Navigation und Service

Springe direkt zu:

Suche

Suchbegriff eingeben

Dependence of spinal segment mechanics on load direction, age and gender

Deckblatt des Berichtes "Dependence of spinal segment mechanics on load direction, age and gender"

Ganzkörpervibrationen (GKV) sind ein potentieller Auslöser für Schmerzen im Lumbalbereich. Der mechanische Zusammenhang zwischen GKV und interner Überlastung der Wirbelsäule ist unbekannt, könnte jedoch durch Kombination von numerischen Simulationen und in-vitro-Studien untersucht werden. Hierfür muss jedoch das mechanische Verhalten dieser Strukturen bekannt sein. Ziel dieser Studie war es, den Einfluss von Lastfrequenz und -größe auf die Steifigkeit und den Einfluss der Lastgröße auf die Dauerfestigkeit zu ermitteln. Bewegungssegmente (L2-L3, L4 L5) dreier Spendergruppen wurden gesammelt: Mittelalt-Männlich, Mittelalt-Weiblich und Jung-Männlich. Charakteristika wie die Endplattenfläche (AREA) und die Knochendichte (BMD) wurden bestimmt. Deren Produkt, die Vertebrale Kapazität (VC), wurde als Haupteinflussfaktor verwendet. Die Testung wurde in temperierter Salzlösung durchgeführt. 6 Präparate wurden auf ihre Bruchfestigkeit getestet, um Vergleiche mit publizierten Daten zu ermöglichen. 36 Präparate wurden zyklisch belastet. Zunächst wurde zerstörungsfrei (0,005-12 Hz) in Axial- (<2 kN) und Schubrichtung (<0,3 kN) belastet. Anschließend wurde die Dauerfestigkeit (<300.000 Zyklen, 5 Hz) in Schub- bzw. Axialrichtung (n = 6 bzw. n = 30) bestimmt. Im Falle der axialen Dauerlast wurden Gruppen mit verschiedenen Spitze-Spitze-Lasten gebildet (0-2 kN, 0-3 kN und 1-3 kN). Das VC der Jung-Männlich-Gruppe war größer (37 %, p < 0,001) als das der Mittelalt-Weiblich-Gruppe; aufgrund der hohen BMD der ersten und der geringeren AREA der zweiten Gruppe. Die Bruchfestigkeit war vergleichbar mit anderen Studien. Beide Lastrichtungen wiesen eine nichtlineare Steifigkeit auf. Die axiale Steifigkeit wurde durch eine überlagerte Schublast verringert (p < 0,001) und die anteriore Schubsteifigkeit war bei überlagerter anteriorer Vorlast größer (p = 0,005). Die axiale Steifigkeit war für Mittelalt-Weiblich um 23 % geringer als die von Mittelalt-Männlich (p < 0,001); während die Schubsteifigkeit von Jung-Männlich größer war als die von Mittelalt-Männlich (p = 0,005). Die Steifigkeit stieg mit steigender Frequenz (Axial, 19 %, p < 0,001 und Schub, 25 %, p < 0,001). 0-2 kN Dauerlast führten zu gelegentlichem (4 von 8) und 0-3 kN zu häufigem (10 von 13, 1 ausgeschlossen) Versagen der Endplatte. Belastung mit der gleichen Maximallast, aber kleineren Amplituden (1-3 kN), führte hingegen zu gelegentlichem Versagen (4 von 7, 1 ausgeschlossen). Das Kriechverhalten für Schubdauerlast zeigten geringfügige und wesentliche Diskontinuitäten. Der Annulus löste sich von den Endplatten und die posterioren Elemente versagten (1 ausgeschlossen). Innerhalb und zwischen den Spendergruppen war VC sehr unterschiedlich. Mittels AREA wird die axiale Kompressionskraft skaliert und in Spannung umgerechnet, während BMD mit dem E-Modul der knöchernen Struktur zusammenhängt. Die Parametermessungen liefern eine Datenbasis für numerische Analysen welche sich mit passiven Lasten wie GKV und dem Heben von Gewichten befassen. Verschiedene Haltungen und Flexion wurden nicht untersucht. Eine zyklische Last von 40-50 % der entsprechenden Bruchlast führt zum Ermüdungsbruch der meisten axial belasteten und aller auf Schub belasteten Präparate. Axiales Versagen, aber nicht Schubversagen, scheint über VC berechenbar zu sein. Abgesehen vom Spitzenwert der zyklischen Last war deren Amplitude ein dominierender Faktor.

 
K. Nagel, A. Klein, K. Püschel, M. Morlock, G. Huber:
Dependence of spinal segment mechanics on load direction, age and gender. 
1. Auflage. Dortmund: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin 2013. 
ISBN: 978-3-88261-008-6, 108 Seiten, Projektnummer: F 2059, Papier, PDF-Datei
Link zum Volltext (PDF-Datei, 6 MB)

Bericht in englischer Sprache



Signaturen der BAuA-Bibliothek:
FU100/49