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Hueter-Volkmann-Gesetz: Das Gesetz der Wachstumsplatten, die Skoliose verursachen

Das Hueter-Volkmann-Gesetz wird verwendet, um den Skoliose-Mechanismus zu beschreiben. Die typische Brustwirbelsäule weist eine physiologische Krümmung auf, die eine Distraktionskraft auf die dorsal gelegene Wirbelsäule und eine Kompressionskraft auf die ventral gelegene Wirbelsäule verursacht.

Die Rotation der Wirbelkörper in der axialen Ebene, die zu einer diskrepanten axialen Belastung zwischen den ventral und dorsal gelegenen Abschnitten der betroffenen Wirbel führt, wird als der erste Schritt im Prozess angesehen, der zu einer ungünstigen Krümmung der Wirbelsäule führt. Diese Diskrepanz äußert sich in einer Verschiebung der Wirbelsäulenkrümmung, die eine Skoliose verursacht. Die ventral gelegene Wirbelsäule wird nun zur konkaven Seite und die dorsal gelegene Wirbelsäule zur konvexen Seite.

Daher verlangsamt sich das Wachstum, wenn Druck auf die vertebralen Wachstumsplatten auf der vordefinierten konkaven Seite der Krümmung ausgeübt wird. Das Wachstum beschleunigt sich hingegen, wenn an der konvexen Seite der Krümmung Zug auf die Wachstumsplatten ausgeübt wird.

Einfach ausgedrückt besagt das Hueter-Volkmann-Gesetz, dass bei einer Krümmung der Wirbelsäule das Wachstum auf der konvexen Seite zunimmt, was zu der als Skoliose bekannten Körperhaltungsstörung führt. Das Gesetz wurde von zwei deutschen Orthopäden, Carl Hueter und Richard von Volkmann, aufgestellt. Lesen Sie also den Artikel weiter, um die verschiedenen Prinzipien des Hueter-Volkmann-Gesetzes und seine Theorie zu verstehen.

Wachstum des jugendlichen Bewegungsapparats

Das jugendliche Bewegungsapparatssystem ist wie eine Spannungs- und Integritätsstruktur (Tensegrity). Unter Tensegrity versteht man die Fähigkeit der Skelettstruktur, eine starre Form zu erzeugen, indem sie über kontinuierliche Zugglieder und diskontinuierliche Druckglieder verfügt. Knochen und Knorpel verlängern die Muskeln, Bänder und Faszien des Kindes, was zu Umformung und Wachstum führt. Die Muskeln müssen sich nicht nur dehnen, sondern auch stärken, um die wachsende Körpermasse und die Hebelwirkung der Arme zu tragen. Wenn dieses Gleichgewicht zwischen Skelett- und Muskelwachstum gestört ist, beginnt die adoleszente idiopathische Skoliose (AIS), die auch als erstes Stadium von Skoliose bezeichnet wird.

Das Alter der Adoleszenz ist durch einen Wachstumsschub sowohl im physiologischen als auch im psychologischen Bereich gekennzeichnet. Die Verzögerung der muskulären Reifung aufgrund einer verminderten Spannkraft kann jedoch zu Haltungsschäden führen.

Das Hueter-Volkmann-Gesetz hilft uns, den Prozess der Störung des Tensegrity-Systems zu verstehen. Die beeinträchtigte axiale Kompression führt zum Wachstum von Platten, die eine Skoliose verursachen und die Knochendichte der Wirbelsäule verringern. In dieser Situation nimmt die Spannung auf die Längsbänder und die Anulusfibrose zu, was zu einer Einschränkung des Umformungsprozesses der Bänder führt. Schließlich führen der erhöhte Druck auf die Anulusfibrose und der eingeschränkte Umformungsprozess der Bänder zu einem differenzierten Wachstum der menschlichen Wirbelsäule.

Differenzielles Wachstum in der menschlichen Wirbelsäule

Unter differenziellem Wachstum versteht man ein langsames und allmähliches Fortschreiten der permanenten Verformung der Wirbelsäule. Dieses mechanische Phänomen entsteht durch die ungleiche Dehnung zweier miteinander verbundener Gewebe. Verschiedene von Medizinern durchgeführte Experimente zeigen, dass das differentielle Wachstum zwar langsam beginnt, sich dann aber exponentiell ausbreitet. Ein von Crijins und Kollegen durchgeführtes Experiment unterstreicht die Wirkung von unpassendem Verbindungsgewebe und Plattenwachstum und nicht von Eulerscher Knickung für das differentielle Wachstum, das zu Skoliose führt.

