#06 Biomechanik für O&U: Was wir für den Alltag benötigen - Prof. Dr. Hendrik Schmidt (Berlin)

OUTOGO: Hallo und herzlich willkommen zu unserem Podcast von OU2GO, von Orthopädie und Unfallchirurgie2GO, Ihrem Fachpodcast zum Thema Orthopädie und Unfallchirurgie.

Prof. Dr. Tobias Schulte: Ja, wunderschönen guten Abend, liebe Kolleginnen und Kollegen. Ich darf Sie sehr herzlich begrüßen zu heutigen Late Night Session von OU2GO von Orthopädie und Unfallchirurgie2GO. Mein Name ist Tobias Schulte und ich darf Sie aus der orthopädischen Uniklinik am St. Joseph Hospital in Bochum willkommen heißen.

OUTOGO: Dieser Podcast enthält zum Teil subjektive Expertenmeinungen und ist nicht als Therapieempfehlung, Handlungsanweisung oder Guideline zu verstehen. O2GO übernimmt keine Verantwortung, wenn Sie Inhalte aus dem Podcast in Sachen Aufklärung, Diagnostik und Therapie im Alltag anwenden. Und jetzt direkt zur heutigen O2GO-Veranstaltung und viel Spaß dabei. Wenn es Ihnen gefallen hat, abonnieren Sie unseren Podcast und folgen Sie uns auf Instagram, LinkedIn, X, TikTok oder Facebook. Für weitere Informationen und Links besuchen Sie uns auf unserer Homepage www.u2go.de

Prof. Dr. Tobias Schulte: Ja, und dann kommen wir direkt zu unserem heutigen Thema und zu unserem heutigen Referenten. Ich freue mich sehr, Herrn Prof. Dr. Hendrik Schmidt aus dem Julius-Wolff-Institut der Charité in Berlin, dem dortigen Zentrum für Musculoskeletale, Biomechanik und Regeneration begrüßen zu dürfen, der zur Biomechanik sprechen wird, Biomechanik für Orthopäden und Unfallchirurgen, was wir für den Alltag benötigen. ein Hinweis, warum ich diesen Vortrag ins Programm genommen habe. Seien wir gestattet. Und zwar ist es so, wenn wir ehrlich sind, wir alle, ob wir operativ oder konservativ tätig sind, ob in der Praxis oder im Klinikbetrieb, wir arbeiten jeden Tag, eigentlich jede Stunde mit Dingen, die was mit Biomechanik zu tun haben. Die was mit Kräften, mit Stabilitätsbeurteilung, mit Implantaten. Wir bewerten irgendwas, ob Situationen mechanisch sinnvoll oder nicht mechanisch sinnvoll sind. Und wenn wir dann bescheiden mal überlegen, wann haben wir denn das erste Mal oder letzte Mal wirklich systematisch Grundlagen der Medizin, Biomechanik, der Physik beigebracht bekommen. Also bei mir war es glaube ich im zweiten Semester in der Vorklinik und das ist verdammt lange her. Und im ganzen restlichen Studium und vor allem auch in der Facharztausbildung fehlt ja eigentlich eine systematische Biomechanik Kompetenz Weitergabe. Und da ist ein riesen Gap. wenn man dann sieht, dass wir unsere alltäglichen Entscheidungen aber auf eine gehörige Portion Biomechanik immer bauen und bauen müssen, das war der Grund, warum ich gedacht habe, wir brauchen jetzt mal eine Aufklärung von einem Fachmann. Und das ist der Prof. Schmidt. Bitteschön, du hast das Wort.

