J. Geßmann

Exoskeletal Neuro-Rehabilitation in Chronic Paraplegic Patients – Initial Results

Treadmill training after traumatic spinal cord injury is established as a therapy to improve walking capabilities in incomplete injured patients. In this study we investigate walking capabilities after a three month period of HAL® exoskeleton supported treadmill training in patients with chronic (>6 month) complete/incomplete (ASIA A – ASIA C) spinal cord injury. We monitored walking distance, walking speed and walking time with additional analysis of functional improvement by using the 10-m-walk test, the timed-up-and-go test and the WISCI II score in combination with the ASIA classification.

Der Taylor Spatial Frame

INTRODUCTION Posttraumatic deformities in the lower limb are mainly multidirectional, with angulation, translation, and rotatory deformities. Acute corrections with internal fixation are often not possible due to the soft tissue damage and the extent of the deformity. The Taylor Spatial Frame (TSF) allows correction in a virtual hinge with 6 axes, thus enabling the correction of multidirectional deformities simultaneously. METHODS From February 2003 until December 2006, we applied 31 TSFs to 20 patients with a posttraumatic deformity of the tibia and hindfoot. The mean patient age was 41 years (range 12-73). 9 patients had a nonunion of the tibia with deformity, 6 had a malunion of the lower tibia and ankle, 3 had an angular deformity after ankle fusion, and 2 had malaligned Ilizarov bone segment transports. The mean follow-up time was 25.3 months (range 10-82). RESULTS In all 20 patients, full correction of the deformity was achieved. The mean time for correction was 29 days (range 5-82). On average, the frame was worn (time to healing) 164.2 days (80-300) and the mean distraction rate was 1.1 mm/day (0.5-2.0). The Web-based planning was done two times per case for full deformity correction. Complications were 3 pin-site infections, 2 insufficient callus formations and 1 pinhole stress fracture. CONCLUSIONS The main advantage of the TSF compared with other external frames is the ability to perform simultaneous correction of angular, axial, translational, and rotatory deformities. This enables a reduced correction time and increased patient comfort.

Exoskeletons for rehabilitation of patients with spinal cord injuries. Options and limitations

BACKGROUND Mobile exoskeletons are increasingly being applied in the course of rehabilitation and provision of medical aids to patients with spinal cord injuries. OBJECTIVES AND METHODS This article gives a description of the currently available exoskeletal systems and the clinical application including scientific and medical evidence, to derive recommendations regarding clinical practice of the various exoskeletons in the rehabilitation of patients with spinal cord injuries. RESULTS The different systems represent a useful adjunct to the therapeutic regimen depending on the medical objectives. Posture-controlled exoskeletons in particular enable mobilization of patients with neurological gait disorders via direct motion support. In addition the neurologically controlled exoskeleton HAL® leads to functional improvements in patients with residual muscular functions in the chronic phase of spinal cord injury in terms of improved walking abilities subsequent to training. However, beneficial effects on bone density, bladder function and perfusion are conceivable but not yet adequately supported by evidence. Positive effects on spasticity and neuropathic pain are currently based only on case series or small clinical trials. CONCLUSION Although exoskeletons are not yet an established tool in the treatment of spinal cord injuries, the systems will play a more important role in rehabilitation of patients with spinal cord injuries in the future. Neurologically controlled exoskeletons show beneficial effects in the treatment of acute and chronic spinal cord injuries and might therefore evolve to be a useful alternative to conventional locomotion training.ZusammenfassungHintergrundIm Rahmen des Lokomotiontrainings bei der Behandlung querschnittgelähmter Patienten kommen zunehmend mobile Exoskelette in der Rehabilitation und Hilfsmittelversorgung zum Einsatz.Fragestellung und MethodikDie derzeit auf dem Markt verfügbaren exoskelettalen Systeme werden beschrieben, ihre Möglichkeiten in der klinischen Anwendung und die dafür zurzeit vorhandene Evidenz dargestellt. Daraus werden Empfehlungen zur klinischen Anwendung der verschiedenen Exoskelette in der Rehabilitation querschnittgelähmter Patienten abgeleitet.ErgebnisseDie Anwendbarkeit unterschiedlicher Exoskelette als Therapiegerät ist mit jeweils unterschiedlicher Zielsetzung möglich. Elektromechanisch kontrollierte Exoskelette zeigen ihre Einsetzbarkeit insbesondere in der Mobilisation bei neurogenen Gangstörungen durch direkte Gangunterstützung. Der Einsatz des neuronal gesteuerten HAL®-Exoskeletts verspricht zusätzlich funktionelle Verbesserungen auch in der chronischen Phase einer Querschnittlähmung bei Patienten mit motorischen Restfunktionen, wenn sie nach dem Training ohne Exoskelett gehen. Ergebnisse, die positive Einflüsse auf Knochendichte, Blasen-Mastdarm-Funktion und Durchblutung zeigen, sind denkbar, aber noch nicht hinreichend belegt. Effekte hinsichtlich Spastikreduktion und Linderung neuropathischer Schmerzen sind bisher lediglich in Fallserien oder im Rahmen kleiner Studien berichtet worden.SchlussfolgerungExoskelette werden zunehmend bei querschnittgelähmten Patienten als „High-tech-Hilfsmittel“ zum Einsatz kommen, sind aber zurzeit im routinemäßigen Einsatz nicht etabliert. Neurologisch-kontrollierte Exoskelette versprechen einen positiven Einfluss auf die Behandlung akuter und chronischer Querschnittlähmungen und können damit eine zukünftige Alternative zum etablierten Lokomotiontraining darstellen.AbstractBackgroundMobile exoskeletons are increasingly being applied in the course of rehabilitation and provision of medical aids to patients with spinal cord injuries.Objectives and methodsThis article gives a description of the currently available exoskeletal systems and the clinical application including scientific and medical evidence, to derive recommendations regarding clinical practice of the various exoskeletons in the rehabilitation of patients with spinal cord injuries.ResultsThe different systems represent a useful adjunct to the therapeutic regimen depending on the medical objectives. Posture-controlled exoskeletons in particular enable mobilization of patients with neurological gait disorders via direct motion support. In addition the neurologically controlled exoskeleton HAL® leads to functional improvements in patients with residual muscular functions in the chronic phase of spinal cord injury in terms of improved walking abilities subsequent to training. However, beneficial effects on bone density, bladder function and perfusion are conceivable but not yet adequately supported by evidence. Positive effects on spasticity and neuropathic pain are currently based only on case series or small clinical trials.ConclusionAlthough exoskeletons are not yet an established tool in the treatment of spinal cord injuries, the systems will play a more important role in rehabilitation of patients with spinal cord injuries in the future. Neurologically controlled exoskeletons show beneficial effects in the treatment of acute and chronic spinal cord injuries and might therefore evolve to be a useful alternative to conventional locomotion training.

