Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Früherkennung von Osteoporose verbessern

02.07.2008
Forscher der ETH Zürich und des IBM Forschungslabors in Rüschlikon haben mit Hilfe eines Blue-Gene-Supercomputers von IBM die bisher umfassendste Simulation von menschlichen Knochenstrukturen durchgeführt. Die Simulation ist wichtig für die Entwicklung von besseren medizinischen Geräten zur Früherkennung und Behandlung von Osteoporose.

Osteoporose ist die häufigste Knochenkrankheit. Sie wird heute durch die Messung von Knochendichte und -masse mithilfe spezieller Röntgen- oder Computertomografieverfahren diagnostiziert.

Studien haben gezeigt, dass diese Verfahren nur bedingt Aufschluss über die tatsächliche Stärke bzw. Schwäche der Knochen geben. Grund hierfür ist deren Aufbau. Knochen sind keine massiven Festkörper. Im Inneren der Knochenwand befindet sich eine schwammartige Struktur. Diese komplexe Mikrostruktur ist hauptsächlich für die Belastbarkeit des Knochens verantwortlich und stellt daher einen präziseren Indikator für die Knochenstärke dar.

Damit man das Forschreiten von Osteoporose so gut wie möglich verhindern kann, ist eine frühzeitige Diagnose entscheidend. Forscher der ETH Zürich und von IBM haben nun ein Verfahren entwickelt, bei dem die Knochendichte gemessen und gleichzeitig die Belastbarkeit der Mikrostrukturen simuliert wird. Im Ergebnis erhalten die Forscher eine genaue Abbildung der Knochenstärke in Abhängigkeit der Belastung. So lässt sich erkennen, an welcher Stelle und mit welcher Belastung der Knochen mit hoher Wahrscheinlichkeit bricht.

... mehr zu:
»Osteoporose

Hilfe für Ärzte

"Dieses Wissen kann Ärzten helfen, frühzeitig geschwächte Knochenregionen zu erkennen oder etwa bei der Behandlung einer bereits erfolgten Fraktur die optimale Stellen zum Befestigen der Schiene zu identifizieren", erklärt Dr. Costas Bekas, Forscher im Bereich Computational Sciences am IBM Labor.

Für die Simulationen haben die Forscher ein 8-Rack-System eines IBM Blue Gene/L Supercomputers genutzt. Durch dessen Leistungsfähigkeit und hohe Skalierbarkeit konnten die Berechnungen für eine 5 x 5 x 5 mm grosse Knochenprobe in nur 20 Minuten durchgeführt werden. Dabei wurden 90 Gigabyte an Daten generiert.

Schnelle Simulationen für komplexe Systeme

"Die Kombination von erhöhter Geschwindigkeit und zunehmender Grösse der Proben wird uns künftig erlauben, medizinisch relevante Fälle in einer akzeptablen Zeit und in beispiellosem Detailgrad zu simulieren", unterstreicht Professor Ralph Müller, Direktor des Instituts für Biomechanik an der ETH Zürich.

Professor Peter Arbenz, Leiter des Instituts für Computational Sciences an der ETH Zürich, betont zudem die wachsende Bedeutung von hochentwickelten numerischen Modellen für die schnelle Lösung bei immer komplexeren Systemen. Hierbei stellt die vorliegende Arbeit einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur Anwendung von solchen Simulationen in der Praxis dar. "Wir befinden uns am Anfang einer vielversprechenden Reise und müssen diese Forschung weiterverfolgen, um das Ziel - der erfolgreiche Einsatz solcher Technologien in der Medizin - zu erreichen", so Arbenz.

In der nächsten Projektphase geht es für die Forschenden von ETH Zürich und IBM darum, das Verfahren zu erweitern und so die tatsächliche Entstehung von Frakturen in individuellen Fällen simulieren zu können - ein weiterer Schritt in der Entwicklung von zuverlässigen und präzisen Methoden zur Früherkennung von Osteoporose in der Praxis.

Originalbeitrag
Die Arbeit mit dem Titel "Extreme Scalability Challenges in Analyses of Human Bone Structures" von Peter Arbenz, Cyril Flaig, Harry van Lenthe, Ralph Müller und Andreas Wirth von der ETH Zürich, sowie Costas Bekas and Alessandro Curioni vom IBM Forschungslabor Zürich, wird am 2. Juli im Rahmen der Fachkonferenz IACM/ECCOMAS 2008 in Venedig, Italien, präsentiert.

Roman Klingler | idw
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch
http://www.cc.ethz.ch/media/picturelibrary/news/osteoporose

Weitere Berichte zu: Osteoporose

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Neueste Methode zur Behandlung undichter Herzklappen am Universitätsklinikum Gießen
26.04.2018 | Universitätsklinikum Gießen und Marburg GmbH

nachricht Bestrahlungserfolg bei Hirntumoren lässt sich mit kombinierter PET/MRT vorhersagen
24.04.2018 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Why we need erasable MRI scans

New technology could allow an MRI contrast agent to 'blink off,' helping doctors diagnose disease

Magnetic resonance imaging, or MRI, is a widely used medical tool for taking pictures of the insides of our body. One way to make MRI scans easier to read is...

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz zur Marktentwicklung von Gigabitnetzen in Deutschland

26.04.2018 | Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Der lange Irrweg der ADP Ribosylierung

26.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Belle II misst die ersten Teilchenkollisionen

26.04.2018 | Physik Astronomie

Anzeichen einer Psychose zeigen sich in den Hirnwindungen

26.04.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics