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Auch Astronauten haben 'Osteoporose'

Diagnose Knochenschwund.
Ursache: zu wenig Belastung.

Können Astronauten Osteoporose haben? Im Prinzip ja, auch wenn es sich dabei nicht um exakt die Form von postmenopausaler Osteoporose handelt, wie wir sie bei Frauen nach der Menopause kennen. Es ist die Ausprägung von Knochenschwund und abnehmender Knochenmasse bzw. Knochendichte, deren Ursprünge bereits das » Wolff'sche Gesetz, eine der grundlegenden Regeln der Orthopädie, beschreibt: Der Knochen passt sich an die Anforderungen an - erfährt der Knochen zu wenig Belastung, bildet er sich zurück. Und Schwerelosigkeit bedeutet zu wenig Belastung - und in der Folge das, was wir unter Osteoporose kennen.

Osteoporose und Astronauten NASA

Osteoporose und NASA

Osteoporose und NASA

Schon relativ früh und zu Beginn der Weltraummissionen hat man abnehmende Muskelmasse bzw. -kraft sowie abnehmende Knochenmasse bzw. -dichte wurde bei Astronauten nach einem längeren Aufenthalt im Weltraum festgestellt. Eine Folge der Schwerelosigkeit. Mit genau den gleichen Konsequenzen, wie sie bei älteren Menschen oder von Osteoporose betroffenen drohen.

Diese Probleme kamen erstmals in den 80er-Jahren zur Sprache und stellten die Weltraummedizin vor eine große Herausforderung. Federführend auf dem Weg zur Lösung dieser Herausforderung war die amerikanische Weltraumbehörde NASA. Denn es ging um die Gesundheit ihrer Astronauten und um die anstehenden Aktivitäten der NASA im nächsten Jahrzehnt: Die Raumflüge zu dieser Zeit, auch zum Mond, dauerten meist nur Tage oder wenige Wochen, aber der Blick richtete sich auf den Mars.

Und damit war ein Aufenthalt in der Schwerelosigkeit nicht nur von wenigen Wochen geplant, sondern von Monaten. Gleiches galt für den längeren Aufenthalt in einer großen Raumstation, später bekannt geworden unter dem Namen ISS.

Osteoporose - auch ein Problem der Schwerelosigkeit

Die Weltraummediziner mussten die Astronauten auf eine Langzeitmission vorbereiten. Und sie mussten einen Weg finden, Knochen und Muskulatur stark und kräftig zu erhalten. Mehr noch: Die physischen und psychischen Anforderungen an Astronauten auf Weltraummissionen in der Schwerelosigkeit sind extrem hoch, da wollte man so wenig Risiko wie möglich eingehen. Zwei Aspekte beschreiben maßgeblich, welche Anforderungen gestellt wurden: Stabilität der Knochen und eine Therapie, die ohne Medikamente auskommt.

Astronauten haben in der Schwerelosigkeit einen deutlichen Verlust an Muskel- und Knochensubstanz. Der Verlust an Knochenmasse bzw. -dichte kann bis zu 20% pro Jahr betragen, das entspricht etwa dem 10-fachen einer ausgeprägten, unbehandelten Osteoporose auf der Erde. Die bekannten Beobachtungen zeigten die schädigenden physischen Effekte mangelnder Belastung, verursacht durch die Schwerelosigkeit. Besondere Sorgen machten aber vor allem die hohen Verluste in relativ kurzer Zeit.

Krankheitseffekte, die von der Erde her bekannt waren, verliefen mit vielfacher Geschwindigkeit und, auch das kann man sagen, entsprachen dem, was wir als Alterungsprozess erleben.

Zum Vergleich: Von Osteoporose betroffene Frauen, die unbehandelt bleiben, können rund 1,5% Knochenmasse in der LWS, an der Hüfte oder am Oberschenkelhals innerhalb eines Jahres verlieren. Ein Astronaut dagegen den gleichen Wert in einem einzigen Monat. Und nun stellen Sie sich einen Astronauten auf dem Mars mit einem gebrochenen Oberschenkelhals vor...