Prof. Dr. Hendrik Schmidt: Einen schönen guten Abend in die Runde. Ich freue mich, wieder einmal hier präsentieren zu dürfen in dieser Runde. Ich finde es ganz klasse. Und Tobias, vielen Dank für die tollen einleitenden Worte. Ja, mit der Fragestellung, mit der du mich vor einiger Zeit konfrontiert hast, was an Biomechanik müssen Kliniker tatsächlich wissen, hast du mich anfangs ein bisschen überfordert. Jetzt habe ich mich versucht, zurück zu erinnern an die Zeit, vor 25 Jahren, wo ich durch Zufall auf diese CD gestoßen bin, auf diese HIP98 im Internet, und habe sie mir nach Hause bestellt und habe dann draufgeschaut, ich habe da Patienten mit einer telemetrierten Hüfte oder mit einem telemetrierten Hüftimplantat bestimmte Aktivitäten ausführen sehen und parallel dazu die wirkenden Kräfte dieser Hüfte und Das fand ich damals so beeindruckt, dass ich sofort meine Bewerbungsunterlagen fertig gemacht habe und mich in diesem Institut in Berlin an Benjamin Franklin beworben habe. Und dann begann da tatsächlich meine biomechanische Karriere. Genau. Und basierend eben auf diesen Erkenntnissen. darum möchte ich heute alle Zuhörerinnen und Zuhörer auf diese Reise mitnehmen und genau von diesen Ergebnissen berichten. Dass ich nicht der einzige bin, der diese Ergebnisse ganz toll findet, zeige ich so ein bisschen diese Tabelle. Hier steht, das ist diese Tabelle fast, die zehn besten und meist zitiertesten biomechanischen Arbeiten zusammen. Und da ist die Georg Bergmann die Publikation, die einer der ersten Publikationen zu diesen wirkenden Kräften in der Hüfte auf Platz zwei und bis heute eins der meisten Downloads. Parallel dazu gibt es auch noch eine Online-Plattform, wo man Daten, Rohdaten runterladen kann. Da komme ich dann später, wo Tausende Menschen weltweit die Daten runterladen. Und das ist für mich ein Grund, hier diese Sachen hier mal vorzustellen. Und für mich eine Sternstunde der Biomechanik und ich hoffe, finden das genauso interessant, bisschen zumindest interessant in den nächsten Minuten. Bis heute gibt es sieben Distanz, die die Arbeitsgruppe entwickelt hat. Das sind hier drei Hüftimplantate, sind Knieimplantate, ein Schulterimplantat und zwei Peliburbice, den internalen Fixateur. und ein Wirbelkörper, Ersatzimplantat. All diese Implantate haben die Telemetrie in sich. Und bisher wurden 47 Patientinnen und Patienten mit diesem Implantat ausgestattet. Und wir können sie regelmäßig bei uns vermessen. So sieht mal das Knieimplantat aus und das Hüftimplantat. Beide in der Telemetrie sind immer sehr ähnlich. Wir haben hier die Dehnungsmessstreifen, die eine Verformung hier in dem Hals wahrnehmen. Das Gleiche ist hier auch bei der Hüfte. Dann ist hier eine Antenne, die ist hier eingebettet, die gibt uns die Information raus aus dem Körper. Und eine Spule, die im Prinzip, wenn ich dann auch außerhalb eine Spule anbringe, dann das ganze System hier mit Energie versorgt. Und dann können wir in dem Moment, wo der Patient bei uns kommt, die Spule ⁓ die Spule am jeweiligen Gelenk trägt, dann sofort losmessen. Hier sehen wir mal einen Patienten, der bei uns im Haus vermessen worden ist. Hier mit einer telemetrierten Knieendoprothese. Hier sehen wir die Spule. Auch diese hat eine Antenne. Und jetzt macht ihr gerade einen Einbahnstand und kann... parallel in Echtzeit die wirkenden Kräfte hier im Knie, in der Prothese mitverfolgen. Das ist für mich immer interessant, dass ich den Vorschlag vorbereitet habe. Wir sprechen seit den letzten sechs, sieben Jahren von Biofeedbacks. Das ganze System ist 1988 entstanden von Georg Bergmann. Der hat es damals nicht Biofeedback genannt, sondern Echtzeitvermessung mit visueller Darstellung. Und ich bin... Das ist eine Vorreiter all dieser Technologie, auf die wir heute eben setzen und bauen. Tatsächlich ist aber die Gruppe, und hier mal dargestellt, Georg Bergmann mit seinem Techniker Friedmann Greichen, Antonius Rohlmann, der das später auch für die Wirbelsäule übernommen hat, mal dargestellt. Aber tatsächlich ist die Idee gar nicht bei ihm entstanden, sondern ein Gespräch mit dem Autopäen aus dem Oskar-Helene-Heim, den Reinhard Köldl, Der meinte in einem der zahlreichen Biomechanikgespräche, wir sollten doch einfach mal die Belastungen in den Großgelenken messbar gestalten. Das hat Georg Bergmann so umgehauen, dass er kurzerhand beschlossen hat, genau das machen wir. Und wir schreiben jetzt das Jahr 1978 und kurzer Zeit später hat er dann schon die ersten Skizzen. vorbereitet. sehen wir im Prinzip das Implantat vereinfacht dargestellt, die Dehnungsmessstreifen und dann ist ein bisschen Physik oder Mathematik erforderlich. Was messen wir mit den Dehnungsmessstreifen? Das ist eine Deformation und wenn wir die Steifigkeit in allen Richtungen von diesem Material hier kennen, dann können wir eben auch die Kräfte schließen. Viel mehr Mathematik oder Physik will ich heute gar nicht machen, sondern ist auch dabei belassen. Auf jeden Fall sind auch ganz viele Kalibrierungsexperimente erforderlich gewesen, ⁓ dann auch sicher zu gehen, dass die Kräfte, die wir hier in dem Implantat messen, auch wirklich korrekt sind. Und dann kam es schon zum ersten Experiment an Scharfen und an Hunden. Und hier mal einen kleinen Ausschnitt aus dieser Zeit. wo die Schafsexperimente durchgeführt worden sind. Genau, haben, was vielleicht bisschen lächerlich hier erscheint, sind die beiden unteren linken Bilder, wo die Forschenden den Schafen die Ergebnisse zeigen. Und das war von Anfang an einer der größten Wünsche, die Georg Bergmann hatte, dass... dass die Patienten, die diese telemetrierten Implantate in sich tragen, dann eben auch einen Zugang zu ihren Daten haben, in Echtzeit. Und das soll so ein bisschen hier mal diese lustigen Bilder hier unten links darstellen. Man braucht natürlich auch Computerpower, ⁓ all diese Daten händeln zu können. Damals noch wahnsinnig teuer, mit wenig feuchler Kapazität, aber dennoch sehr hilfreich in der Programmierung. und in der Eilgammathematik, die erforderlich war. Genau, und dann, vielleicht zehn Jahre später, kam es dann zum ersten Hüftimplantat, der dann bei dem ersten Patienten implantiert worden ist. Hier sehen wir diese Spule, die im Prinzip zur Energieversorgung erforderlich ist. Und hier sieht von der ersten Sekunde an, der Patient im Endeffekt sofort per Diagramm, in seinem Körper oder in seiner Hüfte hier passiert. Genau, und jetzt zeige ich Ihnen mal ein paar dieser Ergebnisse hier. Und vielleicht schauen Sie, bevor wir uns die ganzen Diagramme anschauen, vielleicht einfach mal unten rechts das Video an. Ich spiele es mal ab. haben Patientinnen gebeten, sich hier ganz einfach nach vorn zu strecken, wenn es geht mit den Fingern den Bohnen zu berühren und parallel eben hier die Kräfte aufgezeichnet. Und ... Und die Kräfte, das sind drei Kraftkomponenten, grün, blau und rot. Rot ist die senkrecht wirkende Kraft, also die stärkste einwirkende Kraft auf die Hüfte. Und dann haben wir hier die resultierende schwarze Linie. Das ist Resultierung aus all diesen drei Kraftkomponenten. Das erste Erstaunliche, was man hier sehen, wenn die Patientin steht, und das passiert in den ersten zwei Sekunden hier, von den... wirken 100 Prozent des Körpergewichtes. Wir