Endoprothesen für die Schulterchirurgie

In vivo Messung

Welche Kräfte wirken bei Alltagsbewegungen in einem Gelenk?

Diese und weitaus komplexere Fragestellungen untersucht seit vielen Jahren das Julius-Wolff-Institut an der Charite Berlin. Die „in vivo Messung“ mit Hilfe instrumentierter Endoprothesen ermöglicht erstaunliche Einblicke, im folgenden Beitrag dargestellt für die Schultergelenksbelastung.

Bisherige Berechnungen und Modelle gehen bei der Schulter von einem ‚optimalen Kugelgelenk ohne Reibungseffekte’ aus. Die besondere Anatomie und Funktionsweise des Schultergelenkes jedoch bedingt, dass es sich um ein kraftschlüssiges, – nicht formschlüssiges Gelenk handelt.

Die in vivo Messung ist derzeit die realistischste Messmethode, die Schultergelenksbelastung darzustellen, da komplexe Alltagsbewegungen schwer in rechnerischen Modellen dargestellt werden können.

Zu diesem Zweck wurden 8 Implantate an 8 Patienten eingesetzt. Die gemessenen Kräfte sind in Prozent des Körpergewichtes angegeben (%BW=BodyWeight).

Die Forscher interessiert dabei unter anderem die Optimierung von Schulterprothesen und deren Befestigung im Knochen. Die hohe exzentrische Belastung am Glenoid führt immer wieder zu einer Lockerung der Prothese, – das Phänomen wird „rocking horse“ genannt.

Das sind einige Ergebnisse:

Alltagsbewegung Schultergelenksbelastung
Kämmen (Elevation & Außenrotation) 59,3 -105,1 %BW
Autolenken beidhändig 40,5 – 89,2 %BW
Nagel in die Wand schlagen (500g schwerer Hammer) 80,3-117,7 %BW
Halten und Anheben eines Getränkekasten (10 kg) – einhändig Anheben 87-95 %BW; Halten am hängenden Arm: 9,2-17,9% BW
Anheben Kaffeekanne (1,5 kg) mit gestrecktem Arm 90,5-124,6% BW
Anheben des Armes ohne Gewicht 90° Flexion 73%BW; Abduktion: 81%BW
Gebrauch von Gehstützen: TB von 50% im 3 Punkt Gang 60%BW
Rollstuhlfahren bei max. Beschleunigung 128%-188%BW

Die Messungen zeigen, dass das Schultergelenk großen Belastungen ausgesetzt ist, durchaus vergleichbar mit dem Hüftgelenk. Die Kraftspitzen übersteigen oft das eigene Körpergewicht- die Häufigkeit der Extrembelastungen ist geringer als bei der Hüfte. Ausnahme sind Bevölkerungsgruppen, die aufgrund beruflicher Tätigkeit oder körperlicher Einschränkung auf die Schulter in besonderem Maß angewiesen sind. Extreme Belastungen sind Tätigkeiten über Kopf (am Bewegungsende !), Gehen mit Gehstützen unter Vollentlastung und Rollstuhlfahren.

Die Geschwindigkeit der Bewegungsdurchführung verstärkt nicht zwingend die Belastung, im Gegenteil. Beschleunigung der Last im ersten Teil der Bewegung kann für die Durchführung sogar effektiv sein.

Die Übertragung der gemessenen Werte auf die Schulterbelastung im Alltag von gesunden Probanden ist nur begrenzt möglich. Die statistische Aussagekraft der in vivo Messungen ist durch die geringe Patienten -und Wiederholungszahl eingeschränkt. Und doch, Physiotherapeuten können auf der Basis der Messungen konkrete Vorstellungen zur Gelenkbelastung entwickeln und ihren Patienten wertvolle Tipps geben.

Die Messungen sind in der öffentlich zugänglichen Internet Datenbank nachzulesen: www.orthoload.com

 

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