Knochenaufbauplastiken am Processus coronoideus ulnae

ZusammenfassungHintergrundDas chronisch dezentrierte Ellenbogengelenk nach einer Luxationsfraktur stellt eine operative Herausforderung dar. Bei einer Insuffizienz des Processus coronoideus über 40 % sind eine Rezentrierung über einen Knochenaufbau sowie eine zusätzliche ligamentäre Stabilisierung erforderlich.MethodenAls mögliche Techniken werden unterschiedliche Allografts und Autografts beschrieben. Der Beckenkammspan ist das am häufigsten verwendete Transplantat und kann gut über einen anterioren Ellenbogenzugang eingebracht werden. In der Akutsituation lassen sich bei einem gleichzeitig frakturierten Radiusköpfchen Teile davon auch als Ersatz des Processus coronoideus verwenden, wobei die radiale Säule dann durch eine Radiusköpfchenprothese oder einen Bewegungsfixateur stabilisiert werden muss.AbstractBackgroundA chronic unstable elbow after a fracture dislocation with a deficient coronoid process is a challenging operative task. A coronoid bone loss of more than 40 % in an unstable elbow needs operative bony and ligamentous reconstruction.MethodsThe possible techniques using various allografts and autografts are described. The most frequently used graft is the iliac bone graft and can be optimally placed by an anterior elbow approach. In the acute fracture situation with involvement of the radial head a fragment of the discarded radial head can be used as a coronoid graft. The radial head has to be replaced by a prosthesis or a hinged external fixator is used to stabilize the lateral pillar.

Pediatric and adolescent intra-articular fractures of the calcaneus.

