Schultergelenk

Univ.- Prof. Georg Bergmann

Schultergelenk

Modell Schulter-Implantat (Zimmer)

Das Schultergelenk ist das beweglichste Gelenk des menschlichen Körpers. Die große Beweglichkeit des Armes wird durch eine Kombination der Bewegungen im eigentlichen Schultergelenk (Glenohumeralgelenk) mit der zusätzlichen Bewegung von Schulterblatt und Schlüsselbein möglich. Das Schultergelenk ist noch mehr als andere Gelenke auf eine gute Führung durch die umgebenden Muskeln und Bänder angewiesen.

Obwohl das Schultergelenk, anders als Hüft- und Kniegelenk, kein Körpergewicht tragen muss, ist es im Alltag häufig hohen Belastungen ausgesetzt. Die große Beweglichkeit zusammen mit der hohen Belastung machen das Schultergelenk besonders anfällig für Verletzungen. Da die großen Belastungen aber meistens nicht dauerhaft wirken, ist das Schultergelenk weniger häufig von Gelenkverschleiß (Arthrose) betroffen als z.B. Knie- oder Hüftgelenk. Bei Patienten mit Rheuma, Humeruskopfnekrosen, Arthrose oder nicht anders zu behandelnden Frakturen werden in Deutschland ca. 10 000 Schulterprothesen pro Jahr implantiert.

Diese Implantate haben bislang noch eine höhere Lockerungsrate als künstliche Hüft- oder Kniegelenke. Um Schultergelenks-Endoprothesen noch vor ihrem Einsatz in Patienten zu verbessern sind also Kenntnisse der wirkenden Gelenkbelastungen besonders wichtig!

Die Messungen an Patienten werden u. a. zur weiteren Verbesserung der Prothesen und der vorklinischen Testverfahren führen. Außerdem können mit Hilfe der gewonnenen Messdaten Physiotherapie und Rehabilitation verbessert werden. Es können auch wichtige Hinweise für die Patienten gegeben werden, welche Aktivitäten im Alltag die Schulter besonders belasten und insbesondere in der ersten Zeit nach Frakturen oder Gelenkersatz vermieden werden sollten.

Instrumentierte Schulterendoprothese

Schnittmodell einer instrumentierten Schulterendoprothese

Zur Messung der Kräfte, der Momente und der Temperatur im Schultergelenk wurde eine Schulterendoprothese instrumentiert. Sechs Halbleiter-Dehnungsmessstreifen und ein 9-Kanal Telemetriesender befinden sich im Inneren des hohlen Prothesenhalses. Jeder der sechs DMS belegt einen Messkanal. Am unteren Ende des Prothesenschaftes ist eine Spule zur Energieversorgung angeordnet. Eine Deckplatte mit eingeschweißter Herzschrittmacher-Durchleitung für die Sendeantenne wird unten mit Elektronenstrahl-Schweißung angebracht und verschließt das Implantat sicher gegen Körperflüssigkeiten. Die Antennenschleife wird durch eine Kunststoffkappe geschützt.

Patienten

Bisher wurden 8 instrumentierte Schulterendoprothesen in der Klinik für Endoprothetik (Chefarzt: PD Dr. med. Andreas M. Halder) der Sana Kliniken Sommerfeld implantiert. Erste Messungen wurden bereits dort während des Rehabilitationsprogramms durchgeführt.

Ausgewählte Ergebnisse

Die Messungen zeigen, dass auch scheinbar leichte Aufgaben des Alltags zu Schulterbelastungen von mehr als 100% des eigenen Körpergewichtes führen (%BW = %body weight). Als Beispiel kann das Heben einer vollen Kaffeekanne dienen (VIDEO 1068KB).

Auf der anderen Seite hatten Übungen während der regulären Physiotherapie vor allem in den ersten Wochen nach der Implantation nur geringe Lasten zur Folge (VIDEO 1057KB).

Den großen Einfluss eines mit gestrecktem Arm gehaltenen Gewichtes (langer Hebelarm) zeigen die Beispiele der Abduktion (VIDEO 1064KB) und der Elevation mit bzw. ohne 2 kg Gewicht (VIDEO 1352KB).

Einen Einblick in seine Tätigkeit als Zeichner und Karikaturist gab Patient S1R während einer Messung im Biomechaniklabor. Das dazugehörige Video zeigt die Belastung des Schultergelenkes beim Zeichnen (VIDEO 645KB).

Nach Abschluss der Studie werden alle Ergebnisse in der frei zugänglichen Datenbank OrthoLoad zugänglich sein. Vorerst sind dort nur einige ausgewählte Ergebnisse vorhanden.

Ansprechpartner

Univ.- Prof. Dr.-Ing. Georg Bergmann

Stellv. Institutsdirektor und Projektleiter