Was ist Gewebebiomechanik?

In der Gewebebiomechanik wird untersucht, wie verschiedene Teile des menschlichen Körpers wie Knochen, Sehnen und Muskeln auf äußere Kräfte reagieren. Forscher haben die mechanischen Eigenschaften dieser Gewebe analysiert, die normalerweise einer bestimmten Kraft standhalten, bevor sie beschädigt werden. Für jeden wurden durchschnittliche Toleranzwerte geschätzt, die in vielen verschiedenen Studien häufig hilfreich waren. Bewegung, Kraft und Beschleunigung von gesundem Gewebe können bestimmte Ebenen treffen und entweder plötzlichen Schaden oder eine Verschlechterung verursachen, die im Laufe der Zeit auftreten kann. Die Gewebebiomechanik wird häufig verwendet, um festzustellen, wie eine Verletzung aufgetreten ist, oder um die Lebensfähigkeit von Prothesen oder medizinischen Implantaten zu beurteilen.

Kräfte, die das Gewebe belasten oder in Form bringen, können manchmal sogar von Vorteil sein. Die normale Knochenentwicklung hängt oft von Drücken ab, die durch regelmäßige Bewegung und sogar durch die Schwerkraft ausgeübt werden. Ein zu geringer Druck, z. B. während einer Raumfahrt oder einer längeren Bettruhe, kann zu Knochenanomalien oder einer Schwächung führen. Andere Gewebe wie Sehnen und Bänder können ebenfalls geschwächt werden, während wiederholte, belastende Bewegungen diese Strukturen beschädigen können. Die auf anatomischen und physiologischen Kenntnissen beruhenden mechanischen Schadensursachen werden typischerweise in der Gewebebiomechanik untersucht.

Während der biomechanischen Analyse kann das Schadenspotential in Abhängigkeit von der Art der auf das Gewebe einwirkenden Ereignisse und Kräfte beurteilt werden. Ein durchschnittliches Toleranzniveau für die meisten Gewebe ist bekannt. Bei einzelnen Personen können jedoch auch Größe, Gewicht, Geschlecht und Alter sowie Knochenerkrankungen wie Arthrose eine Rolle spielen. Die Bewertung der Gewebeschädigung erfolgt häufig durch Erfassung der Unfalldaten und der damit verbundenen Informationen. Die Verletzungsmuster können dann bewertet werden, während die Daten verwendet werden können, um den Unfall zu rekonstruieren und eine Ursache für die Verletzung zu finden.

Unter Verwendung von Prinzipien der Gewebebiomechanik können die Belastungsbedingungen definiert und der genaue Verlauf einer Verletzung bestimmt werden. Die Befunde werden häufig mit bekannten Verletzungsmustern sowie den für bestimmte Gewebe bereits definierten Toleranzgraden verglichen. Die Analyse von Knochengewebe kann das Wissen darüber, wie Skelettkomponenten aufgebaut sind, einbeziehen. Die Aufteilung des Knochens in immer kleinere Teile, einschließlich Kollagenfasern und kleine Kanäle, kann bei der medizinischen und biomechanischen Analyse hilfreich sein.

Muskelgewebe sowie Sehnenstrukturen weisen typischerweise faserige Elemente auf, die zu ihrer Festigkeit beitragen. Sehnen werden üblicherweise in nachfolgend kleinere Fasern unterteilt, die aus mikroskopisch kleinen Kollagensträngen bestehen. Die Gewebebiomechanik kann auch durch Substanzen wie Kalzium und Wachstumsenzyme unterstützt werden. Fachärzte berücksichtigen diese häufig bei der Durchführung von Knochentransplantationen, der Fixierung von Bänderrissen und der Heilung anderer geschädigter Gewebe.