Die biomechanische Funktion der Articulationes zygapophysiales der Brustwirbelsäule.

Abstract

Die biomechanische Funktion der Articulationes zygapophysiales der Brustwirbelsäule. Eine 6D Analyse der Bewegungsstrukturen des Segments Th2/ Th3. In dieser Studie konnte die Bewegung zweier Brustwirbelsegmente (Th2/3), räumlich und zeitlich hochaufgelöst, in Abhängigkeit von physiologisch möglichen Kraftsystemen gezeigt werden. Dabei wurde die räumliche Zuordnung der Kraftwirkungslinien im zeitlich sich verändernden Kraftsystem zu den gegebenen anatomischen Strukturen des Brustwirbelsegments millimetergenau erzielt. Zur Aufschlüsselung der Kinematik, wurden eine Messapparatur zur 6-dimensionalen Lagebestimmung modifiziert und entsprechende Analyseverfahren optimiert. Mit einer räumlichen Auflösung von 2,5 µm bzw. 3 mdeg konnten die Relativbewegungen des Segments Th2/3 zeitaufgelöst und dreidimensional gemessen werden. Eine Darstellung der Bewegungsstruktur erfolgte mittels differentiellen Aufnahmen der Schraubachsenparameter wie Position der momentanen Schraubachsen im Raum, ihre Richtung und Versatz entlang der Schraubachse. Diese Präsentation ermöglichte dann die einfache Zuordnung der Bewegungsstruktur des Brustwirbelsegments zu den gegebenen anatomischen Strukturen. Um die Führungsqualität der Gelenke beschreiben zu können, wurden Modelle der Getriebelehre und der Technischen Mechanik verwendet. Es wurden Experimente Axiale Rotation, Flexion/ Extension und Lateralflexion am intakten Segment und jeweils nach der Resektion einzelnen Wirbelbogengelenken durchgeführt, wobei sich unterschiedliche Führungsqualitäten der Wirbelbogengelenke in Abhängigkeit des applizierten Kraftsystems zeigten. Anhand der sukzessiven Resektion von einzelnen Wirbelbogengelenken wurde die biomechanische Relevanz der funktionellen Komponenten demonstriert. Generell konnte gezeigt werden, dass die Wirbelbogengelenke die Lage der momentanen Schraubachsen kaum beeinflussen. Dennoch sind sie an der Modulation der Bewegungsstruktur mitbeteiligt. Die Gelenkfüh-rung ist so ausgelegt, dass die Rastpolkurve unabhängig von der Position der axialen Vorlast bei einer Drehung im physiologischen Bewegungsbereich (=±1°) stets im Zentrum der Bandscheibe zu liegen kommt. Die Position der momentanen Schraubachse in der Bandscheibe bleibt auch nach Resektion des rechten und dann des linken Bogengelenke nahezu unverändert. Eine Erhöhung der Segmentsteifigkeit bei einer unphy-siologischen Belastung zum Schutz der Bandscheibe und Spinalnervenwurzeln wurde nicht beobachtet. Es wurde gezeigt, dass die Schraubachsen im physiologischen Drehwinkelbereich parallel zum jeweiligen Dreh-moment und praktisch ortsfest in der Bandscheibe lagen. Die gemessenen Werte der Versuchsreihen Lateralflexion und Flexion/Extension zeigten eine Wanderung der momentanen Schraubachsen mitten in dem Wirbelkörper des Th 3 und auf der Höhe der Artt. zygapophysiales des Bewegungssegmentes Th 3/4. Der Verlauf der Rastpolkurve führte zur Annahme, dass die zwei benachbarten Bewegungssegmente Th2/3 und Th3/4 eine gemeinsame Flexionsachse besitzen und somit eine funktionelle Einheit bilden. Es wurde gezeigt, dass die Bewegungsstruktur in physiologischen Bewegungsintervallen von der Kraftschlüssigkeit der Gelenkflächen und deren Krümmungsmorphologie, sowie von der Positionierung der axialen Vorlast weitgehend unabhängig ist.