FOR 5177:  Die Dynamik der Wirbelsäule: Mechanik, Morphologie und Bewegung für eine umfassende Diagnose von Rückenschmerzen

• Fachliche Zuordnung: Medizin
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439742772

Schmerzen im unteren Rückenbereich (Low Back Pain, LBP) stellen eine enorme soziale und wirtschaftliche Belastung für die Gesellschaft dar. Sie sind ein besonders häufiger Grund für die Inanspruchnahme des medizinischen Versorgungssystems, für Arbeitsunfähigkeit und frühzeitigen Renteneintritt. Die Erfolgsraten der gegenwärtigen klinischen Behandlungen von Rückenschmerzen variieren beträchtlich, was auf ein mangelndes Verständnis der zugrundeliegenden Ursachen hinsichtlich des Beginns und des Fortschreitens der Krankheit hinweist. Nur ein besseres mechanistisches Verständnis der Ätiologie und Pathogenese von LBP führt zu einer besseren Patientenstratifizierung und bildet eine wesentliche Grundlage für personalisierte Therapieansätze. Gegenwärtig basiert die Entscheidung, ob ein chirurgischer oder nicht-chirurgischer Eingriff verordnet werden soll, auf statischen Bildern (Röntgen, CT, MRT) und auf kurzen körperlichen Untersuchungen. Solche Kurzzeitanalysen können jedoch die natürliche Körperhaltung von Patienten im täglichen Leben nicht abbilden, vernachlässigen vollständig die Dynamik der Form und Belastung der Wirbelsäule, berücksichtigen in der Regel nicht die psychosozialen Umstände und erlauben somit keine Charakterisierung der zugrundeliegenden Prozesse der Gewebedegeneration, der lokalen Entzündung und der Schmerzen. Die Forschungsgruppe vereint Orthopäden, Informatiker, Biomechaniker, Statistiker, Schmerzmediziner und -therapeuten, Gesundheitspsychologen, Tiermediziner sowie Material- und Trainingswissenschaftler, um aufzuzeigen, wie Form und Geometrie (MORPHOLOGIE), körperliche Aktivität und Kinematik der Wirbelsäule (MOTION) und lumbale Wirbelsäulenbelastung (MECHANIK) miteinander verknüpft und mit Rückenschmerzen assoziiert sind. Gemeinsam stellen wir die Hypothese auf, dass das Verständnis der Wechselbeziehungen zwischen diesen 3Ms neue Wege zur Entwicklung von Strategien für eine funktionalisierte Patientenstratifizierung als Grundlage für eine personalisierte Behandlung ermöglichen wird. Zunächst werden wir diese Wechselbeziehungen in verschiedenen chronischen LBP-Kohorten mit und ohne morphologische und/oder funktionelle Beeinträchtigungen charakterisieren, die einer multimodalen Schmerztherapie unterzogen werden oder bei denen konservative Behandlungen versagt haben und denen eine Operation verordnet wird. Sowohl Patientenkohorten als auch zusätzliche asymptomatische Kontrollen werden nach Altersgruppen und dem Geschlecht „männlich“ oder „weiblich“ analysiert, um der Patientenvielfalt Rechnung zu tragen. In-vivo-Studien an Groß- und Kleintiermodellen sowie numerische Analysen werden diese Studien ergänzen, um ein besseres mechanistisches Verständnis des LBP zu erlangen und dessen mögliche Ursachen zu identifizieren. Langfristig wollen wir Prognosemodelle entwickeln, die eine spezifischere Stratifizierung in Risikokategorien für personalisierte Behandlungsstrategien ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Internationaler Bezug: Iran

Projekte

• Artikuliertes, statistisches 3D-Form- und Knochendichtemodell der menschlichen Wirbelsäule für die Forschung in der klinischen Biomechanik sowie für die individualisierte Diagnose und Therapieplanung in der Orthopädie (Antragsteller Zachow, Stefan )
• Dynamik von Haltung, Form und Bewegung asymptomatischer Personen und Personen mit Rückenschmerzen bei Aktivitäten des täglichen Lebens (Antragsteller Pumberger, Matthias ;  Schmidt, Hendrik )
• Einfluss lokaler Gewebeverletzungen, -reparaturen und -degenerationen auf Morphologie, Mechanik und Bewegung der Wirbelsäule in einem Großtiermodell (Antragstellerinnen Checa Esteban, Ph.D., Sara ;  Reitmaier, Sandra )
• In vivo mechanische Belastung und Gewebeadaptation in Wirbelkörpern: Entzündung, Schmerz und Opioidwirkung (Antragsteller Celik, Melih Özgür ;  Duda, Georg )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Schmidt, Hendrik )
• Korrelation der Leistungsfähigkeit der Lendenwirbelsäule mit klinischen Outcomes nach einer gezielten Behandlung bei Patienten mit unteren Rückenschmerzen (Antragsteller Arampatzis, Ph.D., Adamantios )
• Körperliche Aktivität und psychosoziale Merkmale asymptomatischer Personen und Personen mit unteren Rückenschmerzen im täglichen Leben (Antragstellerin Fleig, Lena )
• Muskuloskelettale Simulationen zur Vorhersage individueller Belastungen der Wirbelsäule und des Beckens (Antragsteller Schmidt, Hendrik )

• Sprecher: Professor Dr. Hendrik Schmidt