Verletzung auf der Spur

An der Uni Ulm arbeiten Wissenschaft und Werkstatt Hand in Hand. Wie erfolgreich diese Zusammenarbeit ist, zeigt der neue Bandscheiben-Belastungssimulator, der jetzt am Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik (UFB) seinen Dienst aufgenommen hat. Das massive Gerät aus poliertem Stahl und Aluminium ist eine Spezialanfertigung der Uni-eigenen Wissenschaftlichen Werkstatt Feinwerktechnik (WWF). „Mit dieser Apparatur wollen wir den Ursachen eines Bandscheibenvorfalls auf den Grund gehen. Einzelne Bewegungssegmente aus der unteren Wirbelsäule können mechanisch so belastet werden, wie dies bei verschiedensten Dreh-, Beuge- und Hebebewegungen geschieht“, erläutert Prof. Hans-Joachim Wilke, der stellvertretende Institutsdirektor und Leiter des Forschungsbereichs Wirbelsäule im Institut. Die Wissenschaftler verwenden dafür biologische Bandscheibenpräparate, beispielsweise vom Schaf, die in Aufbau und Struktur der des Menschen gleichen. Aber auch humane Präparate kommen zum Einsatz.

„Die rein elektrisch betriebene Maschine kann über sechs getrennt regelbare Achsen unterschiedlichste Dreh- und Schwenkbewegungen ausführen und dabei zusätzlich verschiedenste Kompressionsbelastungen und Scherbeanspruchungen auf die Bandscheibe aufbringen“, erläutert Nikolaus Berger-Roscher, Doktorand von Professor Wilke.

Er untersucht nun in seinem Promotionsprojekt mit Hilfe dieses Gerätes das Schädigungsverhalten der Bandscheibe. Mit Hilfe des Bandscheiben-Belastungssimulators soll geklärt werden, wie sich bestimmte Belastungen auf die Gewebestruktur der Bandscheibe auswirken. Dabei werden Gewebeschäden durch simulierte Belastungssituationen gezielt herbeigeführt. Diese künstlichen Bandscheibenverletzungen werden dann mit einem hochauflösenden Ultrahochfeld-Kernspinresonanztomograph und der fachlichen Expertise von Prof. Volker Rasche aus der Core-Facility Kleintier-Bildgebung der medizinischen Fakultät analysiert. Auf der Grundlage dieser Aufnahmen werden schließlich 3D-Rekonstruktionen der verletzten Bandscheibe erstellt, um Art und Verlauf der Verletzung besser beurteilen zu können. Komplexe mathematische Modelle helfen zusätzlich, theoretisch aus der Struktur und Beschaffenheit der Bandscheibe abgeleitete mögliche Schwachstellen am Computer zu modellieren, um die genaue Entstehungsgeschichte besser erklären zu können.