sinnvoll? Drei Praxisfälle

Sicherheit nach dem Kreuzbandriss

Nach einer Kreuzband-OP besteht noch eine leichte Gangunsicherheit und Instabilitätsgefühl.

• Die Analyse zeigt: Der Knieextensorentest deckt ein Kraftdefizit des inneren Anteils der Oberschenkelstrecker (M. vastus medialis) von 20 % im Seitenvergleich auf.
• Der Mehrwert: Anstatt nach Gefühl zu trainieren, liefern die Daten die exakte Grundlage für einen gezielten Trainingsplan. So können die spezifischen Schwachstellen zielgerichtet trainiert werden, um eine symmetrische Belastbarkeit und Stabilität

Das „Rätselhafte“ Kniescheibensperren

Eine Patientin hat Schmerzen unter der Kniescheibe beim Bergablaufen. Das MRT ist unauffällig.

• Die Analyse zeigt: Das Knie ist strukturell gesund, aber die Ganganalyse macht sichtbar, dass die Hüftmuskulatur das Bein unter Last nicht stabilisiert. Das Knie knickt bei jedem Schritt leicht nach innen.

• Der Mehrwert: Statt das Knie lokal zu behandeln, zeigt der Report, dass ein gezieltes Hüfttraining die Lösung ist, um die Achse zu begradigen.

Den Verschleiß bremsen bei Arthrose

Ein Patient mit beginnender Gonarthrose (Kniegelenkverschleiß) möchte weiterhin wandern gehen, klagt aber über schnelle Ermüdung und Schmerzen am Fußaußenrand.

• Die Analyse zeigt: Die Fußdruckmessung verdeutlicht, dass der Patient das betroffene Bein unbewusst schont und das Gewicht massiv auf die Außenkante verlagert. Dies führt zu einer Fehlbelastung, die den Verschleiß im gesunden Teil des Gelenks beschleunigt.

• Der Mehrwert: Durch die Visualisierung der Druckpunkte kann eine maßgeschneiderte Einlagenversorgung oder ein spezielles Gangtraining die Last wieder gleichmäßig verteilen und Schmerzen lindern