Jvan Steiner, Digital Media Manager
Alles auf der Erde unterliegt der Schwerkraft, der sogenannten Gravitation. Bei jeder Bewegung müssen wir diese Schwerkraft überwinden. Der menschliche Körper passt sich daher optimal an diese konstante Grösse an.
Wie entstehen Rückenschmerzen bei Astronauten?
Astronauten erfahren in der Schwerelosigkeit diverse Veränderungen ihres Körpers. Diese können Auswirkungen auf ihre Gesundheit haben und deren Leistung beeinträchtigen. Darüber hinaus ist die langfristige Raumfahrt mit einem erhöhten Risiko für einen lumbalen Bandscheibenvorfall (IVD) verbunden. Umgekehrt treten Rückenschmerzen auf der Erde oft auf, wenn die Wirbelsäule eine zusätzliche axiale Belastung tragen muss. Der gemeinsame Nenner dieser Beeinträchtigungen der Wirbelsäulengesundheit könnten die Auswirkungen der Veränderung der Schwerkraft/Belastung auf die Steuerung der Wirbelsäule sein. Die Kontrolle der Wirbelsäule ist ein komplexes System, das von aktiven Strukturen wie Muskeln und Nervensystem und passiven Strukturen wie Gelenken und Bändern abhängt.
Mehr als die Hälfte der Astronauten leidet an Rückenschmerzen, genau wie die Erdbevölkerung.
Die genaue Ursache wie Rückenschmerzen bei Astronauten entstehen, ist noch unbekannt. Obwohl die Veränderung von Schwerkraft/Last die Steuerung der Wirbelsäule beeinflussen sollte, hat dieses Thema in der Forschung wenig Beachtung gefunden. Daher untersucht das Team Gravity die unmittelbaren Auswirkungen der wechselnden Schwerkraft auf die Stabilisationsmechanismen der Wirbelsäule. Ein besseres Verständnis für Stabilisationsmechanismen unter den drei Gravitationsarten «normale Schwerkraft», «Hyperschwerkraft» und «Schwerelosigkeit» könnte ein wichtiger Schritt zur Lösung der Rückenschmerzen-Problematik bei Astronauten sein. Die Messungen wurden in unter allen Gravitationsarten durchgeführt. Zusätzlich hat das Forschungsteam die Aktivität der Muskeln sowie die Formveränderung der lumbalen Wirbelsäule gemessen.
Ein Flug ins All?
Für Untersuchungen in der Schwerelosigkeit muss man nicht wie ein Astronaut ins All fliegen. Dazu haben unsere Forscherinnen und Forscher einen sogenannten Parabelflug absolviert. Dabei fliegt das Flugzeug spezielle Manöver – abwechselnd werden steile Aufstiege und Sinkflüge durchgeführt, sogenannte Parabeln. Daraus resultieren 22 Sekunden Schwerelosigkeit.
Erste provisorische Analysen deuten auf eine Zunahme der Wirbelsäulensteifigkeit bei Schwerelosigkeit hin.
Beim Einleiten des Steigfluges (Parabel) sowie beim Abfangen (Sturzflug) herrscht im Flugzeug eine Hyperschwerkraft (nahezu doppelte Schwere). Die Parabelflüge mit dem Airbus A310 Zero G werden normalerweise in besonderen Flugzonen vor der französischen Küste durchgeführt, entweder über dem Atlantik zwischen der Gironde und der Bretagne oder über dem Mittelmeer.
Messung der Probanden
Die 71. ESA-Parabelflugkampagne mit dem Airbus A310 ZERO-G fand vom 20. bis 24. Mai 2019 in Bordeaux, Frankreich statt. Innerhalb der einzelnen Flüge (insgesamt drei) wurden jeweils 30 Parabeln geflogen. Das ISR-Team war mit sechs Probanden vertreten. Jeweils zwei Probanden wurden während eines Fluges gemessen. Bei allen sechs Probanden konnten die Messungen erfolgreich durchgeführt werden. Erste provisorische Analysen deuten auf eine Zunahme der Wirbelsäulensteifigkeit bei Schwerelosigkeit hin. Zudem zeigte sich eine reduzierte Steifigkeit bei doppelter Schwerkraft. Dies bestätigt Ergebnisse der Single Case Studie des Jahres 2016. Partner dieser Studie waren Balgrist Tec sowie die HSLU Hochschule Luzern.
Balgrist Campus
Am Balgrist Campus wurde erfolgreich der Einfluss einer grossen Last auf die Wirbelsäulensteifigkeit gemessen. Hierfür konnten 100 Probanden rekrutiert werden, die zusätzlich 50% ihres Körpergewichts trugen. Übereinstimmend mit den Ergebnissen aus Bordeaux, zeigt sich auch hier eine verringerte Wirbelsäulensteifigkeit. Diese Resultate deuten darauf hin, dass sich beim Tragen von grossen Lasten die Stabilisationsstrategie der Wirbelsäule ändert. Eine mögliche Erklärung wäre, dass die Last von der Wirbelsäule auf das Becken und die Bauchmuskulatur umgeleitet wird. Sollte dies zutreffen, ist davon auszugehen, dass aus diesen Erkenntnissen ein neues Verständnis für Stabilisationsmechanismen der Wirbelsäule bei grossen Lasten hervorgehen kann.
Über die Forschungsgruppe
Die «Integrative Spinal Research» (ISR-Gruppe) wurde 2016 gegründet und ist der Forschungsarm der Abteilung für Chiropraktische Medizin der Universitätsklinik Balgrist. Das Team betreibt Mikro- und Hypergravitationsforschung mit dem Ziel, die Gesundheit der Wirbelsäule zu verbessern. Die ISR-Gruppe integriert verschiedene Ansätze, um die Mechanismen zu untersuchen, die den akuten und chronischen Rückenschmerzen zugrunde liegen: von der Biomechanik und Schmerzneurophysiologie bis hin zu kortikalen Darstellungen der Wirbelsäule und deren Veränderungen bei wiederkehrenden Schmerzen.
Kontakt
Dr. Jaap Swanenburg
Integrative Wirbelsäulenforschung ISR
E-Mail
+41 44 510 73 82