geben die Kräfte nicht in Newton ein, sondern in Prozent Bodyweight. Und dann sieht man, dass jetzt auf diese Hüfte im Stand 100 Prozent wirken. Das heißt also nicht, die Kraft, der Körper, der teilt sich auf in rechte und linke Hüftseite, sondern tatsächlich wirken hier zahnreiche Muskeln, die zur Stabilität der Hüfte beitragen und dementsprechend hohe Kräfte im Implantat hervorrufen. Und somit kommt es dazu, dass man beim Stehen schon bereits 100 Prozent des Körpergewichts auf der Hüfte Lasten hat. Und dann geht die Person hier in die Vorwärtsbeuge, erreicht zunächst ungefähr ein Plateau bei 300 Prozent des Körpergewichts. Das ist für diese Person 350 Kilogramm, die jetzt auf einer Hüfte wirken. Und dann kommt ein dynamischer Prozess. Das heißt, die Person schwingt sich dann wieder in die aufrechte Position. Und da erreichen wir das Maximum von 350 Prozent des Körpergewichtes. Was schon immens ist, die Person wiegt ungefähr 90 Kilogramm. Und dann das Ganze mal dreieinhalb, mal 3,5. Dann liegen wir ungefähr bei 320 Kilogramm, die auf einer Hüfte wirken. Das finde ich, als ich das erste Mal diese Ergebnisse gesehen habe, Wahnsinnig erstaunt war ich da bezüglich der Höhe der wirkenden Kräfte. Sehen wir mal zwei Personen, mit telemetriertem Kniegelenksendoprothese und rechts die Hüftendoprothese im Gang. Und hier mal die Ergebnisse dargestellt in Abhängigkeit des Körpergewichtes. Und diesmal tatsächlich in Newton. Und da sehen wir... dass das Körpergewicht an sich einen maßgebenden Einfluss auf die wirkenden Kräfte hat. Wenn wir vergleichen, eine Person mit 70 kg versus eine Person mit 100 oder 110 kg, dann wirken im Kniegelenk, aber auch in der Hüfte, 1.000 Newton mehr Belastung. Also 100 kg, die mehr auf die Hüfte während des Laufens wichten. Und wenn man sich vorstellt, dass man so 3000 bis 6000, 7000 Schritte am Tag durchführt, dann sind das pro Schritt dann eben 100 Kilogramm mehr, die auf einer Hüfte wirken. Und das ist dann schon entscheidend für bestimmte Schädigungsprozesse. Genau, daher immer den Patienten raten. Also bezüglich des Körpergewichtes können ja Patienten sehr viel selber... und vielleicht ist es dann auch manchmal eben ratsam, 20 Kilo weniger auf die Waage zu bringen, als man vielleicht initial hat. Und das sehen wir auch in der Charité, über 60 Prozent der Patienten, die sich bei uns nähen, sind übergewichtet und haben 90 plus Kilogramm auf der Waage. Natürlich kommen auch immer ganz viele Patients zu uns oder Therapeuten zu uns, die wissen wollen, wie kann ich das Gewicht reduzieren. Und da gibt es einige Maßnahmen. Ich habe jetzt mal die für uns komplizierteste Maßnahme mal hier dargestellt. Wir haben hier einen Bassen gehabt, das wir zunächst ohne Wasser genutzt haben, ⁓ einzelne Übungen durchzuführen und anschließend dann das Ganze noch mal unten mit Wasser ⁓ diese Aqua- hier mal zu untersuchen und wir sehen bei sämtlichen Aktivitäten, die wir dann anschließend durchgeführt haben, einmal ohne und einmal mit Wasser, hier unten blau dargestellt, dann sehen wir, dass das tatsächlich reduzierend wirkt auf die Hüfte. Und nicht nur auf die Hüfte, sondern auch aufs Kniegelenk oder auf alles. Also Wasserübungen sind wenig überraschend, aber hier eben mal nachweislich dargestellt. tatsächlich lastreduzierend. Und natürlich ist es nicht nur die Aktivitäten, zur Reduktion führen, sondern zu uns kommen auch Patienten und Ärzte, wissen wollen, welche Aktivitäten führen tatsächlich zu hohen mechanischen Belastungen. Was wird man möglicherweise reduzieren an Aktivität, zumindest unmittelbar postoperativ und dazu bringen wir unsere Patientin regelmäßig in sämtliche Positionen, in sämtliche Aktivitäten rein. Man muss dazu sagen, dass es hier kein Leistungssportler ist, unser Patient, sondern er muss dann eben mal den Fußballer mieben, er muss dann eben den Tänzer mieben, was man hier oben rechts sieht. Und was man hier sehen kann, ist, all diese sportlichen Aktivitäten eben zu sehr hohen Belastungen im Knie und in der Hüfte führen mit maximalen Ausflägen. hier beim Abschießen eines Fußballs mit resultierendem Belastung von 700 Prozent des Körpergewichts. Man muss dazu wissen, diese Person wiegt 200 Kilogramm. Das heißt, in dem Moment wirken 700 Kilogramm auf einer Hüfte. Das ist fast eine volle Belastung. Und das ist schon immens. Und da sollte man halt tatsächlich aufpassen, dass man Patienten nicht... oft dann in solche Situationen bringt. Ein letztes Video zur Hüfte möchte ich Ihnen nicht vorenthalten. Das hat damals tatsächlich am meisten Interesse geweckt, weil es ein zufälliges Ergebnis war. Die Person, die man jetzt gleich sehen wird, die wird jetzt gleich nach rechts bis er weg stolpern. Sie wird glücklicherweise sofort von Jürgen Bergmann gehalten. ist nichts weiter passiert und dann konnten auch wieder Folgemessungen folgen. Aber dieses Wegstolpern hatte die größte für uns damit gemessene Kraft zur Folge und zwar von 900 Prozent Körpergewicht. Das heißt, die Person ist relativ leicht hier mit 500 Kilogramm, sorry, 50 Kilogramm, 500 Newton und wenn man das ja mal multipliziert mal neun sind es eben 450 Kilogramm die in der Hüfte bei diesen Backstolpern hier gewirkt haben. Und das hat auch für Industriepartner, war das äußerst interessant, diese Erkenntnis, weil es dann eben auch Modifikation von Hüftendoprothesen dann auch zur Folge hatte. Einen kurzen Ausdruck noch in die Lennwirbelsäule. Hier sehen wir das telemetrierte Wirbelsäulenimplantat. noch mal kann man noch schöner fest sehen, hier die Antenne, die uns die Signale hier nach außen gibt. Hier die Telemetrie, hier die Dehnungsmessstreifen, die hier angebracht sind, ⁓ die Deformation zu messen. Implantiert, während sie es wahrscheinlich für Sie nicht neu nach einer Wirbelkörperfrakte hier Dorsalgo, zunächst stabilisiert, was natürlichen Einfluss hat auf die wirkenden Kräfte später im instrumentierten Implantat. Dann wurde eine Korpektomie durchgeführt und hier sehen wir dann das Implantat während der OP. jetzt mal anstelle eines Videos will ich Ihnen nur mal die Erkenntnisse zeigen, die wir hier in bestimmten Lauf Laufverhalten analysiert haben. Gegenüber Laufen zeigt zum Beispiel die Gehstütze keine wesentlichen Veränderungen. Sehr wahrscheinlich muss man viel stärker damit lernen umzugehen, dass es lastreduzierend ist. Das einzige, wo wir mal eine reduzierte Last gemessen haben, war als der Patient sich auf ein Gegenstück gestützt hat und die maximalen ⁓ im Wirbelkörperimplantat haben wir gemessen, als der Patient die Treppe aufgelaufen ist, leicht weniger dann als der Patient, der die Treppe runtergelaufen ist. Warum? Weil man sich beim Treppeaufwärts bewegen, leicht davon bewegt, dementsprechend das Körpergewicht exzentrisch auf die Wirbelsäule wirkt und dementsprechend Rückenmuskulatur stärker aktiviert wird und dementsprechend auch die Belastung. in dem Implantat größer Hier mal in diesem Diagramm die von uns maximal gemessenen Kräfte im Wirbelkörperimplantat. Das ist wenig überraschend, dass wir sie beim Gemessen haben, während die Patienten Gewichte von verbohnen, ohm haben wir ungefähr 10 Kilogramm. Was aber für mich weitaus interessanter ist als diese maximalen Belastungen, ist... diese großen individuellen