Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir...
Transcript of Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir...
![Page 1: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/1.jpg)
Gesund schüttelnWas Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können.
Prof. Dr. Ralph Müller
Institut für Biomechanik, ETH Zürich
Prof. Dr. Ralph Müller
![Page 2: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/2.jpg)
Ausgangslage
Demografie Stetig steigende Lebenserwartung Mehr altersbedingte Krankheiten und körperliche Beeinträchtigungen
Technischer Fortschritt Biologischen Prozesse des Älterwerdens wissenschaftlich besser
verstanden Bessere Diagnosemethoden und therapeutische Technologien
Anspruch der Bevölkerung Länger gesunder leben
2Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller
![Page 3: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/3.jpg)
Das Problem
Osteoporose (Knochenschwund) ist eine Krankheit, die sich durch eine tiefe Knochenmasse und mikrostrukturelle Veränderung in der Knochenarchitektur auszeichnet
Ein Drittel der Frauen älter als 65 Jahre sind von der Krankheit betroffen
Verursachte im Jahr 2004 alleine in den USA Gesundheitskosten von rund 18 Mia. Dollar
2000-2010 wurde von der WHO zum „Jahrzehnt der Knochen und Gelenke” ausgerufen
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 3
![Page 4: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/4.jpg)
Wirbelkörperfraktur
Hüftfraktur
Vorderarmfraktur
Quelle: NOF 2004
Osteoporotische Frakturen
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 4
![Page 5: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/5.jpg)
Osteoporose – Die stille Krankheit
Das Risiko einer 50-jährigen Frau an einer Hüftfraktur zu sterben, ist gleich gross wie das Risiko an Brustkrebs und viermal grösser als das Risiko an Gebärmutterkrebs zu sterben.
– Hüftfraktur: 2.8%
– Brustkrebs: 2.8%
– Gebärmutterkrebs: 0.7%
Cummings et al; Arch Intern Med; 1989
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 5
![Page 6: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/6.jpg)
Wirbelkörper
Gesund Osteoporotisch
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 6
![Page 7: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/7.jpg)
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 7
![Page 8: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/8.jpg)
Versagen der Elemente
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 8
![Page 9: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/9.jpg)
Haarrisse
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 9
![Page 10: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/10.jpg)
Blutgefässe und Zellen
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 10
![Page 11: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/11.jpg)
Blutgefässe und Haarrisse
B6 C3HScience City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 11
![Page 12: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/12.jpg)
Können wir Osteoporose stoppen?Können wir Frakturen verhindern?
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 12
![Page 13: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/13.jpg)
MüllerOsteoporos. Int., 2005
Modellierung der Osteoporose
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 13
![Page 14: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/14.jpg)
Kno
chen
dich
te (%
)
10
12
14
16
18
20
50 60 70 80
Alter (Jahre)
Therapie Post-Menopause
Therapie Peri-Menopause
Keine Therapie
Therapie mit Bisphosphonat
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 14
![Page 15: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/15.jpg)
64-jährige FraumicroCT am Anfang
2 mm
67-jährige FraumicroCT nach PTH Behandlung
Dempster et al, JBMR, 16:2001Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 15
![Page 16: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/16.jpg)
Wie sieht es aus mit mechanischen Kräften?
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 16
![Page 17: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/17.jpg)
Wolffsches Gesetz
Julius Wolff, Berliner Chirurg und Anatom, propagierte 1892 Knochen baut sich auf und nimmt an Festigkeit zu wenn er belastet wird Wird der Knochen hingegen nicht oder nur wenig belastet baut er sich ab
Beispiele Schlagarm der Tennisspieler Gewichtheber/Krafttraining Astronauten
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 17
![Page 18: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/18.jpg)
Schafe auf Vibrationsplatte
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 18
![Page 19: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/19.jpg)
Knochenadaptation im Schaf
Control Experimental
Rubin et al, JBMR, 2002Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 19
![Page 20: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/20.jpg)
Kortikaler Knochen
Trabekulärer Knochen
Experimentelles in vivo Modell
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 20
![Page 21: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/21.jpg)
Knochen reagiert und adaptiert sich
B6 Kontrolle B6 Belastet (4 N)0.5 mm
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 21
![Page 22: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/22.jpg)
Einfluss der mechanischen Belastung auf Knochen
Woche Woche Woche
Dichte (%) Dicke (μm) Anzahl (1/mm)
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 22
![Page 23: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/23.jpg)
In vivo Mikro-Bildgebung
Woche 0Woche 1Woche 2Woche 3Woche 4 Differenzbild
Neuer Knochen
Resorbierter Knochen
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 23
![Page 24: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/24.jpg)
8N 0N
Vergleich zwischen belasteten und unbelasteten Tieren
Neuer Knochen
Resorbierter Knochen
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 24
![Page 25: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/25.jpg)
Mechanostat Theorie [Frost, 1960]
Hohe Dehnung → Bildung von neuem Knochen
Kleine Dehnung → Resorption von Knochen
Intermediäre Dehnung → „lazy zone“
source: www.wikipedia.org
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 25
![Page 26: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/26.jpg)
Zusammenhang zwischen Knochenbildung und Mechanik
■ neu
■ resorbiert
2.4 kPa
1.2 kPa
SED
micro-CT FE
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 26
![Page 27: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/27.jpg)
Zusammenhang zwischen Knochenbildung und Mechanik
■ neu
■ resorbiert
■ konstant
■ Kortikal
2.4 kPa
1.2 kPa
SED
micro-CT FE
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 27
![Page 28: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/28.jpg)
Zusammenhang zwischen Knochenbildung und Mechanik
2.4 kPa
1.2 kPa
SED
micro-CT FE
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 28
![Page 29: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/29.jpg)
Comparison of experiment and simulation
2.4 kPa
1.2 kPa
SED
micro-CT FE
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 29
![Page 30: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/30.jpg)
* ** Dichte (%)
Woche
Zusammenhang zwischen Knochenbildung und Mechanik
* p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001
neuerKnochen
konst.Knochen
resorbierterKnochen
week 1
** ***
week 2
** ***
week 3
* ***
Woche 4
Mechanisches Signal (%)
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 30
![Page 31: Gesund schütteln · 2012. 5. 22. · Gesund schütteln Was Knochen zum Wachsen bringt und was wir mit diesem Wissen anfangen können. Prof. Dr. Ralph Müller Institut für Biomechanik,](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022051603/5fed2ec137a82a6e2a6bb86a/html5/thumbnails/31.jpg)
Gesund schütteln im Mensch?
http://www.power-plate.ch
Science City, 14.11.2010 Prof. Dr. Ralph Müller 31