Ein gerader elastischer Stab, der an seinen Enden zusammengedrückt wird, erfährt eine sofortige mechanische Instabilität, die als Eulersche Knickung bekannt ist. Im Gegensatz dazu ist AIS ein allmählicher Verformungsprozess der Wirbelsäule, der Monate oder sogar Jahre dauern kann, bis er sich manifestiert. Zweitens: Eine gesunde Wirbelsäule besteht aus einer Reihe von Wirbeln. Diese sind durch Bandscheiben und nicht durch elastische Stäbe gelenkig verbunden. Der Bewegungsbereich jedes Wirbelsäulensegments umfasst eine neutrale Zone von mehreren Grad, in der es sich ohne nennenswerten Widerstand beugen kann.

Skelettwachstum und Hormone

Wachstumshormone wie Insulin und Östradiol regulieren das Skelettwachstum des menschlichen Körpers. Aber Wachstum kann auch eine mechanische Kraft sein. Das Hueter-Volkmann-Gesetz besagt, dass das Skelettwachstum ein mechanisches Phänomen ist. Ein erhöhter Druck, der auf eine Wachstumsplatte wirkt, verlangsamt die Knochenbildung, während ein geringerer Druck oder eine geringere Spannung diese beschleunigt. Dieses Phänomen ist beim AIS offensichtlich. Es wird daher angenommen, dass die keilförmige Verformung der Wirbel in den späten Stadien des AIS durch das Hueter-Volkmann-Gesetz verursacht wird.

Jugendliche idiopathische Skoliosepatienten sind im Allgemeinen groß und haben eine geringe Knochendichte und einen niedrigen Body-Mass-Index. Die Knochendichte spielt eine entscheidende Rolle für das Skelettwachstum und ist daher auch mit dem Hueter-Volkmann-Gesetz verbunden. Genetische, endokrine, hormonelle und ernährungsbedingte Faktoren wurden alle mit der Knochendichte in Verbindung gebracht, aber aus mechanischer Sicht zeigt sich, dass AIS-Patienten eine geringere Knochendichte haben als gleichaltrige Kontrollpersonen, und dass sie einer geringeren mechanischen Belastung ausgesetzt sind.

Eine verringerte Muskelmasse und -kraft, die durch veränderte Hormonspiegel oder andere Mechanismen verursacht wird, kann dafür verantwortlich sein. Bemerkenswert ist, dass sich das verstärkte Skelettwachstum sowohl auf die Arme als auch auf die Wirbelsäule auswirkt: Armlänge, Elle und Speiche.

Infolgedessen ist die Muskelmasse bei Skoliosepatienten in der Regel geringer oder verzögert. Anders ausgedrückt: Es besteht ein Ungleichgewicht zwischen dem Skelettwachstum und der Reifung der Muskeln und Bänder. Nach dem Hueter-Volkmann-Gesetz bewirkt eine verminderte Muskelkraft eine geringere Belastung des Skeletts, was wiederum die Knochen- und Knorpelbildung beschleunigt.

Mechanische Regulierung der Wachstumsplattenaktivität

Genetische, vaskuläre, hormonelle und biomechanische Variablen spielen alle eine Rolle bei der komplizierten Regulierung des Wachstums. Unterschiedliche Grade der Chondrozytenhypertrophie in den Wachstumsplatten sind für den Großteil (40-50 %) der Variabilität der Wachstumsrate verantwortlich, während die Matrixsynthese und die Geschwindigkeit der Chondrozytenproliferation den Großteil der restlichen Variabilität ausmachen. Die Geschwindigkeit der Chondrozytenbildung in der proliferativen Zone und die Geschwindigkeit der Chondrozytenexpansion und Matrixsynthese in der hypertrophischen Zone scheinen daher die beiden Hauptfaktoren zu sein, die die Wachstumsgeschwindigkeit beeinflussen.

Unter den AIS-Bedingungen, bei denen die Belastung Spannungen erzeugt, die von den Wachstumsplattenklammern aufgefangen werden, wird das Wachstum letztlich gestoppt. Wachstumsplatten, die fest geklammert sind, werden erheblich und letztlich irreparabel gestört. Es scheint also, dass die Auswirkung der mechanischen Belastung auf das Wachstum mit dem Ausmaß der ausgeübten Spannung korreliert.