Unterschiede, die wir hier sehen. Hier sind mal fünf Patienten, die ein Wirbelkörperimplantat in sich trugen, zusammengefasst. Und wir sehen hier Unterschiede von bis zu 1000 Newton. Das heißt, dass es bis heute nicht möglich ist, auf die Kräfte im Körper zu schließen. Das heißt, haben heute Morgen schon die Frage, kann man von der Kinematik her... wenn man die Kinematik analysiert mit modernsten Technologien, die es da gibt, auf die Kräfte immer Wirbelsäule zum Beispiel schließen. Nein, das kann man nicht. Und das zeigt zum Beispiel hier eindrucksvoll diese Erkenntnis hier, weil alle diese fünf Personen haben genau die gleiche Bewegung durchgeführt. Sie haben auf eine ähnliche Art und Weise ein Gewicht. Verbot hochgehoben und trotzdem zeigt die eine Person hier ungefähr 1700 Newton, die andere Person nur 700 Newton. Das macht das Abschätzen von Kräften im menschlichen Körper so enorm schwer. Und unsere Aufgabe als Biomechaniker zumindest im Bereich Wirbelsäule besteht momentan darin, ja Patienten zu identifizieren, die ein hohes Risiko haben. eine Überbelastung haben. Und wenn wir die identifiziert haben, da benutzen wir mathematische Modelle, da benutzen wir den Menschen selber, indem wir ihnen mit EMG-Sensoren ausschlagen und so weiter, dann können wir mit Ärzten ins Gespräch gehen und über eine mögliche Therapie sprechen. Denn es gibt viele Menschen unter uns, die einfach mechanisch überbelastet sind. Und die geht es eben nur zu identifizieren. Und dann kann man mit entsprechenden Therapiemaßnahmen auch die Belastungen dann reduzieren. Und das zeigt mal eine Herangehensweise, der wir uns heute bedienen. Wir benutzen natürlich jetzt auch mathematische Modelle. Letztlich den 15 Jahren mathematische Modelle, weil uns die Patienten eben doch nicht über alles Aufschluss geben. haben es eh mit den Patienten zu tun. Wir haben es mit einem Patienten zu tun, der eine Versteifungsoperation hinter sich hat. Aber wir wollen ja auch wissen, Menschen belastet sind, die eben kein Implantat drin haben. Das heißt, validieren zunächst diese Modelle anhand des Patienten. Und dann können wir das Implantat rausnehmen und schauen, was dann passiert, wenn wir das Implantat rausnehmen. Das heißt, wir geben ihm die Beweglichkeit zurück. Und dann sehen wir, dass wir es nicht nur mit 1600 oder 1700... Newton zu tun haben bei bestimmten Hebeaktivitäten, sondern dass es tatsächlich auch richtig große Belastungen im Bereich der Wirbelsäule gibt. Hier maximal von uns berechnet von 4680 Newton. Das sind also 460 Kilogramm, die hier in der Wirbelsäule, die auf die Bandscheiben eben einwirken. Im Sportbereich sind diese Belastungen um vielfaches höher. Da haben wir es mit zwischen 6.000 bis 10.000 Newton zu tun. Und wenn wir uns dann MRTs anschauen, dann sehen wir schon in der jungen Karriere eines Sportlers massive Deformitäten im Bereich der Wirbelsäule, was möglicherweise dann im Folgeprozess Schmerzen hervorrufen kann. Hier mal ein Ergebnis, eine Studie aus den Niederlanden. Hier hat man verschiedene Hebeaktivitäten durchgeführt. Einmal hier das durchgestreckte Knie, das gebeugte Knie, dann das Aufsetzen des Knies und das sowohl körpernah als auch körperfern. Und jeder kann sich wahrscheinlich schon denken, was das Ergebnis ist. Wir haben es hier mit, wenn wir körpernah gegenüber körperfern uns mal anschauen, dann sehen wir, dass wir ungefähr 1000 Newton mehr in der Wirbelsäule Lasten haben, also 100 Kilogramm mehr. wenn wir Körperfernbelastungen, also Lasten nach oben heben und wenig überraschen, zumindest auf der rechten Seite, dass das, also auf der linken Seite, dass das durchgedrückte Knie eben geringere Belastungen hervorruft. Wenn die die Lasten weiter wegtra, weiter entfernen, dann ist tatsächlich durchgestreckte Knie, was dann halt geringere Belastungen hervorruft. Also auch ein sehr interessantes Ergebnis, es tatsächlich immer heißt, die Knie gebeugt und nicht gestreckt halten, wenn wir Gewicht heben. Das hängt von mehreren Faktoren ab, ⁓ tatsächlich den gewünschten Effekt einer Lastreduzierung hier zu erzielen. Und auch hier nochmal den Einfluss des Oberkörpergewichtes. Jeder Kurvenschaden zeigt im Prinzip ein geringes Körpergewicht versus ein hohen Körpergewicht. Und hier sehen wir, dass wir bei einer vollen Flexion ungefähr 200 bis 300 Kilogramm mehr auf der Rückseite haben, wenn wir zu viel Gewicht mit uns herumtragen. Und ähnlich sehen wir dann auch, wenn wir noch zusätzliche Gewichte tragen. Warum haben wir es mit so viel Belastung überhaupt zu tun in der Wirbelsäule? Und das ist nicht nur unser Oberkörper oder unser Körpergewicht, was hier einen Einfluss hat, sondern tatsächlich auch unsere Muskulatur. Wenn wir uns mal so ein praktisches System hier anschauen aus Boxen und Kugeln, wie auch immer, und dann versucht, das Ganze übereinander zu stapeln, dann würde es spätestens beim Aufsetzen der zweiten Box auseinanderfallen. Erst recht, wenn wir das Ganze hier in der im gekrümmten System machen, wie es unsere Lindenwirbelsäule in meisten Fällen ist. Und das Ganze kann erst stabilisiert werden, wenn wir zahlreiche Drähte im Endeffekt hier an das System ranbauen und kräftig dran ziehen. Und wir müssen umso kräftiger ziehen, umso mehr Boxen wir im Endeffekt hier aufeinander stellen. Und das gibt das ganze System Stabilität. Aber, wie ich eben meinte, wir müssen kräftig dran ziehen. Und wenn wir an diesen Seien ziehen, dann wird das ganze System hier zugegurtet. Das heißt also ganz stark komponiert. Und dementsprechend ist dann die Belastung hoch. Und wenn ich jetzt ganz und gar noch in die Flexion, also in die Form beuge, dann muss ich hier hinten besonders ganz stark ziehen, damit das System hier nicht auseinanderfällt. Und wenn wir uns mal ein System vorstellen, was ganz und gar ohne Muskeln funktioniert, das ist jetzt mal rechts, links dargestellt. von einem Numeriker aus dem Süden Deutschlands, den Sim Schmidt, von dem ich mal das Video erhalten. Vielleicht fühlen sich einige jetzt so, nachdem ich den Vortrag gehalten habe. Es findet Nullstabilität statt, der Mensch bricht im Endeffekt ohne Muskeln zusammen. Die Muskeln destabilisieren uns, wenn sie es auf eine vernünftige Art Weise tun und wir uns dann aktiv im Raum bewegen, dann natürlich mit der Konsequenz, dass unsere Gelenke und unsere Wirbelsäule stark belastet sind. Zurück zu dieser wundervollen CD, die gibt es so nicht mehr. Ich bin wahnsinnig froh, dass ich diese noch habe. Zumindest reicht es heute für ein Foto, aber wir befinden uns ja auch nicht mehr im Jahr 2001, sondern im Jahr 2025 und da gibt es all diese Daten, von denen ich jetzt berichtet habe. online für jedermann und jede Frau zugänglich. Das heißt, Sie können jederzeit auf diese ortolot.com Seite gehen. Da können Sie Videos runterladen, können Sie Rohdaten runterladen, können Sie Anschauungsmaterial für Studenten in der Lehre oder eben für Patienten sein, denen Sie überzeugen wollen oder... darstellen wollen, welche Kräfte tatsächlich in seiner Hüfte, in Knie oder in der Schulter wirken. Also schauen Sie mal auf diese Internetseite und ich denke, Sie werden dort fündig werden. Und damit bedanke ich mich für Ihre Aufmerksamkeit und freue mich jetzt auf eine schöne Diskussion.

