Aus der Natur lernen - die Biomechanik - 1

Frankfurt University of Applied Sciences Aus der Natur lernen - die Biomechanik Teil 1

Die Biomechanik untersucht Verformungen und Bewegungen in biologischen Systemen sowie ihre Funktionen innerhalb des Bewegungsapparates. Dabei liegt der Fokus nicht nur auf dem Menschen, sondern auch auf Tieren und Pflanzen. “Wir können eine Menge aus der Natur lernen.” weiß der Diplom-Biologe Günther Benderoth, wissenschaftlicher Angestellter und Dozent am Labor für Biomechanik der University of Applied Sciences in Frankfurt. Ihm liegen besonders die Erkenntnisse aus der Pflanzenwelt am Herzen. Die Natur kennt eine ganze Reihe von hochwirksamen Strukturen, die sich von den einfachen Strukturen von Menschenhand erzeugter Werkstoffe stark unterscheiden. Holz kann sich durch seine flexiblen Fasern hocheffektiv an Bewegungen anpassen und findet auch bei Belastungen in gewissen Grenzen in seine ursprüngliche Form zurück. Während seines Wachstums schafft es Holz sogar, sich immer wieder seiner Umwelt anzupassen. Und auch im menschlichen Körper wirken Muskeln, Sehnen und Knochen so miteinander, dass ein hochkomplexer Bewegungsapparat entsteht, der vielen Belastungen standhält. Hier spielen jedoch so viele verschiedene individuelle Faktoren eine Rolle, dass auch die über Jahre erprobten Statistiken nur Annäherungswerte geben können, die auf einige Menschen überhaupt nicht zutreffen.” In der Praxis heißt das: Was dem einen Patienten hilft, nützt dem anderen vielleicht gar nichts. Womit der eine ein gutes Leben führt, macht den anderen krank.

Im Labor für Biomechanik hier in Frankfurt gehen Prof. Dr. Armin Huß und sein Team genau dieser Frage nach: Wie können diagnostische Prozesse und medizinische Produkte individualisiert werden? Dabei ist das Thema an sich nicht neu. Bereits im 19. Jahrhundert gab es Anatomen, die die besonderen Strukturen im Knochenbau von Menschen und Tieren erforscht haben. Und Studien über Bewegungsabläufe gab es schon in der Renaissance. Seit rund 35 Jahren wurde die Forschung in der Biomechanik auch um das Weichgewebe ergänzt, denn auch Haut und Blutgefäße halten den Menschen am Laufen. Dies ist eines der Themen, die Dr. Christopher Blase interessieren. Er ist wissenschaftlicher Mitarbeiter hier im Labor für Biomechanik und untersucht gerade die Haut mittels Drucksensoren. “Schon im Namen ‘Binde- und Stützgewebe’ kann man ja ablesen, dass die Haut ein wichtiger Teil der Biomechanik ist.”

Seit den 1990er-Jahren werden die Bildgebungsverfahren und die Simulationsmethoden dank der Computer immer besser, – die medizinische Forschung kann sich nun auf Simulationen stützen, die viele Vorteile mit sich bringen: Sie sind nicht invasiv, sie stehen problemlos zur Verfügung und lassen sich leichter untersuchen als ein Körperteil an einem Menschen.

In der praktischen Anwendung trägt die Biomechanik also viel dazu bei, dass die Diagnostik immer präziser und effektiver wird. Diese Forschung führt auch in der Herstellung zum Beispiel von hocheffizienten Gelenkprothesen oder individuell angepassten Stents zu immer weiteren Verbesserungen. Denn je schonender einem Patienten so ein Ersatzteil eingesetzt wird, desto besser ist das für den Organismus. Auch in das erweiterte Umfeld des Körpers greift die Biomechanik ein, um den Patienten so viel Komfort und Gesundheit wie möglich zu verschaffen. „Matratzen haben ja auch eine Wechselwirkung mit dem Körper“, erzählt Günther Benderoth und verweist auf Liegegeschwüre: in der Pflege ein leider wohl bekanntes Thema. Können sich Patienten nicht selbst drehen, wird im Unterhautgewebe die Blutzufuhr abgeschnitten und die schmerzhaften Geschwüre entstehen. Deshalb hat man hier im Labor für Biomechanik auch an Matratzen geforscht, die dieses Problem minimieren können. Und die zukünftigen Möglichkeiten sind unendlich: Knochenwachstum, Materialbeschreibung von biologischen Geweben, – Prof. Huß lacht: „Ich glaube, in den nächsten 100 Jahren gehen uns die Forschungsthemen nicht aus!“

19.06.2023