Quantitative Analyse der Bewegungseinschränkung des oberen Sprunggelenks durch Sprunggelenksorthesen in der Echtzeit- MRT
Quantitative Analysis of Ankle Joint Motion Restriction Caused by Ankle Orthoses in Real-Time MRI
by Benedikt Kieslich
Date of Examination:2025-10-15
Date of issue:2025-10-13
Advisor:Dr. Babak Panahi
Referee:Prof. Dr Arndt Schilling
Referee:Prof. Dr. Martin Uecker
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-11552
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Abstract
English
Acute ligament injuries of the upper ankle joint represent one of the most common musculoskeletal injuries and frequently lead to persistent pain or chronic instability. In therapy, ankle orthoses have become a standard treatment option. The aim of the present study was therefore to quantitatively assess the motion restriction of the upper ankle joint caused by different ankle orthoses using real-time magnetic resonance imaging (MRI). In real-time MRI, the range of motion in the sagittal plane (from maximum plantarflexion to maximum dorsiflexion) and in the coronal plane (from maximum inversion to maximum eversion) was measured. Nine healthy volunteers were included in the study and performed these movements without an orthosis and with four different ankle orthoses applied: Juzo Pro Malleo, Malleo TriStep, PushMed Ankle Brace, and Aircast Air-Stirrup II. Motion limitation while wearing each orthosis was determined based on predefined anatomical landmarks. Without an orthosis, the total sagittal range of motion from plantarflexion to dorsiflexion was 53°. All four ankle orthoses significantly restricted motion in the sagittal plane. The total coronal range of motion from inversion to eversion without an orthosis was 6.9°; however, none of the tested orthoses produced a significant limitation in the coronal plane. Neither body weight, height, nor BMI, nor the specific design of the orthoses had a significant influence on the degree of motion restriction. Future studies should include measurements of the lower ankle joint to better understand the overall biomechanical effects of ankle orthoses. Further research is also needed to deepen the understanding of their mechanisms of action. Moreover, quantitative motion analysis using real-time MRI offers broad potential for application to other joints.
Keywords: Real-time MRI; Ankle joint; Ankle Orthosis; Range of motion; Motion restriction
German
Akute Bandverletzungen des oberen Sprunggelenks stellen eine der häufigsten muskuloskelettalen Verletzungen dar und führen oft zu anhaltenden Schmerzen oder chronischen Instabilitäten. In der Therapie haben sich Sprunggelenksorthesen als Standard etabliert. Das Ziel der durchgeführten Studie war daher, die Bewegungseinschränkung durch Sprunggelenksorthesen im oberen Sprunggelenk mithilfe der Echtzeit-MRT zu untersuchen. In der Echtzeit-MRT wurden der Bewegungsradius in sagittaler Ebene über die gesamte Plantarflexion und Dorsalextension sowie der Bewegungsradius in coronarer Ebene über die gesamte Inversion und Eversion gemessen. Hierfür wurden neun Probanden in die Studie eingeschlossen, die die Bewegungen ohne Sprunggelenksorthese und bei Anlage der vier Sprunggelenksorthesen Juzo Pro Malleo, Malleo TriStep, PushMed Knöchelbandage und AIRCAST AIR-STIRRUP II durchführten. Anhand vordefinierter anatomischer Landmarken wurde die Bewegungslimitation beim Tragen der Sprunggelenksorthesen ermittelt. Ohne Sprunggelenksorthese wurde ein Bewegungsradius in sagittaler Ebene von maximaler Plantarflexion bis maximaler Dorsalextension von 53° gemessen. Bei allen vier Sprunggelenksorthesen wurde eine signifikante Bewegungslimitation in sagittaler Ebene beobachtet. Der Bewegungsumfang ohne Sprunggelenksorthese in coronarer Ebene von der maximalen Inversion bis zur maximalen Eversion betrug 6,9°. Bei keiner der getesteten Sprunggelenksorthesen wurde eine signifikante Bewegungseinschränkung in coronarer Ebene beobachtet. Weder Gewicht, Größe und BMI, noch die Bauweise der Sprunggelenksorthesen zeigten einen signifikanten Einfluss auf die Bewegungseinschränkung. Die Untersuchung kann durch Messungen im unteren Sprunggelenk ergänzt werden, um die Auswirkungen von Sprunggelenksorthesen auf das gesamte Sprunggelenk besser nachzuvollziehen. Gleichzeitig ist weitere Forschung notwendig, um das Verständnis der Wirkungsweise von Sprunggelenksorthesen zu verbessern. Darüber hinaus eröffnet die Bewegungsquantifizierung mit der Echtzeit-MRT auch an anderen Gelenken vielfältige Anwendungsmöglichkeiten.
Schlagwörter: Echtzeit-MRT; Sprunggelenk; Sprunggelenksorthese; Bewegungseinschränkung; Oberes Sprunggelenk; Biomechanik
