Tensegrity (Tensional Integrity)

Um die ligamentäre Aufhängung zu verstehen, ist es wichtig, das Zusammenspiel zwischen Weichteilen wie Bändern und Muskeln und den Strukturelementen des Körpers, den Knochen, zu verstehen. Diese Beziehung wird durch ein Prinzip namens Tensegrity (Tensional Integrity) ausgedrückt.

Tensegrity gilt als biomechanische Grundlage der Struktur von Lebensformen, von Kohlenstoffmolekülen über Zellen bis hin zu Ganzkörpersystemen [1-3] und kann sogar die Umwandlung mechanischer Belastungen in chemische Reaktionen durch Veränderung der Zellform vermitteln, Oberflächenrezeptoren [4, 5]. Flemons [6] entwickelte Tensegrity-Strukturen, die Rumpf, Knie, Fuß, Wirbelsäule, Bandscheibe, Becken und Skelett darstellen. Ein Großteil der führenden Forschungen zur Tensegrität der Zelle wurde von Donald Ingber, einem Gründungsmitglied des Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering an der Harvard University, durchgeführt. Ein weiterer Vordenker ist Dr. Stephen Levin, der zahlreiche Artikel geschrieben hat, die biologische Tensegrität im Bewegungsapparat beschreiben.

Tensegrity basiert auf einem Prinzip, das von einem Studenten von Buckminster Fuller, Kenneth Snelson, entdeckt wurde und es „floating Compression“ nannte. Es kann als Dreiecksstruktur beschrieben werden, die aus stabförmigen Streben (Druckelementen) besteht, die durch Seile (Zugelemente) verbunden sind, bei denen sich die Streben nicht berühren. Die Einheit wird durch die Kabelabschnitte vorgespannt und durch ihre triangulierte Architektur in sicherer Balance gehalten. Einfach ausgedrückt besteht es aus Stöcken, die in einem engen Netz aufgehängt sind, in dem sich die Stöcke nicht berühren. Die vorgespannte Struktur verteilt die Spannung gleichmäßig über sich selbst, indem sie die Druckeinheiten in einem Zuggewebe aufhängt, so daß die an einem Punkt aufgebrachte Spannung gleichmäßig und sofort über die gesamte Struktur verteilt wird. Es gibt keine Hebelarme oder Drehpunkte. Tensegrity wurde als kontinuierliche Spannung mit diskontinuierlicher Kompression beschrieben [7]. Eine Tensegrity-Struktur ist stark, flexibel, leicht, energieeffizient, in jeder Richtung stabil und unabhängig von der Schwerkraft. Die Stabilität hängt nicht von der Stärke einzelner Elemente ab; Stattdessen erhält es seine Stärke durch eine gleichmäßige Spannungsverteilung über die gesamte Struktur, auch auf gegenüberliegenden Seiten [1, 8].

Levin [8-10] wandte die Prinzipien der Tensegrity auf den Körper an und nannte sie Biotensegrity. Er stellte fest, dass die Knochen Kompressionselemente sind, die in einem integrierten Spannungsnetzwerk von Weichteilen, einschließlich Bändern, Muskeln, Knorpel und Bindegewebe, schweben.

1.        Ingber, DE, Die Architektur des Lebens. Sci Am, 1998. 278(1): p. 48-57.

2.        Ingber, DE, Tensegrity I. Zellstruktur und hierarchische Systembiologie. J Cell Sci, 2003. 116 (Pt 7): p. 1157-73.

3.        Wang, N., et al., Mechanisches Verhalten in lebenden Zellen im Einklang mit dem Tensegrity-Modell. Proc Natl Acad Sci USA, 2001. 98(14): p. 7765-70.

4.        Ingber, DE, Tensegrity II. Wie strukturelle Netzwerke zelluläre Informationsverarbeitungsnetzwerke beeinflussen. J Cell Sci, 2003. 116 (Pt 8): p. 1397-408.

5.        Galli, C., et al., Life on the wire: on Tensegrity und Force Balance in Cells. Acta Biomed, 2005. 76(1): p. 5-12.

6.        Flemons, TE Die Geometrie der Anatomie, die Knochen von Tensegrity. [Webseite] 2007; Verfügbar unter: http://www.intensiondesigns.com/geometry_of_anatomy.html.

7.        Fuller, RB, Synergetik. 1975, New York: McMillan.

8.        Levin, SM, Das Kreuzbein im dreidimensionalen Raum. Wirbelsäule: State of the Art Reviews, 1995. 9(2): p. 381-88.

9.        Levin, SM, Ein anderer Zugang zur Mechanik des menschlichen Beckens: Tensegrity, in Movement, Stabilität & Low Back Pain. Die wesentliche Rolle des Beckens., A. Vleeming et al., Editors. 1997, Churchill Livinstone: New York. s. 157-167.

Levin, SM Das Tensegrity-System und das Beckenschmerzsyndrom. beim Dritten über Schmerzen im unteren Rücken und Becken. 1998. Wien, Österreich: EU-Konferenzorganisatoren.