Biomechanischer Wirkungsnachweis einer Lendenwirbelsäulen-Entlastungsorthese zur Kreuzschmerzbehandlung

Zusammenfassung

Studienziel: Der Einsatz von Wirbelsäulenorthesen zur Behandlung von LWS-Beschwerden ist eine anerkannte, aber auch viel diskutierte Therapiemethode. Bisher wurden zahlreiche Studien durchgeführt, um die Akzeptanz und Wirkungsweise der Therapiemethode zu untersuchen. Jedoch wurde bisher noch kein biomechanischer Wirkungsnachweis darüber erbracht, wie hoch die Entlastung der Zwischenwirbelscheibe bei angelegter Orthese tatsächlich ist. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, diesen zu erbringen. Methode: Dazu wurde der Anpressdruck zwischen der Sensorkontaktfläche und dem lumbalen Bereich mithilfe von FSR-Druckaufnehmern gemessen. Zur Druckermittlung wurden zwei Sensoren an den vertikalen Stäben des Kunststoffrahmens der Orthese fixiert. Die Drucksensoren erfuhren bei getragener Tigges T-Flex-B-Überbrückungsorthese eine Spannungsänderung, die durch einen angeschlossenen Messverstärker aufgenommen wurde. Die Messreihen wurden anschließend in der Kniebeuge, bei verschiedenen Flexionswinkeln des Oberkörpers und bei einer Lasthebung von 10 bzw. 20 kg Gewicht bei 3 männlichen Testpersonen aufgezeichnet. Nachfolgend wurde die Rückenmuskel-, Scher-, Druck- und resultierende Kraft mit den erhobenen Messwerten und den allgemein gültigen biomechanischen Formeln berechnet. Ergebnisse: Die Berechnungen ergaben, dass die Bandscheibe L3 – L4 bei einer Anwendung der Tigges T-Flex-B-Orthese bei definierten, alltäglichen Bewegungsabläufen um den Wert 96,91 ± 4,68 N entlastet wird. Die größte Bandscheibendruckminderung wurde bei der körperfernen Lasthebung von 20 kg nachgewiesen. Schlussfolgerung: Erstmals wurde mit der vorgelegten wissenschaftlichen Studie exemplarisch eine Entlastung im lumbalen Wirbelsäulenbereich nachgewiesen, indem der Anpressdruck zwischen der Orthese und der lumbalen Körperoberfläche gemessen wurde.

Abstract

Aim: The use of a spine orthosis for the treatment of low back pain is an approved, but also a disputed therapy method. There have been numerous studies so far that attempt to examine the acceptance and the impact of this treatment method. But up to now there is no biomechanical assessment about the effective level of intervertebral disc decompression while wearing an orthosis. Therefore, the purpose of this study is to measure the reduction of the disc pressure while wearing an orthosis. Method: The pressure between the sensor contact area and the lumbar region was measured with FSR sensors. Two sensors were fixed at the vertical rods of the plastic framework of the orthosis. The pressure sensors underwent a voltage change while a Tigges T-Flex-B orthosis was being worn. These voltage changes were recorded using the connected measurement amplifiers. Different series of measurements were conducted with 3 male test persons. The resulting pressures were recorded under the following test conditions: knees bent, in different flexion angles of the torso and lift of 10/20 kg weights. Back muscle, shear, compressive and resulting forces were computed afterwards with the generally valid biomechanical formulas. Results: The computations showed that the use of the Tigges T-Flex-B orthosis resulted in relief of the intervertebral disc L3 – L4 of about approximately 96.91 ± 4.68 N. The highest intervertebral disc pressure reduction was measured during the body-far lift of 20 kg weight. Conclusion: For the first time relief of the lumbar spinal column was proven in the present study because the contact pressure was measured between the orthosis and the lumbal body surface.

Tigges T‐Flex‐B‐Überbrückungsorthese - LWS‐Entlastung - FSR‐Sensor - Bandscheibendruck - biomechanischer Wirkungsnachweis

Tigges T‐Flex‐B orthosis - lumbar spine relief - torce‐sensing resistor - intervertebral disc pressure - proof of biomechanical effect

Literatur

• 1 van Cochran G. Orthopädische Biomechanik. 1. Aufl. Stuttgart; Ferdinand Enke Verlag 1998: 170ff
• 2 Brzank K-D. Bandagenanwendung und Trainingstherapie.  Orthopädie-Technik. 2001;  7 513-522
• 3 Gutenbrunner C. et al . Untersuchung zur Wirksamkeit funktioneller Orthese auf lumbale Schmerzen – Ergebnisse einer patientenseitigen Outcome-Studie.  Orthopädie-Technik. 2001;  10 727-735
• 4 Lüssenhop S. Der mechanische Effekt von präventiven Rückenstützbandagen – eine biomechanische Untersuchung.  Orthopädie-Technik. 1999;  4 287-290
• 5 Schlegel T J. et al . Die Tigges-Wirbelsäulenstützbandage bei Lumbalsyndromen – eine infrarotthermografische Studie.  Orthopädische Praxis. 1990;  4 90-95
• 6 Schwarz W. 3D Video Belastungsanalyse, ein neuer Ansatz zur Kraft und Haltungsanalyse. 1. Aufl. Düsseldorf; VDI Verlag 1997: 1-5
• 7 Heindl W. Der aktuelle Heil- und Hilfsmittelmarkt.  BANDAGIST INFO. 1999; 
• 8 Greitemann B. et al .Grundkurs Technische Orthopädie. 1. Aufl. Stuttgart; Thieme Verlag 2002: 20ff
• 9 OZO-Zours GmbH Bandagenfabrik .Informationsbroschüre Indikations-Leitlinie für Wirbelsäulenorthesen – nach Krämer. 
• 10 OZO-Zours GmbH Bandagenfabrik .Patienteninformation T-Flex. Flexionsorthese. 
• 11 Koppetsch G-P. Therapeutische korrekte Abschulung von Wirbelsäulenorthesen.  Orthopädie-Technik. 2003;  1 96-101
• 12 Berger J. Technische Mechanik für Ingenieure. Band 1: Statik. Viewegs Verlag; Braunschweig 1991: 30ff
• 13 Rohlmann A. et al . Belastung der Wirbelsäule im Sport.  Dt. Zeitschrift für Sportmedizin. 2001;  4 118-123
• 14 Ludwig J. et al . Die Orthesenversorgung bei degenerativer Wirbelsäulen-Erkrankung.  Orthopädie-Technik. 1995;  4 314-316
• 15 Kummer B. Biomechanik – Form und Funktion des Bewegungsapparates. Köln; Deutscher Ärzte-Verlag 2005: 512-514
• 16 Siemsen C-H. et al .Biomechanik/Endoprothetik. Manuskript einer Vorlesung. 1. Aufl. Hamburg; 2004
• 17 Schmidt H. Entwicklung eines Finite-Element-Modells einer degenerierten Bandscheibe. Berlin; 2003
• 18 Bauer L. Anpassung der Lendenwirbelsäule im Finite-Elemente-Modell an die reale Belastung. Berlin; 2003