Detailseite
Projekt Druckansicht

Strukturmechanische Simulation von degenerativer Spondylolisthese und degenerativer Skoliose zur Ermittlung möglicher Entstehungsursachen

Fachliche Zuordnung Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
Förderung Förderung von 2011 bis 2015
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 194370923
 
Erstellungsjahr 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Sowohl die degenerative Spondylolisthese als auch die degenerative Skoliose sind erworbene Erkrankungen mit unklarer Pathogenese. Es ist jedoch naheliegend, die Ursachen dieser Erkrankungen in der Mechanik zu suchen, da die sichtbaren Symptome kinematischer Natur sind, da körperhaltungsbedingte Faktoren mit dieser Erkrankung in Zusammenhang gebracht werden und da sich alle diskutierten Faktoren auf ihren rein biomechanischen Effekt reduzieren lassen. Sowohl ursächlich als auch therapeutisch scheint dabei die Muskulatur eine besondere Rolle zu spielen. Deren Zustand wurde daher als möglicher Auslöser sowohl der degenerativen Spondylolisthese als auch der degenerativen Skoliose untersucht. Dabei lag die Hypothese zugrunde, dass sich durch die Schwäche bestimmter Muskelgruppen das statische Gleichgewicht verändert, so dass die passiven Strukturen (Bandscheiben, Ligamente, Facettengelenke) Dehnungs- und Belastungsveränderungen erfahren, um das Gleichgewicht wieder herzustellen. Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde mit Hilfe eines Finite-Elemente-Modells der Lendenwirbelsäule die übermäßige Dehnung der Facettengelenkskapsel durch Misalignment der Wirbel nach Bandscheibenarthroplastie als entscheidender Faktor für den klinischen Erfolg ausfindig gemacht. Weiterhin wurden Empfehlungen für vereinfachte, aber international einheitliche Belastungen von Wirbelsäulenpräparaten und -modellen vervollständigt und die Bedingungen bestimmt, unter denen die aus invers-statischen Analysen bestimmten, realistischeren Wirbelsäulenlasten und Muskelkräfte auf Finite-Elemente-Modelle übertragbar sind. Das zur Ermittlung der Muskel- und Wirbelsäulenbelastung dienende invers-statische Modell wurde mit Invivo-Daten aus Patientenmessungen mit Messimplantaten validiert. Dabei konnte der iatrogene Einfluss von Wirbelsäulenimplantaten auf die Belastung der Wirbelsäule erklärt und bestimmt werden. Zur Simulation der degenerativen Erkrankungen wurden Muskelschwächen verschiedenen Ausmaßes in das Modell integriert und deren Einfluss auf die Entstehung zusätzlicher Schubkräfte in antero-posteriore bzw. laterale Richtung als Krankheitsverursacher untersucht. Weiterhin wurden Olisthesen durch Ventralverschiebung des Wirbelsäulenabschnitts oberhalb der betroffenen Bandscheibe simuliert, sowie der Einfluss der passiven Kräfte und verschiedener Sagittalprofiltypen ermittelt. Leider konnte durch keine der gemachten Ansätze belastbare Erklärungen für die Ursachen der Erkrankungen gegeben werden, so dass weiterhin unklar ist, ob die initialen Ursachen der untersuchten degenerativen Erkrankungen eher in einer Veränderung der Belastungen oder in einer Materialschwächung der passiven Strukturen zu suchen ist. Ein Zusammenwirken verschiedener biomechanischer und biologischer Faktoren ist daher als Erklärung wahrscheinlich.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

Zusatzinformationen

Textvergrößerung und Kontrastanpassung