{"id":16651,"date":"2015-05-27T11:15:35","date_gmt":"2015-05-27T09:15:35","guid":{"rendered":"http:\/\/dev.safety-plus.ch\/?p=341"},"modified":"2015-05-27T11:15:35","modified_gmt":"2015-05-27T09:15:35","slug":"rueckenschmerzen-eine-frage-der-mechanik","status":null,"type":"post","link":"https:\/\/news.save.ch\/de\/rueckenschmerzen-eine-frage-der-mechanik\/","title":{"rendered":"R\u00fcckenschmerzen: Eine Frage der Mechanik"},"content":{"rendered":"
\"Mit
Mit Hilfe des Programms Open Sim der Universit\u00e4t Stanford berechnet die Empa die Kraftverteilung im R\u00fccken, wenn ein Mensch eine Last hebt. (Bild: Empa)<\/figcaption><\/figure>\n

Zusammen mit der University of Pittsburgh und der Universit\u00e4tsklinik Balgrist entschl\u00fcsselt die Empa die Mechanik der unteren R\u00fcckenwirbel. Die Forscher k\u00f6nnen nun zeigen, wie es zum Verschleiss an Wirbelk\u00f6pern und Bandscheiben kommt. Die gezielte Auswahl der richtigen Therapie wird dadurch einfacher.<\/p>\n

Die einen sagen, R\u00fcckenschmerzen seien der Preis f\u00fcr den aufrechten Gang. Die anderen sagen, das Problem der R\u00fcckenschmerzen habe erst begonnen, als der Mensch sich hingesetzt hat, um nachzudenken: Mangelnde Bewegung schw\u00e4cht die Muskeln, dazu kommt Stress im Privatleben oder am Arbeitsplatz. Die R\u00fcckenmuskeln verkrampfen und tun weh.<\/p>\n

Meist l\u00e4sst sich das Problem durch Lockerung und St\u00e4rkung der R\u00fcckenmuskeln beheben. Doch bei jedem siebten Betroffenen gelingt dies nicht; selbst die Verabreichung von Opiaten hilft dann nicht mehr. Nur eine Operation kann das Leiden beenden. In schweren F\u00e4llen werden defekte R\u00fcckenwirbel oder Bandscheiben mit einer Metallkonstruktion \u00fcberbr\u00fcckt (intervertebrale Fusion). Das fixierte Segment verkn\u00f6chert und kann zun\u00e4chst keine Schmerzen mehr ausl\u00f6sen. Doch derartige Reparatur-Operationen bringen den Patienten nur f\u00fcr wenige Jahre Linderung, dann tritt das Problem an den benachbarten Wirbeln erneut auf. Die Frage ist: Warum ist das so, und wie k\u00f6nnte man das verhindern?<\/p>\n

Bernhard Weisse forscht mit seinem Team an der Empa an genau diesen mechanischen Fragen. Um zu verstehen, warum und wie schnell eine Bandscheibe verschleisst, m\u00fcssen die Forscher die Kr\u00e4fte kennen, die in diesem Bereich wirken. Und dazu wiederum braucht es eine exakte Kenntnis der Form, der Elastizit\u00e4t und der Beweglichkeit der einzelnen Elemente \u2013 es ist eine Fragestellung f\u00fcr Maschinenbauingenieure.<\/p>\n

