Teilprojekt eines Verbundes

Muskelmechanik in Bezug auf Bewegungseinschränkungen des Sprunggelenks – eine Intraoperative Betrachtungsweise

Förderkennzeichen: 01EC1907B
Fördersumme: 421.108 EUR
Förderzeitraum: 2020 - 2023
Projektleitung: Dr. Filiz Ates
Adresse: Universität Stuttgart, Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen
Pfaffenwaldring 27
70569 Stuttgart

Um die menschliche Fortbewegung besser zu verstehen, muss das mechanische Verhalten einzelner Muskeln in vivo bewertet werden. Gegenwärtige Methoden zur in vivo Bewertung der Muskeltätigkeit basieren auf indirekten Ansätzen mit begrenzten Fähigkeiten. Die Antragstellerin befasst sich mit dieser Lücke, die sich auf das Sprunggelenk konzentriert, und zeigt die Merkmale der Plantar- und Dorsalflexormuskulatur von Patienten mit Klumpfuß und daraus resultierendem Equinusgang. Neuromuskuläre Erkrankungen verändern den Bewegungsapparat, sowie die Materialeigenschaften von Skelettmuskeln. Ein Beispiel hierfür wäre die Muskelkontraktur, also die dauerhafte Verkürzung eines Muskels, aufgrund von Zerebralparese (CP). Neuromuskuläre Erkrankungen führen jedoch überwiegend zu Problemen des aktiven Zustands. Um die Veränderung der Muskelstruktur zu verstehen, ist es zunächst notwendig, den Einfluss kollagener Strukturen auf die aktiven Muskeleigenschaften zu verstehen. Ziel ist es, (i) prä-, intra- und postoperative Bewertungsinstrumente zu entwickeln und (ii) die Eigenschaften der Muskeln Trizeps surae, Tibialis anterior und posterior bei verschiedenen Erkrankungen und Gelenkpathologien zu untersuchen, um zu beantworten wie kollagene Strukturen das aktive mechanische Verhalten der Muskeln bei Vorhandensein einer neurologischen Störung und CP beeinflussen. Die Teilprojekt liefert eine einzigartige Information, indem es zusätzlich zu den klassischen klinischen Bewertungen, der Ganganalyse und den Bildgebungsdaten, die Muskelkraft mit der Gelenkfunktion intraoperativ in Beziehung setzt. Es wird sowohl Informationen zu den mechanischen und histologischen Muskeleigenschaften liefern, als auch Kraft- und Drehmomentinformationen bereitstellen und daher den Nutzen des gesamten Projekts verbessern. Es wird zusätzlich ein quantitatives Feedback für die Chirurgen geben, welches die chirurgischen Eingriffe am Fuß in Zukunft verbessern kann.