Calcaneal fractures in childhood are very rare, whereas particularly intra-articular displaced fractures are not typical in skeletally immature children. Various techniques of osteosynthesis have been described. This study aimed to determine clinical and radiological outcome after surgical treatment of intraarticular calcaneal fractures. Fourteen intraarticular fractures of the calcaneus were included in this retrospective study. Eleven children (2 girls and 9 boys) aged 6-16 years (average age 11.5 years) underwent surgical treatment. One child sustained a Type II open fracture of both calcanei. All injuries occurred after a high-energy trauma; 3 patients had multiple additional fractures. The clinical and radiological postoperative follow up was an average 44 months. In 4 cases, a reduction through a minimally invasive approach and fixation with K-wires or screws could be achieved. Eleven fractures were treated with open reduction and internal fixation with plate osteosynthesis, K-wires or screws. In one case with open fractures of both heel bones, an additional external fixator was applied. The surgical treatment approach adopted enabled the pre-operative Böhler’s angle (average 16°) to be improved to an average 30°. In all cases, except for the patient with open fractures, a good functional result and outcome could be achieved. In calcaneal fractures in childhood, anatomical reduction is the determining factor, as in fractures in adults, whereas the surgical technique seems to have no influence on clinical outcome in children. The wound healing problems that have often been described were not observed in this age group.

Exoskelette in der Rehabilitation Querschnittgelähmter

BACKGROUND Mobile exoskeletons are increasingly being applied in the course of rehabilitation and provision of medical aids to patients with spinal cord injuries. OBJECTIVES AND METHODS This article gives a description of the currently available exoskeletal systems and the clinical application including scientific and medical evidence, to derive recommendations regarding clinical practice of the various exoskeletons in the rehabilitation of patients with spinal cord injuries. RESULTS The different systems represent a useful adjunct to the therapeutic regimen depending on the medical objectives. Posture-controlled exoskeletons in particular enable mobilization of patients with neurological gait disorders via direct motion support. In addition the neurologically controlled exoskeleton HAL® leads to functional improvements in patients with residual muscular functions in the chronic phase of spinal cord injury in terms of improved walking abilities subsequent to training. However, beneficial effects on bone density, bladder function and perfusion are conceivable but not yet adequately supported by evidence. Positive effects on spasticity and neuropathic pain are currently based only on case series or small clinical trials. CONCLUSION Although exoskeletons are not yet an established tool in the treatment of spinal cord injuries, the systems will play a more important role in rehabilitation of patients with spinal cord injuries in the future. Neurologically controlled exoskeletons show beneficial effects in the treatment of acute and chronic spinal cord injuries and might therefore evolve to be a useful alternative to conventional locomotion training.ZusammenfassungHintergrundIm Rahmen des Lokomotiontrainings bei der Behandlung querschnittgelähmter Patienten kommen zunehmend mobile Exoskelette in der Rehabilitation und Hilfsmittelversorgung zum Einsatz.Fragestellung und MethodikDie derzeit auf dem Markt verfügbaren exoskelettalen Systeme werden beschrieben, ihre Möglichkeiten in der klinischen Anwendung und die dafür zurzeit vorhandene Evidenz dargestellt. Daraus werden Empfehlungen zur klinischen Anwendung der verschiedenen Exoskelette in der Rehabilitation querschnittgelähmter Patienten abgeleitet.ErgebnisseDie Anwendbarkeit unterschiedlicher Exoskelette als Therapiegerät ist mit jeweils unterschiedlicher Zielsetzung möglich. Elektromechanisch kontrollierte Exoskelette zeigen ihre Einsetzbarkeit insbesondere in der Mobilisation bei neurogenen Gangstörungen durch direkte Gangunterstützung. Der Einsatz des neuronal gesteuerten HAL®-Exoskeletts verspricht zusätzlich funktionelle Verbesserungen auch in der chronischen Phase einer Querschnittlähmung bei Patienten mit motorischen Restfunktionen, wenn sie nach dem Training ohne Exoskelett gehen. Ergebnisse, die positive Einflüsse auf Knochendichte, Blasen-Mastdarm-Funktion und Durchblutung zeigen, sind denkbar, aber noch nicht hinreichend belegt. Effekte hinsichtlich Spastikreduktion und Linderung neuropathischer Schmerzen sind bisher lediglich in Fallserien oder im Rahmen kleiner Studien berichtet worden.SchlussfolgerungExoskelette werden zunehmend bei querschnittgelähmten Patienten als „High-tech-Hilfsmittel“ zum Einsatz kommen, sind aber zurzeit im routinemäßigen Einsatz nicht etabliert. Neurologisch-kontrollierte Exoskelette versprechen einen positiven Einfluss auf die Behandlung akuter und chronischer Querschnittlähmungen und können damit eine zukünftige Alternative zum etablierten Lokomotiontraining darstellen.AbstractBackgroundMobile exoskeletons are increasingly being applied in the course of rehabilitation and provision of medical aids to patients with spinal cord injuries.Objectives and methodsThis article gives a description of the currently available exoskeletal systems and the clinical application including scientific and medical evidence, to derive recommendations regarding clinical practice of the various exoskeletons in the rehabilitation of patients with spinal cord injuries.ResultsThe different systems represent a useful adjunct to the therapeutic regimen depending on the medical objectives. Posture-controlled exoskeletons in particular enable mobilization of patients with neurological gait disorders via direct motion support. In addition the neurologically controlled exoskeleton HAL® leads to functional improvements in patients with residual muscular functions in the chronic phase of spinal cord injury in terms of improved walking abilities subsequent to training. However, beneficial effects on bone density, bladder function and perfusion are conceivable but not yet adequately supported by evidence. Positive effects on spasticity and neuropathic pain are currently based only on case series or small clinical trials.ConclusionAlthough exoskeletons are not yet an established tool in the treatment of spinal cord injuries, the systems will play a more important role in rehabilitation of patients with spinal cord injuries in the future. Neurologically controlled exoskeletons show beneficial effects in the treatment of acute and chronic spinal cord injuries and might therefore evolve to be a useful alternative to conventional locomotion training.