Der Skelett-Simulator<\/strong>
\nIn einem ersten Schritt feilten die Empa-Forscher an der theoretischen Grundlage: Weisses Team f\u00fctterte Wirbels\u00e4ulengeometriedaten von 81 Patienten\u00a0 in das Computerprogramm Open Sim \u2013 ein von der Stanford University entwickeltes, weltweit genutztes Simulationsprogramm f\u00fcr den menschlichen Bewegungsapparat. Dann galt es, die Biomechanik in der Computersimulation m\u00f6glichst genau abzubilden: Verh\u00e4lt sich eine Bandscheibe wie ein Kugelgelenk? Oder eher wie ein Gummilager? Welchen Einfluss haben die Muskeln dabei \u2013 bleibt das Gummilager immer gleich steif, oder ver\u00e4ndert sich die Steifigkeit, abh\u00e4ngig vom Biegungswinkel? Hierf\u00fcr arbeitete die Empa mit dem Laboratorium f\u00fcr orthop\u00e4dische Biomechanik der Uniklinik Balgrist (Universit\u00e4t Z\u00fcrich) und dem Institut f\u00fcr Biomechanik der ETH Z\u00fcrich zusammen.
\nDen Wissenschaftlern gelang es mit Hilfe des Computermodells, die Mechanik nachzubilden. Ergebnis: bei Menschen mit einer bestimmten Fehlstellung der Wirbels\u00e4ule die Bandscheiben schon im gesunden Zustand um bis zu 34 Prozent st\u00e4rker belastet. Geht eine Bandscheibe kaputt und wird \u00fcberbr\u00fcckt, steigt die Belastung in den Nachbargelenken noch weiter an und kann bis zu 45 Prozent h\u00f6her sein als beim Menschen ohne diese Fehlstellung.<\/p>\n

Individuelle Therapie-Empfehlungen werden m\u00f6glich<\/strong>
\nDoch allein die Computeranalyse eines Gesundheitsproblems reicht nicht. Ziel ist es, f\u00fcr jeden Patienten eine individuelle Diagnose zu stellen und die passende Therapie zu empfehlen. Eine Kooperation mit US-Wissenschaftlern, finanziert vom Schweizerischen Nationalfonds, half hier weiter: Forscher der University of Pittsburgh haben ein neuartiges 3-D-R\u00f6ntgen-Videosystem entwickelt. Es nennt sich \u00abDigital Stereo-X-Ray Imaging\u00bb (DSX) und kann die Bewegung der Wirbels\u00e4ule mit 250 Bildern pro Sekunde wiedergeben, w\u00e4hrend die Position der Wirbel auf 0,2 Millimeter genau zu sehen ist. Der Trick dabei: Die unscharfen R\u00f6ntgenbilder der Bewegung werden mit scharfen CT-Bildern des still liegenden Patienten im Computer kombiniert.<\/p>\n

Einer der dort t\u00e4tigen Forscher, Ameet Aiyangar, war bereits im Jahr 2009 als Gastwissenschaftler an der Empa und kehrt nun an die Empa zur\u00fcck. In Pittsburgh hat er zw\u00f6lf gesunde Menschen Gewichte heben lassen und hochaufl\u00f6sende Filme ihrer Wirbels\u00e4ulenbewegung produziert. Derzeit ist Aiyangar dabei, die aufgenommenen R\u00f6ntgenfilme mit den Computermodellen des jeweiligen Probanden abzugleichen. Nachdem das Modell f\u00fcr gesunde Menschen stimmig ist, wollen die Forscher mit dieser Methode die Problematik der Spondylodese (Wirbelk\u00f6rperverblockung) untersuchen. Dazu werden Patienten vor und nach der Operation mit dem DSX-System gefilmt und die Bewegung ihrer Wirbel analysiert. So l\u00e4sst sich bestimmen, welche Kr\u00e4fte im Bereich der unteren Wirbels\u00e4ule vor der Operation gewirkt haben und was die \u00dcberbr\u00fcckung der Wirbel an dieser Kr\u00e4fteverteilung ge\u00e4ndert hat. Die Untersuchung wird helfen, den Verschleiss von R\u00fcckenwirbeln besser zu verstehen und die Ursache von Schmerzen im unteren R\u00fcckenbereich genauer zu lokalisieren.In Zukunft k\u00f6nnte es eine derartige Computeranalyse f\u00fcr alle R\u00fccken-OP-Patienten geben.<\/p>\n

(Text:\u00a0Empa)<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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