Präventionstechniken für differentielles Wachstum in der Wirbelsäule

Nach der differentiellen Wachstumshypothese und dem Hueter-Volkmann-Gesetz wird AIS durch einen übermäßigen intradiskalen Druck ausgelöst und entwickelt. Dies kann nur in klinischen Untersuchungen erforscht werden, da AIS nur Menschen betrifft und es keine geeigneten Tiermodelle gibt. Der Abbau des osmotischen Drucks in stark aufgeblähten Bandscheiben wäre die unmittelbarste Intervention.

Junge Teenager können den intradiskalen Druck auch auf andere Weise abbauen. Eine Theorie besagt, dass unzureichende Muskelkraft der Katalysator für eine verstärkte Entwicklung der Wirbelsäule sein kann. Das Training der Rumpfstabilität könnte daher eine nützliche AIS-Therapiestrategie sein. Eine verbesserte Rumpfstabilität würde auch die Wirbelsäule dehnbarer machen und das Risiko von skoliotischen Anomalien verringern. Es wurden Studien zur Rumpfstabilität durchgeführt, die sich zumindest bei jungen Skoliosepatientinnen als recht wirksam erwiesen haben.

Ein weiterer Ansatz besteht darin, die verschlossenen Bänder zu dehnen, um den intradiskalen Druck zu senken. Mehrere konservative Behandlungen zielen auf die Flexibilität und den Bewegungsumfang der Wirbelsäule ab, aber keine von ihnen zielt auf die Gesundheit der Bandscheiben ab. Übungen können jedoch sowohl für die Lockerung der Bänder als auch für die dynamische Belastung der Bandscheibe hilfreich sein.
Grenzen des Hueter-Volkmann-Gesetzes

Das differentielle Wachstum ist der physikalische Mechanismus für die Entstehung und das Fortschreiten von Skoliose im Frühstadium. Nach dem Hueter-Volkmann-Gesetz sind der intradiskale Druck und die begrenzte Ausdehnung der Längsbänder der Wirbelsäule die wichtigsten Einflussfaktoren für diesen Prozess. Eine verminderte Muskeltätigkeit kann zum Wachstum der Bandscheiben beitragen.

Die zugrundeliegenden Ursachen der Muskelschwäche, die mit dem Hormonspiegel, körperlicher Betätigung oder einer späten Menstruation zusammenhängen können, werden durch die Prinzipien nicht erklärt.

Darüber hinaus lässt das differentielle Wachstum die externen Effekte von AIS wie Wirbelverkeilung und muskuläre Asymmetrie außer Acht. Außerdem ist es offensichtlich, dass sich Skoliose in verschiedenen Krümmungsmustern manifestiert.

Eine Wirbelsäule mit aufgeblähten Bandscheiben kann sich versteifen und die Eigenschaften eines gebogenen elastischen Stabes annehmen. Dies bietet eine überzeugende Alternative zum Konzept des differentiellen Wachstums zum Verständnis der verschiedenen Krümmungsmuster.

Schlussfolgerung

Verschiedene Gruppen von Wissenschaftlern und Physiologen haben das Hueter-Volkmann-Gesetz zur Modulation des Knochenwachstums untersucht. Die Debatte ist jedoch nicht schlüssig. Es handelt sich eher um eine Korrelation als um einen physikalischen Mechanismus von Skoliose. Unterschiedliches Wachstum, Skelettwachstum, Hormone, Knochendichte, Body-Mass-Index, Ernährung und Bandscheibenhöhe sind weitere Faktoren, die sich ebenfalls auf die Haltung der Wirbelsäule auswirken. Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass das Heuter-Volksmann-Gesetz eine wirksame mechanisch-biologische Perspektive darstellt, die Anhaltspunkte für die Entwicklung von Wachstumsplatten liefert, welche Skoliose verursachen.

Das orthopädische Gesetz von Hueter und Volkmann besagt, dass eine höhere mechanische Kompression das Knochenwachstum verlangsamt und eine geringere Belastung es beschleunigt. Oberflächlich betrachtet scheint diese Regel eine einfache Rechtfertigung für die Entwicklung von Skoliose zu sein. Doch wie in den Einschränkungen dargelegt, trägt das Gesetz nicht dazu bei, die verschiedenen Kurvenmuster von Skoliose zu erklären. Die Gesetze von Hueter und Volkmann können, wenn sie den jüngsten Studien und Experimenten gegenübergestellt werden, ein ganzheitlicheres Verständnis der Wachstumsplatten liefern.

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