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Fragestellung: Biomechanische Menschmodelle erlauben die Simulation von Bewegungen des Menschen mithilfe des Computers und dadurch eine Vorhersage von auch innerer Kräfte und Bewegungen, wie zum Beispiel der Kräfte und Bewegungen zwischen den Gelenkflächen von Wirbelkörpern. In vorliegender Studie wurde der Einfluss beim Tragen einer Lendenorthese auf die inneren Kräfte in der Bandscheibe L4/5 und in den Facetten am zugehörigen Wirbelgelenk untersucht.

Methodik: Mit einem biomechanischen Ganzkörper-Menschmodell mit 568 Freiheitsgraden, bestehend aus 13 starren Körpern für die Beinsegmente, die Hüfte, die Wirbelkörper und ein Oberkörpersegment, 260 Muskel-Sehnen-Einheiten, 58 Bändern an der Wirbelsäule, 5 Bandscheiben der Lendenwirbelsäule und 8 Facettengelenken im Bereich L1/2 bis L4/5 wurde i. Stehen mit flachen Schuhen, ii. Stehen mit Absatzschuhen (10cm Absatzhöhe), iii. Vorbeugen und iv. Sitzen simuliert. Alle Bewegungen (i.-iv.) wurden sowohl ohne Lendenorthese als auch mit einer angelegten Lendenorthese durchgeführt. Die Lendenorthese wurde durch verschiebungslimitierende Kräfte in den Wirbelgelenken L3/4 bis L5/S1 durch erhöhte Bandscheibensteifigkeit (Faktor 1,5) und -dämpfung (Faktor 3) in L3/4 bis L5/S1 modelliert. Das Ganzkörpermodell wurde durch eine motorische Kontrolle aller 260 Muskeln, die als Hill-Typ Muskeln modelliert waren, synthetisch aktuiert. Alle anatomischen und physiologischen Parameter wurden der Literatur entnommen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die inneren Kräfte im Wirbelsegment L4/5 bei Alltagsbewegungen, dargestellt durch Scher- und Kompressionskräfte in der Bandscheibe und der Kompressionskraft in den Facetten bei den Bewegungen i.-iv. zeigen 1. insgesamt ein kleineres Bewegungsausmaß beim Tragen der Lendenorthese, 2. verringerte Facettenkräfte beim Tragen der Lendenorthese, 3. verringerte Scher- und Kompressionskräfte in den Bandscheiben beim Tragen der Lendenorthese. Die Lendenorthese bewirkt 4. eine Stabilisierung der Wirbelsäule dargestellt durch ein geringeres Bewegungsausmaß zwischen den Wirbelkörpern.

Die für andere wissenschaftliche Fragestellungen schon längst etablierte Methode der Computersimulation menschlicher Bewegung mithilfe eines Ganzkörpermodells ist auch im Bereich der Untersuchung orthetischer Hilfsmittel einsetzbar. Trotz der hier vorliegenden erfolgreich durchgeführten Studie besteht noch ein großer Forschungsbedarf biomechanischer Grundlagen hinsichtlich der Validierung mit experimentellen Daten und dem Abgleich mit klinischem Wissen.