Kinematik des Halswirbelsäulen-Segments C5/6 - Biomechanische Analyse seines Bewegungsmusters bei physiologischen Stardardbelastungen

Das vorrangige Ziel der in-vitro-Untersuchung bestand in der hochgenauen Erfassung der Wirbelbewegung unter physiologischen Standardbelastungen. Methode: Ein cervikales Bewegungssegment C5/6 wurde in einer 6-D-Messapparatur untersucht. Unter dem Einfluss zyklisch variierter freier Drehmomente (axiale Rotation, Lateralflexion und Flexion/Extension)wurde die Reaktion des Segments erfasst, während variable Vorlasten (0-6 kg) verschiedenste physiologische Bedingungen simulierten. Das Auflösungsvermögen betrug bei der Translation bis zu 3.1 µm und 4,5 mGrad bei Drehbewegungen. Spezielle Software ermöglichte eine biomechnaische Analyse: : alpha(T)-Kurven zeigten die Verteilung des Momentanwinkels, Spurpunkte und 3-D-Ansichten visualisierten die räumliche Verteilung differenzieller Schraubachsen (IHA) in Bezug zu den anatomischen Komponenten. Resultate: Das Bewegungsverhalten wurde sehr stark sowohl von der Ausrichtung des Drehmoments als auch von der einwirkenden Vorlast bestimmt. Selbst kleine Variationen veränderten die räumliche Verteilung der IHAs, die hiermit charakteristische Veränderungen der Segmentbewegung aufzeigten. Der Bewegungsumfang sank mit steigender Last und dezentrale Vorlasten führten zu einer Langzeit-Flexion des Segments. Eine Computersimulation der Segmentrotation gab Aufschluss über die wechselnde Führung von Facetten- und Uncovertebralgelenken. Zusammenfassung: Nicht nur die Art des Drehmoments, sondern auch die Größe und die Position der Kraftwirkungslinie der Vorlasten bestimmen das Bewegungsverhalten und die Wechselwirkung der Gelenke.The main purpose of the vitro biochemical examination was the detailed detection of vertebral motion under physiological standard conditions at high spatial and temporal resolution. Method: A cervical segment C5/6 was fixed in a measuring system covering 6 degrees of freedom. The mechanical reaction of gthe segment was recorded under the influence of cyclically varied torques (axial rotation, lateral bending and flexion-extension). Different preloads (0-6 kg) were applied to simulate normal and extended physiological conditions. The resolution run up to 3.1 µm for translation and 4,5 mgrad for rotation. Specific software facilitated the biomechanical analysis: alpha(T)-plots showed the distribution of momentary rotation, two-dimensional cuts and 3_D-views visualised the spatial position of closely packed ("differential") instantaneous helical axes (IHA) in relation to anatomical structures. Results: The pattern of the vertebral movement was highly influenced both by the mode and the applied load. Even small variations changed the spatial distribution of the IHAs recording characteristic alterations of segmental movement. The range of motion decreased dramatically with rising axial load and decentric loads resulted in a long term flexion of the segment. A computer simulation of segmental rotation elucidates the change of guidance between uncovertebral and zygapophyseal joints. Conclusions: Not only the mode of torque, but the magnitude and working point of loads determine the movement pattern and the interaction of joints