Der zweite Aspekt: Astronauten sollen keine Medikamente einnehmen (oder so wenig wie möglich). Eine medikamentöse Therapie, auch eine zum Knochenaufbau bzw. zur Verminderung des Abbaus, belastet zumeist auch den physischen Zustand. Man wollte keine Medikamente, um die Astronauten zu schonen, auch weil die Nebenwirkungen unklar und risikobehaftet waren. Man wollte eine Lösung die natürlich, sicher, gefahrlos und wirksam ist.

Vibrationstraining für Astronauten

Die amerikanische Weltraumbehörde NASA spielt in der Forschung und Entwicklung der Low Intensity Vibration  eine entscheidende Rolle. Zusammen mit führenden Medizinern und Biomechanikern musste ein Konzept entwickelt werden, welches sichere Ergebnisse liefern und sich risikolos einsetzten lassen sollte. Und die NASA koordinierte alle Forschungsaufgaben über viel Jahre hinweg.

Prof. Dr. Clinton Rubin leitete das NASA Vibe Projekt, genauer die Untersuchung: A Low-Intensity Mechanical Countermeasure to Prohibit Osteoporosis in Astronauts During Long-Term Spaceflight » NASA. Diese und weitere NASA Vibrationsstudien zielten bei Experimenten darauf ab, die Problematik von Verlusten an Knochensubstanz und Muskulatur zu überwinden.

Die Erforschung der zellulären Effekte und Mechanismen sollte einen Lösungsansatz bringen, der den Bewegungsapparat in seiner Aufgabe unterstützt - nämlich die Knochensubstanz zu erhalten und Mobilität, Muskelstärke und Balance zu gewährleisten. Die anfängliche Forschung (1990-2000) arbeitete noch mit Tieren (ihnen ist nicht geschehen) und fokussierte schnell auf spezifische und gering-intensiv Belastungsimpulse. Das waren Bewegungen mit kleinen Kraftspitzen und in hoher Wiederholung - Impulse in Richtung der Knochen und Muskeln. Der nächste Schritt galt der Entwicklung eines Therapiegerätes und der Umsetzung der Therapie auf den Menschen. Wiederum gefolgt von weiteren Untersuchungen, Studien, Verbesserungen und erneuten Umsetzungen. Ein Prozess über viele Jahre und mit vielen Schritten. Das Ergebnis: eine Vibrationsplattform auf der man steht und die die Impulse an die Knochen übermittelt. Und zwar diese speziellen, niedrig-intensiven Impulse, die Zellen aktivieren und die somit zum Erhalt bzw. Aufbau der Knochen und Muskeln beitragen.

Vibrationstraining mit Marodyne LIV

Natürlich war man sich relativ schnell bewusst, dass eine solche Therapie nicht nur Astronauten sondern auch älteren Menschen und vor allem den Osteoporose-Betroffenen (und denen die Vorbeugen wollten) zugutekommen könnte. Auf den Punkt bezüglich der verminderten Knochendichte hat es Julie Robinson gebracht, eine NASA-Wissenschaftlerin am Johnson-Weltraumzentrum in Houston: "Der Erfolg bemannter Forschungsmissionen hängt davon ab, Gegenmaßnahmen für diese Effekte zu finden. Es gibt bedeutende Synergien zwischen der Osteoporose-Forschung auf der Erde und den Knochenstudien an Astronauten. Die Forschungsgebiete ergänzen einander" (Quelle: www.raumfahrer.net/news).

Bekannt wurde später auch die Aussage 'was für die Astronauten die Schwerelosigkeit ist, das ist für uns auf der Erde das Alter'. Hier treffen sich die Weltraummedizin und die Therapie mit LIV - Low Intensity Vibration. Die Technik, die Verfahren und damit verbunden auch die medizinischen Ergebnisse, einst entwickelt für Astronauten, wurden immer weiter verfeinert und immer wieder neuen Studien unterzogen. Und für den alltäglichen Gebrauch überarbeitet. Über mehr als 20 Jahre hinweg. Das Ergebnis: Marodyne LIV.

Astronauten und Osteoporose

NASA Astronauten Osteoporose

Haben Astronauten Osteoporose? Warum die Weltraumbehörde NASA die Entwicklung dieser Vibrationstherapie gefördert hat. Was ältere Menschen und Astronauten verbindet. Und warum bei Astronauten die Knochen an Masse und Dichte verlieren... » mehr