SP2 Biomechanische Mechanismen bei chronischen Rückenschmerzen – Identifikation kompensatorischer Muster und Cluster erhöhter Wirbelsäulenbelastungen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Luis Becker; Professor Dr. Hendrik Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439742772

In der ersten Förderperiode der FOR 5177 lieferte SP2 die biomechanischen Grundlagen chronischer lumbaler Rückenschmerzen (cLBP) mit Schwerpunkt auf der Belastungsdynamik der Lendenwirbelsäule. Individuelle anatomische Merkmale, klinische Parameter und demografische Einflussgrößen wurden systematisch in Relation zu dynamischen Bewegungsmustern gesetzt. Dabei zeigten sich geschlechts- und altersabhängige Unterschiede: Männer wiesen höhere Kompressions- und Scherkräfte auf, während Frauen bei asymmetrischen Hebeaufgaben verstärkt die schrägen Bauchmuskeln aktivierten und dadurch höhere lumbale Belastungen erzeugten. Ältere Probandinnen und Probanden präsentierten eine eingeschränkte Lendenbeweglichkeit und ein abgeschwächtes Flexions-Relaxations-Phänomen, was auf altersbedingte neuromuskuläre Veränderungen hinweist. Hohe Schmerzintensitäten korrelierten mit ineffizienter Muskelkoordination und gesteigerter Wirbelsäulenlast; eine reduzierte Muskelqualität führte zu kompensatorischer muskulärer Überaktivierung. Zudem wurde eine funktionelle Lastverlagerung auf benachbarte Segmente, insbesondere die Brustwirbelsäule, nachgewiesen, die auf potenzielle Folgeüberlastungen hindeutet. In der zweiten Förderperiode widmet sich SP2 der Verflechtung kompensatorischer Bewegungsmuster, neuromuskulärer Koordinationsdefizite und inflammatorischer Prozesse, um deren Beitrag zur Chronifizierung von Rückenschmerzen aufzudecken. Auf Basis erweiterter Bewegungsanalysen mittels 3D-Motion-Capture und Oberflächen-EMG sollen kompensatorische Muster in Wirbelsäule, Becken und unteren Extremitäten unter Alltags- und Maximalbelastung präzise quantifiziert werden. Gleichzeitig wird erfolgt die Verknüpfung der lokalen Inflammationsreaktion mit biomechanischen Anpassungen. Längsschnittdaten aus wiederholten Messungen über drei Monate ermöglichen die Modellierung kausaler Zusammenhänge zwischen Bewegungsanpassungen, Entzündungsaktivität und Schmerzverlauf. Darauf aufbauend werden individuelle muskuloskelettale Simulationen durchgeführt, um mechanische Hauptbelastungsparameter zu identifizieren und mit neuromuskulären sowie der lokalen Gewebsanpassung in Beziehung zu setzen. Wir gehen davon aus, dass Interaktionen zwischen mechanischer Belastung, Muskelaktivierung und Inflammationsreaktion die Schmerzverarbeitung bei cLBP modulieren. Diese Untersuchungen liefern essenzielle Grundlagen für eine präzisere Diagnostik, die neben klinischen und bildgebenden Parametern (SP1) sowie psychosozialen Parametern (SP5) auf die systematische Quantifizierung kompensatorischer Bewegungsmuster, neuromuskulärer Koordinationsparameter und der lokalen Gewebeadaptation sowie Inflammation fokussiert. In Kombination mit den übrigen Erhebungen können diese zusätzlichen Indikatoren die Basis für eine evidenzbasierte Subtypisierung von cLBP bilden, die Abgrenzung verschiedener klinischer Phänotypen ermöglichen und die Formulierung spezifischer Diagnosekriterien unterstützen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5177: Die Dynamik der Wirbelsäule: Mechanik, Morphologie und Bewegung für eine umfassende Diagnose von Rückenschmerzen
• Internationaler Bezug: Iran
• Mitverantwortlich: Professor Adamantios Arampatzis, Ph.D.
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Navid Arjmand