Berechnung von Gelenkkräften mithilfe der Magnet Resonanz Elastographie

Fragestellung: Biomechanische Berechnungen von Gelenkkräften sind bis heute schwierig, da die mechanischen Eigenschaften der Gewebe sowie die Spannung der Muskulatur nur annäherungsweise bestimmt werden kann. Zudem ist das Kontraktionsmuster einzelner Muskeln nicht bekannt. In dieser Studie wurden mithilfe der Magnet Resonanz Elastographie Berechnung von Gelenkkräften durchgeführt.

Methode: Mithilfe der Magnet Resonanz Elastographie kann die Ausbreitung von mechanisch erzeugten Wellen im Gewebe sichtbar gemacht und berechnet werden. Aufgrund einer Korrelation zwischen Wellenlänge und Gewebeeigenschaften der Muskulatur können Gewebeeigenschaften berechnet werden. Verschiedene Momente wurden am OSG angelegt. Das OSG wurde durch isometrische Muskelkontraktion in Neutralstellung gehalten. Die Wellenlänge wurde nach Anlage der verschiedenen Momente im M. tibialis anterior [TA], im medialen [MG] und lateralen [LG] Kopf des M. gastrocnemius und im M. soleus [S] in Neutralstellung des oberen Sprunggelenkes [OSG] bei 6 Probanden mit gesunder Muskulatur bestimmt.

Ergebnisse: Der errechnete Elastizitätsmodulus der Muskulatur (im Ruhezustand) lag bei 23.2kPa±9.3kPa. Unter der Annahme, dass sich Muskelfasern ähnlich einem gespannten Kabel verhalten und die Wellenausbreitung entlang dieser Kabelstruktur erfolgt, können Muskelspannungswerte errechnet werden (Mittelwert in Ruhe: 44N).

Schlussfolgerungen: Die Magnet Resonanz Elastographie ist ein geeignetes Instrument, um Berechnungen von Muskelspannungen sowie biomechanische Analysen durchzuführen.