Glenoidale und humerale Revision nach Schulterendoprothese

ZusammenfassungRevisionseingriffe nach anatomischen und inversen Schulterprothesen haben aufgrund der steigenden Primärimplantationen in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Der glenoidale und humerale Knochenverlust stellt hierbei die größte Schwierigkeit dar. Durch moderne Revisionstechniken ist jedoch auch nach fehlgeschlagenen inversen Prothesenversorgungen und mehrfachen Revisionen durch einen knöchernen Wiederaufbau glenoidal und auch humeral eine Herstellung der Schulterfunktion möglich. Die Weiterentwicklung von modularen Prothesensystemen auf humeraler Seite und auch in den letzten Jahren auf glenoidaler Seite haben maßgeblich dazu beigetragen Lösungsmöglichkeiten auch für komplexe Defektsituationen zur Verfügung zu haben.AbstractRevision surgery after primary total shoulder arthroplasty (TSA) and reverse total shoulder arthroplasty (RTSA) is becoming an increasing problem due to the increasing numbers of primary implantations during the last few decades. Bone loss on both the glenoid and the humerus are challenging problems. New revision techniques with bone grafts on the glenoid site and revision stems on the humeral site enable restoration of shoulder function. The development of new prosthetic designs with modular revision stems and of modular glenoid base plates during recent years have technically improved complex revision surgery in TSA and RTSA.

Knorpeltrauma bei Schulterluxation

ZusammenfassungAufgrund der anatomischen Besonderheiten sind Luxationen des Glenohumeralgelenks häufig. Verschiedene Prädispositionsfaktoren einer möglichen Dislokationsarthropathie werden in der Literatur diskutiert. Grundsätzlich entsteht der größte Knorpelschaden im Rahmen des sog. „first hit“, der traumatischen Erstluxation. Das Alter zum Zeitpunkt der Erstluxation und auch zum Zeitpunkt einer operativen Stabilisierung scheint einen Einfluss auf die Entstehung einer möglichen Arthropathie zu haben. Nicht die Dauer einer möglichen Instabilität vor operativer Stabilisierung, sondern vielmehr die rezidivierenden Luxationen haben einen weiteren Einfluss auf den Gelenkverschleiß. Eine operative Stabilisierung stellt, sofern technisch gut ausgeführt, kein erhöhtes Arthroserisiko dar, ist jedoch nicht in der Lage, eine Entwicklung der Arthropathie zu verhindern. Es gelingt jedoch, durch diese eine Rezidivluxation zu vermeiden und somit den Schweregrad einer Dislokationsarthropathie zu verringern. Bei der Planung einer möglichen Stabilisierung ist es essenziell, den Knorpelschaden im Bereich des Humeruskopfes sowie im Bereich des Glenoids zu evaluieren („bipolar bone loss“) und das dynamische Verhältnis dieser Läsionen zueinander zu berücksichtigen.AbstractDislocation of the shoulder joint is a frequent occurrence due to the anatomical features. Various predisposing factors that determine the prevalence of dislocation athropathy have been discussed in the literature. Principally, the greatest chondral damage occurs during the initial traumatic shoulder dislocation, the so-called first hit. The age of the person at the time of the first hit and age at the time of surgery in particular seem to influence the development of dislocation arthropathy. The duration of shoulder instability before surgery does not seem to affect the incidence of athropathy. An operation, if technically well performed, does not increase the risk of arthropathy and furthermore, it prevents redislocation and therefore decreases the risk of dislocation athropathy. What is important is how often redislocation occurs. When planning a possible surgical stabilization of the shoulder it is crucial to assess the degree of damage in the region of the humeral head and the glenoid cavity (bipolar bone loss) and the dynamic interrelationship of these lesions.

