Einfluss lokaler Gewebeverletzungen, -reparaturen und -degenerationen auf Morphologie, Mechanik und Bewegung der Wirbelsäule in einem Großtiermodell

• Antragstellerinnen: Professorin Sara Checa Esteban, Ph.D.; Dr. Sandra Reitmaier
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439742772

Wirbelsäulenoperationen werden häufig in der Behandlung von Patienten mit Schmerzen im unteren Rückenbereich durchgeführt. Die Behandlungserfolge variieren jedoch teilweise beträchtlich und sind nicht immer zufriedenstellend. Chirurgische Interventionen verändern die Kinematik der Wirbelsäule sowie die Lastverteilung innerhalb verschiedener Wirbelsäulenstrukturen und begünstigen damit nachweislich degenerative Prozesse auch in benachbarten Strukturen. Wie jedoch Veränderungen üblicher Belastungen diese Degenerationsprozesse antreiben ist nicht bekannt. In diesem Teilprojekt wollen wir die dynamischen (Motion) und morphologischen Veränderungen (Morphology) der Lendenwirbelsäule nach chirurgischen Eingriffen charakterisieren und untersuchen, wie die mechanische Belastung (Mechanik) diese Veränderungen reguliert. Hierfür verfolgen wir einen kombinierten Ansatz aus In-vivo- und In-silico- Analysen, der es uns erlaubt, die Reaktionen auf Gewebeebene im Anschluss an einen chirurgischen Eingriff mit ihrer lokalen mechanischen Umgebung in Beziehung zu setzen. Die Überwachung von Veränderungen der Wirbelsäulenkrümmung aufgrund des chirurgischen Eingriffs erfolgt am Großtiermodel Schaf. Detaillierte histologische Analysen sollen Informationen über lokale Veränderungen auf Gewebeebene liefern. Computermodelle, die auf Finite-Elemente-Techniken basieren und mit Knochenregenerationsmodellen gekoppelt sind, werden anschließend verwendet, um mechanische Signale mit Veränderungen der Gewebeeigenschaften zu verknüpfen. Dieses Wissen wird uns in Zukunft helfen, bessere Behandlungsstrategien zu entwickeln, die möglicherweise nicht erwünschte degenerative Reaktionen reduzieren oder sogar vermeiden helfen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5177: Die Dynamik der Wirbelsäule: Mechanik, Morphologie und Bewegung für eine umfassende Diagnose von Rückenschmerzen
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Georg Duda; Professor Dr. Christoph Stein