Prof. Dr. Tobias Schulte: Ja, ganz ganz herzlichen dank lieber Hendrik für den spannenden vortrag Dann gucken wir mal was an fragen Eingegangen sind Sind die Messungen auch mit verschiedenen Schuhen oder auch barfuß durchgeführt worden? Wie verändern sich da die Belastungen? Und sollte man Patienten mit beispielsweise Knietapp von barfuß Schuhen abraten?

Prof. Dr. Hendrik Schmidt: Sehr gute Frage. Diese Daten kann man sogar runterladen. Also ja, haben sowohl Barfuß als auch Patienten mit unterschiedlichen Schuhen vermessen und mit Sport, ihren Alltagsschuhen mit. Was jetzt zwischen den Schuhen, das kann ich nicht sagen. Es ist glaube ich bei den Barfußläufern der Fall gewesen, dass die Belastungen angestiegen sind. Wie stark, das kann ich jetzt aus dem Kopf nicht sagen. Da müsste ich nachschauen, beziehungsweise würde ich Ihnen raten, da mal auf der Audio-Portfoto-Pop-Seite zu schauen, dann können sich sogar diese Daten runterladen. Genau, also wir haben das durchgeführt. Und, ähm, zweite Teilfrage mit den Tabs, das kann ich tatsächlich nicht beantworten, das weiß ich nicht.

