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Sanfter Knall

Der Airbag, der die Knochen schont

Von Karlhorst Klotz

Wenn Gurtstraffer und Airbag während eines Unfalls zünden, knacken schon mal die Knochen. Ein Fahrzeug, das die Konstitution seiner Passagiere kennt, könnte sie sanfter auffangen. Wissenschaftler entwickeln Airbags, die die Knochendichte ihrer Passagiere messen.

Auch im Inneren knallt es, wenn ein Fahrzeug auf ein Hindernis prallt. In modernen Fahrzeugen bläht eine kontrollierte Explosion den Airbag in wenigen Millisekunden zu voller Größe auf. Der Luftsack dämpft so im Zusammenspiel mit den pyrotechnisch ebenso rasch aktivierten Gurtstraffern die Wucht, mit der die Passagiere nach vorn geschleudert werden.

Längst verhindern Airbags nicht nur den Aufprall auf das Lenkrad, sondern fangen den Beifahrer auf, schützen die Knie oder verhüten als Seiten- sowie Fenster-Airbags den unsanften Kontakt mit seitlichen Fahrzeugteilen in Becken und Kopfhöhe.

Die Landung im Luftkissen hat schon unzählige Menschenleben gerettet und Verletzungen vermieden, bekommt aber nicht allen Passagieren gut. Während die akustischen Begleiterscheinungen im Unfallgeschehen oft untergehen und Pfeiftöne im Ohr meist rasch abklingen, spüren die Insassen die Folgen des Aufpralls noch länger in ihren Knochen: Vor allem Rippen, Brustbein oder Schlüsselbein können brechen, wenn der Kontakt mit Sicherheitsgurten oder Airbags zu heftig ausfällt.

Knochenstruktur hängt vom Alter ab

"Unfallforscher arbeiten meist mit Dummys, die zwar in Größe und Gewicht einem durchschnittlichen Mann entsprechen, vom physikalischen Verhalten her aber eher einem durchtrainierten amerikanischen Marinesoldaten", so Peter Zioupos von der englischen Cranfield University. "Die meisten Passagiere ähneln einem solchen Dummy in Größe, Gewicht und Zustand ihrer Knochen nur wenig."

Die Stärke des Skeletts hängt nicht nur davon ab, ob es sich um einen Mann oder eine Frau handelt, sondern auch vom Alter. Ursache dafür sind Unterschiede in der Knochenstruktur und der Substanz, aus der sie aufgebaut sind. Die stabilsten Knochen weisen etwa 35-Jährige auf. Mit 80 Jahren haben die Knochen eines Menschen im Vergleich dazu deutlich an Masse verloren und etwa 50 Prozent ihrer Fähigkeit eingebüßt, Energie zu absorbieren.

Wenn nun eine ältere Dame oder ein von Osteoporose (Knochenschwund) betroffener Passagier einen Aufprall mit heilen Knochen überstehen soll, müssen die für sie fühlbaren Maximalkräfte niedriger eingestellt sein als bei jungen und gesunden Menschen.

Finger in 15 Sekunden gescannt

"Rund 25 bis 33 Prozent der Auto-Insassen weisen in puncto Skelett eine empfindliche Konstitution auf", weiß Zioupos aus Unfallstatistiken. Was Airbag und Gurte den Knochen der Insassen wirklich zumuten dürfen, lässt sich an ihrer Knochendichte ablesen. Ein entsprechendes Messgerät hat der Forscher unter anderem in Zusammenarbeit mit Nissan im Projekt BOSCOS (Bone Scanning for Occupant Safety) untersucht. Der Knochendichte-Scanner arbeitet mit Ultraschall und misst die Schallgeschwindigkeit in einem Fingerknochen, wenn man einen Finger für etwa 15 Sekunden ins Messfeld hält.

Ins Auto eingebaut, könnte ein solches Messgerät für jeden Passagier individuell ermitteln, wie belastbar seine Knochen sind. In Abhängigkeit davon kann das Sicherheitssystem des Fahrzeugs berechnen, wie kraftvoll Gurtstraffer und Airbags eingesetzt werden dürfen. Ziel ist die optimale Balance: Einerseits muss die Elektronik garantiert vor einem Aufprall auf das Lenkrad oder harte Karosserieteile schützen, auf der anderen Seite aber nach Möglichkeit Knochenfrakturen durch kräftig zupackende Sicherheitsgurte oder zu wuchtig aufgeblasene Airbags vermeiden.

Natürlich gehen Unfälle dank Airbag und Gurt schon heute in vielen Fällen glimpflicher ab als ohne Rückhaltesysteme. Teilweise sind zweistufige Airbags eingebaut, die je nach Schwere des Unfalls eingesetzt werden. Die Messung der Knochendichte ermöglicht zusätzlich aber eine präzise Dosierung der Rückhaltekräfte. "Etwa in drei Prozent der Unfälle könnten die Passagiere deutlich von einem solchen System profitieren", schätzt Zioupos.

Außer dem Department of Materials and Medical Sciences der Cranfield University und dem Nissan Technical Centre Europe (NTCE) arbeiteten unter der Leitung des Cranfield Impact Centre (CIC) vier weitere Partner seit drei Jahren an dem Projekt, darunter Hersteller von Rückhaltesystemen. "Wir verhandeln derzeit über eine Fortsetzung der Arbeiten, um etwa herauszufinden, wie man von den Knochendichtewerten zu präzisen Vorhersagen für die Steuerung der Sicherheitsgurte kommt", so Roger Hardy, technischer Leiter des CIC, der bisherige Erkenntnisse am 23. September auf einer internationalen Konferenz präsentiert. In kommerziell erhältlichen Fahrzeugen werde ein Knochendichte-Scanner wohl frühestens in etwa fünf Jahren erhältlich sein.