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Dreidimensionale Finite-Element-Modellierung der Halsmuskulatur zur Simulation realistischer Wechselwirkungen zwischen Kiefer- und Halsmuskulatur

Dreidimensionale Finite-Element-Modellierung der Halsmuskulatur zur Simulation realistischer Wechselwirkungen zwischen Kiefer- und Halsmuskulatur
Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Christopher Fingerhut
Dipl.-Ing. Bastian Krüger
Prof. Dr.-Ing. Karl Schweizerhof

Förderung:

Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

Projektbeschreibung

Epidemiologische Studien zeigen, dass muskuloskelettale Schmerzen im Kiefer- und Gesichtsbereich (Myoarthropathien [MAP]) mit zunehmender Dauer der Beschwerden auch den Hals- und Nackenbereich (HWS) erfassen. Die Ausbreitung der Schmerzen wird mit durch Studien konsistent belegten biomechanischen Risikofaktoren (z.B. Zähneknirschen und Kieferpressen) in Verbindung gebracht, die im Kausystem ihren Ursprung haben. Für die Richtigkeit dieser Annahme liegen allerdings bis dato keine überzeugenden Belege aus kraftkontrollierten experimentellen Studien und validierten biomechanischen Modellen vor.
Im Projekt soll das in Vorprojekten bereits erarbeitete, durch die Kaumuskulatur ergänzte knöcherne Modell des Unter- und des Oberkiefers auf realistische Weise um die komplette knöcherne und muskuläre Struktur der Halswirbelsäule ergänzt werden. Dabei entsteht ein dreidimensionales Volumenmodell, mit welchem sich bei realen Belastungen des Kausystems die synchron in der Halswirbelsäule auftretenden Belastungszustände realistisch simulieren lassen. Dieses Modell wird eine Reihe von Parametern enthalten, welche durch gezielte klinisch-experimentelle Untersuchungen verifiziert werden müssen.
In einem klinisch-experimentellen Modell sollen bei Probanden die neuromuskulären Wechselwirkungen zwischen Kausystem und HWS elektromyographisch untersucht werden. Hierzu sollen a) mit intraoralen Kraftmessvorrichtungen unter Feedback-Kontrolle gezielt Kraftvektoren erzeugt werden, wie sie bei statischen und quasistatischen Belastungen des Kausystems auftreten und b) das dabei entwickelte Kokontraktionsverhalten der HWS Muskulatur untersucht werden. Die hierbei aus einem breiten asymptomatischen Probandengut gewonnenen Parameter sollen nach der Umsetzung in ein FE-Modell und der Validierung des Modells dazu dienen, zum einen Belastungszustände der HWS realistisch zu beschreiben und zum andern sowohl „normale“ als auch prospektiv pathogene Beanspruchungen der Muskulatur zu simulieren. Somatosensorische Tests sollen dabei valide Daten für Reizschwellen der Muskulatur unter verschiedenen Belastungszuständen liefern, um so für die Adjustierung der biomechanischen Simulationen geeignete Gewichtungsparameter für die Belastbarkeit der unterschiedlichen Muskelgruppen zu erhalten. Ein grundlegend tieferes Verständnis der funktionellen Wechselwirkungen zwischen Kauapparat und HWS soll letzten Endes dazu beitragen, erfolgreichere therapeutische Interventionsstrategien zur Behandlung überlastungsbedingter myofaszialer Schmerzsyndrome zu entwickeln.