Posttraumatische „frozen shoulder“

ZusammenfassungAuftretenSekundäre Schultersteifen können posttraumatisch und postoperativ auftreten, wobei unterschiedliche Pathogenesen nach einem definierten Erkrankungsauslöser unterschieden werden können. TherapiewahlDie zugrunde liegende Pathologie bestimmt die Therapieoptionen, somit sind eine differenzierte Anamnese, Schulteruntersuchung und zielführende Diagnostik erforderlich. Konservative TherapieIm Gegensatz zur primären idiopathischen Erkrankungsform weisen die sekundären Schultersteifen eine nur geringe Selbstheilungstendenz auf. Konservative Therapieversuche beschränken sich daher bei fehlender Besserungstendenz auf wenige Wochen bis Monate. Operative TherapieJe nach vorliegender Pathologie erfolgt die in den meisten Fällen notwendige operative Behandlung als arthroskopische oder offene Arthrolyse. Knöcherne oder artikuläre Bewegungshindernisse müssen möglichst frühzeitig operativ korrigiert werden, um sekundäre Vernarbungen und Kapselkontrakturen zu vermeiden. PräventionVon grundlegender Bedeutung ist es, das Risiko posttraumatischer und postoperativer Schultersteifen durch kurze Immobilisierungsphasen und frühzeitige Beübung der Schulter unter ausreichender Analgesie zu minimieren.AbstractOccurrenceIn contrast to the primary frozen shoulder, secondary posttraumatic and postsurgical shoulder stiffness evolves from a defined traumatic event or after a surgical procedure.Treatment selectionThe different basic pathologies for secondary shoulder stiffness determine the selection of the treatment concept and therapeutic options. Therefore, a differentiated case history, physical examination, and imaging studies are required.Conservative treatmentContrary to primary frozen shoulder, secondary shoulder stiffness is rarely self-limiting. The conservative treatment approach is restricted to a couple of weeks to months without any positive trend towards regaining shoulder mobility or pain reduction.Surgical treatmentDepending on the pathology, surgical treatment is required in most cases either arthroscopically or as an open surgical release. Skeletal or articular deformities as the mechanical reason for shoulder stiffness must be addressed and corrected as early as possible to avoid secondary soft tissue scaring.PreventionThe prevention of developing secondary shoulder stiffness is an important issue and may be achieved with short immobilization, early physical therapy, and sufficient analgesia.

Stabile Ringfixateurmontage beim Segmenttransport

ZusammenfassungDie erfolgreiche Behandlung von Segmentdefekten mit dem Ringfixateur wird von unterschiedlichen Faktoren beeinflusst. Die mechanischen Rahmenbedingungen durch den Fixateur wirken sich maßgeblich auf den knöchernen Heilungsverlauf aus. Die Stabilität des Gesamtsystems von Fixateur und Knochensegmenten wird durch die verschiedenen Gestaltparameter des Ringfixateurs, durch Defektlängen und die Knochenqualität bestimmt, hängt aber auch von der mechanischen Belastung durch den Patienten beim Laufen ab. Änderungen der Fixateurkonstruktion wirken sich direkt auf das Steifigkeitsverhalten aus und beeinflussen damit auch die interfragmentären Bewegungen sowie die biomechanischen Bedingungen auf Defekthöhe. Eine erfolgreiche Anwendung und gezielte Einflussnahme erfordern die Kenntnis der Biomechanik des Ringfixateurs, da Instabilität und unkontrollierte Belastung zu Regeneratversagen, Pseudarthrosen und sekundären Fehlstellungen sowie Materialermüdung führen können. Im vorliegenden Beitrag werden der Einfluss unterschiedlicher Gestaltparameter sowie unterschiedlicher mechanischer Belastungen und häufige mechanische Konstruktionsprobleme und Komplikationen erläutert.AbstractThe stability of bone fragments within the Ilizarov external frame has a substantial effect on regenerate bone healing. The biomechanical performance of the frame is affected not only by manipulation of the different fixation parameters (rings, struts, wires, half pins) but also by the mode of loading and the patient’s ability of weight bearing. Because frame stability depends on complex interactions of the different frame components small modifications may have a substantial influence on interfragmentary movements within the regenerate and at the docking site. Manipulation of the different fixation components specifically to control the frame stability requires a precise understanding of the biomechanical principles of the external ring fixator. This article focuses on the biomechanical influence of the different fixation parameters as well as the mode of mechanical loading and common mechanical problems and complications.