Bandscheibe in 3D 25.07.2014, 06:49 Uhr

Universität Ulm untersucht Bandscheibenvorfälle an neuem Simulator

Wie Bandscheibenvorfälle entstehen, will die Universität Ulm mit einem selbst entwickelten Belastungssimulator untersuchen. Wirbelsäulen werden besonderen Belastungen ausgesetzt, um die entstehenden Schäden dann untersuchen zu können.

Der neue Bandscheiben-Belastungssimulator aus der hauseigenen wissenschaftlichen Werkstatt der Uni Ulm. 

Der neue Bandscheiben-Belastungssimulator aus der hauseigenen wissenschaftlichen Werkstatt der Uni Ulm. 

Foto: Uni Ulm

„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 Professor Hans-Joachim Wilke, stellvertretender Institutsdirektor und Leiter des Forschungsbereichs Wirbelsäule.

Arbeit an der Schnittstelle zwischen Medizin und Mechanik

Der Wirbelsäulensimulator ist eine massive Konstruktion aus poliertem Stahl und Aluminium. In der hauseigenen Werkstatt der Universität Ulm haben Maschinenbauer, Mediziner und Naturwissenschaftler gemeinsam mit Informatikern, Tiermedizinern und Molekularbiologen Hand in Hand an der Entwicklung gearbeitet.

Mit dem Wirbelsäulensimulator können die Mediziner nun gezielt Gewebeschäden an biologischen Bandscheibenpräparaten herbeiführen, um die Belastungen an der Wirbelsäule zu untersuchen. Dazu werden überwiegend echte Bandscheiben von Schafen genutzt, weil sie den menschlichen in Aufbau und Struktur ähneln. Die Wissenschaftler verwenden aber auch menschliche Präparate.

Forschungsarbeit am Bandscheibensimulator.

Forschungsarbeit am Bandscheibensimulator.

Foto: Uni Ulm

„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 Berger-Roscher.

Nach den Belastungstests werden die künstlich herbeigeführten Verletzungen an der Bandscheibe mit einem hochauflösenden Ultrahochfeld-Kernspinresonanztomograph analysiert und begutachtet.

Verletzte Bandscheibe wird in 3D nachgedruckt

Im nächsten Schritt konstruieren die Forscher auf Basis der Aufnahmen die verletzte Bandscheibe in 3D. Art und Verlauf der Verletzung können so besser beobachtet und analysiert werden. Mit Hilfe mathematischer Modelle werden Struktur und Beschaffenheit der Bandscheibe berechnet. 

3D-Konstruktion einer Bandscheibe.

3D-Konstruktion einer Bandscheibe.

Foto: Uni Ulm

Durchschnittliches Erkrankungsalter 40 Jahre

Bandscheibenvorfälle haben die unterschiedlichsten Ursachen: Neben genetischen Schwächen führen auch falsche Belastungen oder eine Schwäche der neben dem Wirbel gelegenen Muskulatur zu einem Vorfall. Bewegungsmangel in der heutigen Zeit ist ein Grund dafür, dass bereits junge Leute einen Bandscheibenvorfall erleiden. Hingegen haben 90-Jährige oftmals keinerlei Beschwerden, trotz eines arbeitsreichen Lebens – oder gerade deshalb.

Von Petra Funk

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