Ulmer Biomechanikerteam erhält bedeutendsten Wirbelforschungspreis

Für ihre Studie „A novel approach to determine trunk muscle forces during flexion and extension – A comparison of data from an in vitro experiment and in vivo measurements“ wurde einer Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Hans-Joachim Wilke vom Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik der Universität Ulm (Prof. Dr. Hans-Joachim Wilke, Dipl.-Ing. Sylvia Neller, Prof. Dr. Lutz Claes) am 16. Mai 2003 der Jahrespreis der International Society for the Study of the Lumbar Spine (ISSLS) verliehen.

Die in diesem Jahr mit 11.000 US$ dotierte Auszeichnung gilt als international bedeutendster Preis auf dem Gebiet der Wirbelsäulenforschung. Grundlage der Untersuchung, die in Kooperation mit Biomechanikern aus Berlin (Dr.-Ing. Antonius Rohlmann, Dr.-Ing. Friedmar Graichen und Prof. Dr.-Ing. Georg Bergmann vom Biomechanik-Labor des Klinikums Benjamin Franklin der Freien Universität Berlin) entstand, waren Experimente in einem Wirbelsäulenbelastungssimulator, der seit rund 12 Jahren in Ulm unter Wilkes Leitung eingesetzt und weiterentwickelt wird.

Der Ulmer Wirbelsäulenbelastungssimulator ist weltweit die einzige Prüfmaschine, die eine experimentelle Nachahmung der für die Stabilisierung der Wirbelsäule verantwortlichen Muskelkräfte erlaubt. So lassen sich wesentlich realistischere Belastungsdaten gewinnen als mit jeder anderen Methode. Bisher war es jedoch trotz erheblichen Aufwandes nicht möglich, die muskulären Kräfte exakt zu simulieren, unter anderem deshalb, weil die Kräfte der einzelnen Muskelgruppen bis heute nicht bekannt sind. Wilke kam nun auf den Gedanken, im Experiment an Präparaten dieselben Meßaufnehmer einzusetzen, mit denen er zuvor Messungen am lebenden Patienten bzw. Probanden vorgenommen hatte, und dabei so lange mit Muskelkräften zu „spielen“, bis die Meßaufnehmer die gleichen Signale lieferten wie in vivo. Als Meßaufnehmer verwendete er Sonden, die den Bandscheibendruck bestimmten, und mit einer Mikroelektronik ausgerüstete Wirbelsäulenimplantate. Mit Hilfe einer solchen Drucksonde, in die Bandscheibe eines freiwilligen Probanden implantiert, hatten die Ulmer Forscher bereits vor einigen Jahren die Belastung der Wirbelsäule bei einer Vielzahl von Tätigkeiten bestimmt und waren dafür 1998, ebenfalls von der ISSLS, prämiiert worden.

Wirklichkeitsnahe Lastfälle

Die Berliner Arbeitsgruppe stellte Wilkes Team einen in mehrjähriger Arbeit mit einer Mikroelektronik ausgerüsteten und zum Meßgerät umfunktionierten Wirbelsäulenfixateur zur Verfügung, ein Implantat, das normalerweise zur Stabilisation der Wirbelsäule eingesetzt wird. Mit Hilfe dieses Meß-Fixateurs konnte die Arbeitgruppe ohne zusätzliche Belastung für den Patienten Signale aus dem Körper empfangen, die eine Berechnung der bei verschiedenen Tätigkeiten an der Wirbelsäule auftretenden Kräfte erlauben. Am Ulmer Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik wurden die Meßgeräte in Präparate implantiert, mit denen die Forscher wirklichkeitsnahe Lastfälle simulierten. So konnten erstmals die tatsächlich an der Wirbelsäule wirkenden Muskelkräfte bestimmt werden. Damit sind simulative Experimente mit realistischer Belastung der Wirbelsäule bei unterschiedlichen Körperpositionen durchführbar.

Dies ist zum einen deshalb von großer Bedeutung, weil immer wieder neuer Implantate zur Stabilisierung bestimmter Wirbelsäulenabschnitte oder als Ersatz von Bandscheiben entwickelt werden. Forschergruppen und Industriefirmen aus aller Welt lassen sich dabei schon seit Jahren von Wilke und seinen Mitarbeitern beraten. Aber auch neue Operationsverfahren, die die Stabilität der Wirbelsäule beeinflussen, können nun unter qualifizierteren Bedingungen auf den Prüfstand gestellt werden, bevor sie in der Klinik am Patienten eingesetzt werden.

Der ISSLS-Preis wurde anläßlich der 30. Jahrestagung der Gesellschaft in Vancouver überreicht. Die Wirbelsäulenforschung ist mittlerweile ein interdisziplinäres Fachgebiet geworden: Wirbelsäulenchirurgen aus den Disziplinen Orthopädie, Unfallchirurgie und Neurochirurgie versuchen zusammen mit Biomechanikern und Biologen, aber auch Neurologen, Anästhesisten, Internisten, Radiologen, Epidemiologen, Psychologen, Psychiatern, Physiologen, Rheumatologen, Soziologen, Arbeits- und Rehabilitationsmedizinern, Ergonomen, Physiotherapeuten und Chiropraktikern die Ursache und Behandlung von Rückenschmerzen, Wirbelsäulendegenerationen usw. zu verstehen.