Prof. Dr. Tobias Schulte: Ja Dann gibt es eine frage stimmt es dass es eigentlich egal ist ob die Hüftprothese Teil belastet oder voll belastet wird da es immer die gleichen kräfte sind die übertragen werden

Prof. Dr. Hendrik Schmidt: Ich verstehe jetzt nicht ganz die Frage. Vielleicht kann man mir weiterhelfen. Teilbelastet bedeutet ja die Reduzierung der resultierenden Kraft in der Hüfte als vollbelastet. Oder ich verstehe nicht ganz.

Prof. Dr. Tobias Schulte: Ich denke, er meint, wenn du eine Hüftprothese einbaust und du lässt den Patienten einfach so drauf rumlaufen, dann würden wir Kliniker das ja einfach als freigegebene Vollbelastung beschreiben. es gibt Situationen, wo Patienten die Empfehlung bekommen, dass sie nicht auf ihrer operierten Seite mit voller Kraft drauf rumlaufen, sondern zum Beispiel nur Bodenkontakt mit dem Bein machen sollen. Und da gibt es offensichtlich durchaus die Meinung, dass das eigentlich eine vergebene Lebensmühle ist und wie würdest du so was aus mechanischer Sicht bewähren?

Prof. Dr. Hendrik Schmidt: Also, man macht das ja aus einem Grund, man will die Lasten in die Hüfteplantate reduzieren. Und solche Untersuchungen, gibt es tatsächlich ähnliche Untersuchungen, auch aus unserem Haus. Und man sieht dann tatsächlich, ich das Bein sachte aufsetze, also das betroffene Bein, dann habe ich es mit einer Reduktion der Belastung in der Hüfte. wirklich zu tun. Das heißt also, man kann das tatsächlich umsetzen. Wie gut das denn der Patient auch realisieren kann, das ist dann wieder eine individuelle Faktor. Aber unter Laborbedienung ist tatsächlich möglich, die Lasten unter bestimmten G-Pressionen zu reduzieren.

Prof. Dr. Tobias Schulte: Wir hatten heute morgen eine Frage, wie oder ob es auch heutzutage noch oder geplant auch in Zukunft Patienten mit Sensorimplantaten geben wird. Ist das realistisch oder ist das eine einmalige, tolle Geschichte gewesen, die man wahrscheinlich aus welchen Gründen auch immer heutzutage nicht mehr realisieren kann?

Prof. Dr. Hendrik Schmidt: Also, ja, wir sind immer noch dran. Wir haben mittlerweile auch unsere Implantate verändert, verbessert. sind mittlerweile auch Temperatursignale oder Sensoren drin, uns über den Temperaturverlauf während es geht, zum Beispiel steigt die Temperatur ja auch in der Hüfte an, geben. Wir können mittlerweile auch Reibung erfassen. Und die ganze Geschichte geht weiter. Also es geht in Richtung Patela. Wir entfernen uns ein Stück weit aus der Hüfte heraus und aus dem Kieken. Aber es geht weiter. Es geht ein bisschen sehr weiter, als es früher der Fall war, weil wir eben auch unsere Forschung finanzieren müssen. Und wie ich ja vorhin so ein bisschen mal dargestellt habe, damals hatten die Wissenschaftler zehn Jahre Zeit, solche Sachen mal zu entwickeln. Heute haben wir maximal drei Jahre dafür Zeit. Und in drei Jahren kann man kaum was hier hinbekommen. Also es geht weiter, es geht aber sehr weiter.

Prof. Dr. Tobias Schulte: Dann eine Frage, wenn jüngere Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sagen, dass sie sich für Biomechanik im Rahmen, im Kontext von Orthopädie und Unfallchirurgie interessieren und da eben sich weiterbilden wollen, was würdest du da empfehlen? Gibt es da besondere, sage ich mal, Literatur, besondere Reviewpapers oder Bücher oder Die Homepage finde ich sehr attraktiv, was ihr gemacht habt, die ist Autoloads. Was würdest du denjenigen empfehlen, die sagen, ich sehe, ich habe ein Defizit im Alltag, ich möchte es besser verstehen, aber ich kann nicht nebenbei Physik studieren. Also was kann man tun?

Prof. Dr. Hendrik Schmidt: Also es gibt hervorragende Bücher. Und wenn man die Zeit hat, auch als Kliniker, der wahrscheinlich einen sehr stressigen Alltag hat, mal noch ein paar Minuten Zeit hat am Tag, zu lesen, dann kann ich sehr alte Bücher empfehlen, weil die Biomechanik hat sich nicht im Wesentlichen verändert. Das ist eine Literatur von Weidung Panjabi. ist im Endeffekt das Biomechanikbuch. Und... Das würde ich durchaus empfehlen und man kann ganz viele Prinzipien dort erkennen. ist dominant für die Wirbelsäule geschrieben, aber das kann man auch alles auf andere Gelenke übertragen, weil es ⁓ Muskeln, ⁓ Diamenten, ⁓ Weichteilstrukturen, Hartstruktur und so weiter geht. Und das ist alles sehr, schön aufgeschlüsselt mit vielen wissenschaftlichen Erkenntnissen und wenig Mathematik dahinter. Also dieses Buch, und es gibt jetzt seit drei Jahren eine neue Ausgabe von Thomas Oxford, der das Oxlend nochmal neu aufgelegt hat mit neueren Erkenntnissen. Also das würde ich heißes empfehlen. Dann gibt es und das vielleicht, es gibt immer so Biomechanik-Kongresse, es zum Beispiel die Tag in zwei Jahren in Berlin. Es gibt aber auch unsere Wirbelsäulen, Kongresse, also wo wir eine Umorbiomechanik machen. Und davor gibt es immer Pre-Kurse. Das heißt, da gibt es Sachen, man in einfacher Art und Weise als junger Doktorand, Doktorand dann mal einen Einblick in unterschiedliche Methodiken bekommt. Man bekommt bisschen Theorie, man bekommt ganz viel Praxis dazu. Das heißt, für all die, interessiert sind, solltet einfach mal auf die Biomechanik... Kongresse schauen, es das Wirt-Kongress, gibt ISB, schon gesagt haben, es gibt auch nationale, deutschsprachigen Biomechanik-Kongress. Und immer den Tag davor, das ist eigentlich der Interessante für Kliniker, die dann immer reinschnuppern wollen, da gibt es dann Prokurse und die sind auch immer sehr stark besucht, weil dann halt doch viele Interesse zeigen und wollen so paar Grundlagen aus Biomechanik bekommen.

Prof. Dr. Tobias Schulte: Dann so eine orientierende Frage, wenn du die Situation im OP dir anschaust, dass sag ich mal als Operateur man zum Beispiel Osteosynthesen durchführt oder auch Prothesen bei Verschleiß oder Frakturproblemen einbaut. Welchen Anteil am gesamt klinischen Erfolg einer OP zum Beispiel würdest du den Implantaten beimessen? Und welchen Anteil würdest du dem biomechanischen Verständnis des Operateurs beimessen im Sinne von auch mit einem schlechten drittklassigen Implantat, jemand der die Biomechanik versteht und weiß, was er genau wie berücksichtigen muss, wird der vielleicht sogar ein besseres gesamtklinisches Ergebnis liefern als jemand, der Hightech Implantaten nutzt, aber von Biomechanik keine Ahnung hat.

Prof. Dr. Hendrik Schmidt: Sehr schöne Frage. Da erinnere ich mich zurück, ist auch mittlerweile 10, 15 Jahre her. Da hat der Professor Morlock aus Hamburg Biomechaniker, täglich und über Jahre hinweg Implantate, unterschiedliche Implantate, hat alle Implantate im Endeffekt jemals auf seinem Tisch. Der hat einen Vortrag gehalten und der meinte dann am Ende in der Diskussion, Es liegt nicht mehr an Technik, liegt nur noch an den Ärzten. Erfolg oder nicht Erfolg. Damit hatte er große Stöhnen hervorgerufen im Saal. Das war bisschen provokativ. Ich würde das jetzt nicht so untersprechen. Aber die Technik ist mittlerweile sehr feingeblieben. Was wir aber sehen ist, dass man zum Teil millimetergenau arbeiten muss, ⁓ die Technik auch 100 Prozent auszukitzeln. Und das kann man oft eben nicht gewährleisten. Unter in vivo, unter all den operativen Bedingungen. Das heißt, wir berechnen im Vorfeld mit viel Mathematik Implantate und sagen dann, die müssen genau an Punkt x, y auf Millimeter genau platziert werden. Dann haben sie gegenüber allen anderen Implantaten einen Vorteil.

Prof. Dr. Tobias Schulte: Hm.

Prof. Dr. Hendrik Schmidt: So schön die Biomechanik ist, kann kein Mensch bei zahlreichen Patienten nachempfinden und entsprechend implantieren. Das heißt, ist ein Wechselspiel, glaube ich, aus dem Kliniker und dem Biomechaniker. Und jetzt würde ich tatsächlich das Herrn Warlock damals, das Statement umdrehen und würde sagen, die Biomechanik heute, die muss so stark werden, dass sie robust behergeben werden. Das heißt also nicht nur für den Millimeterfall oder Implantate generiert, sondern tatsächlich ein robustes Implantat generiert, was man auf Millimeter daneben setzen kann. Das ist ein Faktor zwischen beiden und ich glaube, wir belasten es bei 15. Die Technik stimmt. der Implanteur bestimmt und dann sind die ganzen Sachen schon. Aber Moment, es gibt auch Drittensfaktor in der Patientin und da kann die Implantation super aussehen. Am Ende funktioniert es, weil die Patientin das nicht kann. Also es kommt auch noch diese dritte Faktor im Unterfällen und das sehen wir eben auch bei uns in zahlreichen Fällen.

Prof. Dr. Tobias Schulte: Hm. Wir hatten heute Morgen kurz darüber gesprochen, die Möglichkeit aus Bewegungsanalyse-Daten, Stichwort Prä-Demo, aus rein kinematischen Daten Kräfte zu vermessen oder zu berechnen, die in Gelenken oder in Knochenstrukturen auftreten. Wie solide ist das aus deiner Sicht? Wenn man sagt, man hat man, beobachtet jemanden, man vermisst jemanden kinematisch, ⁓ dann zu sagen, wie und die Kraft wirkt, zum Beispiel im Knie oder im Sprunggelenk.

Prof. Dr. Hendrik Schmidt: Und Ja, ist sehr schwierig. Ich habe ja ein Diagramm gezeigt während des Vortrages, wo ich mal so fünf Patienten nebeneinander gestellt habe. Und bei alle fünf Patienten haben sichtbar eine ähnliche Kinematik ausgeführt. Das heißt also, ein super valides System wie Baikon mit hochspezellen Kameraden würde jetzt keinen Wahnsinnsunterschied erfahren. Aber die Belastung... im Körper, die war ⁓ 1000 Minuten unterschiedlich. heißt, was wir von außen sehen, was wir tatsächlich innen machen, ist ein Riesenunterschied. Ich bin auch immer träumig angegangen und dachte, aus Kinematik macht Belastung. heute sagen, zum heutigen Zeitpunkt funktioniert noch nicht. Wir brauchen noch viel mehr Daten, viel mehr Belastungsdaten, viel mehr kinematikdaten und damit noch in naher zukunft aber rein aus der kinematik ohne das material zu kennen ohne zu wissen wie innere bewegungsabgäufe zusammenspielt zwischen muskel und passiven struktur ligamente und was sich alles im körper funktioniert wie und so weiter kann ich kann ich nicht machen wir haben mal einen patienten

Prof. Dr. Tobias Schulte: Hmm...

Prof. Dr. Hendrik Schmidt: Die Spiele haben wir öfters gemacht. haben einen Patenten gebeten, den hinzustellen, still zu schicken und einfach Muskeln anzuspannen. Ohne eine sichtbare Kinematik. Und er hat es geschafft, die Belastung in der Vorbesiegerin in 150 Minuten zu erhöhen, ohne dass er sich bevölgt. Das heißt also, Belastung ist abhängig von einer Kinematik. Aber wir sind heute, zum heutigen Tag noch nicht fähig, Sivalide in eine Belastung zu übersetzen.

Prof. Dr. Tobias Schulte: Ja, willst du in dem Zusammenhang noch mal was zu finiten Elementenanalysen sagen? Da hatten wir heute Morgen kurz darüber gesprochen, dass wir als, sag mal, einfache Kliniker ja immer sehr beeindruckt sind, vor allem auch, weil wir so viele Sachen gar im Background verstehen, von FE-Studien, wo man dann sieht, dass bestimmte Belastungsspitzen oder eben gegenteiliges Auftritt, was uns dann leiten soll, um gewisse Dinge in den Alltag zu bringen. Wie zuverlässig sind diese FE-Modelle und wo ist da Vorsicht geboten, wenn man jetzt als einfacher Kliniker solche Studien vorgelegt bekommt, interpretieren soll? Ist das immer, sag ich mal, der weise letzte Schluss oder gibt es da Dinge, auf die wir auch als Kliniker achten müssen, wenn wir so etwas interpretieren wollen?

Prof. Dr. Hendrik Schmidt: Auch eine sehr wichtige Frage. Ich bin Associated Editor bei John of Balmikönigs. Ich da ein paar Daten im Kopf. Nur mal für dieses Publikum. 60 % aller finiten Elemente an Analyse studiert werden von John of Balmikönigs. Das zeigt, wie gut sie tatsächlich sind. oft eben nicht gut und bunte Bilder, man soll sich auf keinen Fall von bunten Bildern auch etwas vormachen lassen. Woran ist momentan bei so allgemeinfinite Elemente mitgebucht? Hardware ist die Validität. Und das würde ich auch als Kliniker sofort, wenn ich ein buntes Bild sehe, würde ich den Menschen, der das erstellt hat, fragen, für was ist dein Modell eigentlich valider? Und kann ich dieses Ergebnis, was ich hier sehe, tatsächlich mal Hand tragen? Und dann wird das Ganze schon bisschen schwächer, das Ergebnis. Weil das eben oft der Fall ist, ja, das so ein finite Elemente-Modell aus einem Material, aus einem kompositären Struktur, wie auch immer, dann wurde eben mal eine Belastung draufgegeben und dann eine Spannung ermittelt und das soll jetzt repräsentativ alle...

Prof. Dr. Tobias Schulte: Ja.

Prof. Dr. Hendrik Schmidt: Menschen sein. ist nicht der Fall. Also wir sind äußerst variabel, wir sind individuell und wir verhalten uns alle ein Stück weit verlängert und machen auf jeden Grund in Berlin sehr umfangreiche FD- und generelle Summulationsstudien, in denen wir mindestens 100, sogar 1000 Leute berechnen. Da haben wir mittlerweile Modelle entwickelt, die schnell sind, um so etwas wie möglichen. Man muss sich immer die Frage stellen, würde ich einer klinisch, also ein Patient trauen, das Ergebnis eines Patienten trauen oder einer Narrohmessung oder einer zellulären Studie, wo n gleich eins ist, da würden jetzt alle sagen nein. Und bei FEM nur weil sie bunte Bilder produziert und trotzdem am Ende n gleich eins. Und daher wäre ich massiv vorsichtig bei solchen Sachen. Und vielleicht noch das letzte. Eine FIM muss eben auch realistische Randbedingungen, also Kräfte, und man muss es auch festhalten, ganze System. Und wie wir vorhin gerade gesehen haben, wo komme ich denn die kräftigen Kräfte her? Wenn ich aus den Patienten, aber wir sind halt heute noch nicht so weit, diese Kräfte tatsächlich im Figo zu erfassen, das macht es sehr unglaubwürdig. derzeit mit der FEM. Also die FEM hatte so ein bisschen ihren Höhepunkt in den 90er Jahren. Ich glaube, da haben ganz viele an diese bunten Bilder gesprochen. Schwingt massiv.

Prof. Dr. Tobias Schulte: Ich glaube, dann haben wir die meisten Fragen auch, sage ich mal, beantwortet. Ich denke, wenn wir einfach mitnehmen alle zusammen, dass Biomechanik eine wesentliche Bedeutung in unserem Alltag hat, ob wir wollen oder nicht. Und dass es sich deshalb lohnt, dass wir uns von Zeit zu Zeit mit diesem Thema beschäftigen, ⁓ einfach da ein Grundverständnis zu haben, was wir anwenden können, wirklich in Alltagsentscheidungen. Und wenn wir damit so einen kleinen Anstoß durch diese Veranstaltung gesetzt haben, dann muss ich sagen, dann haben wir das Ziel erreicht. Ja, liebe Kolleginnen und Kollegen, dann mir nur noch, zu bedanken, dass Sie dabei waren. Ich hoffe, es hat Ihnen gefallen und dass Sie auch nächste Woche wieder mit dabei sein werden. Dann wünsche ich Ihnen jetzt einen schönen Abend, eine gute Nacht und eine schöne Restwoche. Bis nächste Woche. Und ein ganz liebes Dankeschön an dich, lieber Henrik, dass du mitgemacht hast. Das war super. Ganz lieben Dank und schöne Grüße an dich nach Berlin.

Prof. Dr. Hendrik Schmidt: Vielen Dank von der einen Seite. War wieder wundervoll.

Prof. Dr. Tobias Schulte: Bis bald, tschüss und auf Wiedersehen.