Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wissen über das durchschnittliche Skelett verbessert chirurgische Eingriffe

23.10.2007
Berner Forschergruppe nutzt statistische Modelle für medizinische Bildgebung

In der Orthopädie hängt die Qualität chirurgischer Eingriffe stark davon ab, wie präzise Form und Position geschädigter Knochen gescannt werden können.

Forschende der Universität Bern setzen dabei nun auf statistische Modelle zur Ermittlung des durchschnittlichen Skeletts bestimmter Personengruppen. Der neue, im Rahmen des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) Co-Me entwickelte Ansatz könnte Strahlenbelastung und Kosten bei vielen Operationen senken.

Operationen am menschlichen Bewegungsapparat sind durch das Aufkommen der computerassistierten Navigationschirurgie in den letzten Jahren zunehmend präziser geworden.

... mehr zu:
»Implantat

Knochenschienen oder -platten, aber auch Implantate und Prothesen können mit Hilfe dreidimensionaler Bildgebung zunehmend minimal invasiv und damit für die Patienten schonender eingesetzt werden. Diese sogenannte Schlüsselloch-Chirurgie vermeidet grosse Einschnitte. Dadurch verkürzt sich die Rehabilitationszeit, und Revisionsoperationen werden seltener notwendig. Beide Punkte helfen, die Kosten im Gesundheitswesen zu reduzieren.

Bildgebung und Computernavigation im Operationssaal sind allerdings technisch aufwändig und teuer, so dass sie derzeit nur in top-modernen Kliniken zum Einsatz kommen. Zudem sind dreidimensionale OP-Scanverfahren wie die Computertomographie mit einer nicht unerheblichen Strahlenbelastung und signifikanten Mehrkosten verbunden. Diesem Problemkreis widmet sich im Rahmen des NFS Co-Me eine Forschergruppe des Instituts für Chirurgische Technologie und Biomechanik am MEM Forschungszentrum der Universität Bern. Das Team unter der Leitung von Dr. Miguel Gonzalez Ballester wendet Methoden der Statistik und Modellrechnung an, um Chirurgen mit relativ geringem technischem Aufwand präzise Angaben über die Skelettformen von Patienten zu liefern.

Charakteristische Skeletteigenschaften ermitteln

Auf der Basis umfangreicher Sammlungen von Röntgenbildern und anderen medizinischen Scanverfahren ist es den Forschern gelungen, aus der Summe der Bilder durchschnittliche Knochenformen für bestimmte Personengruppen zu bestimmen. Dieses statistische Ausmitteln charakteristischer Skeletteigenschaften funktioniert am besten innerhalb von Ethnien, da sich verschiedene ethnische Gruppen (z.B. Menschen ostasiatischen Ursprungs oder Kaukasier) in Körpergrösse und Ausformung sowie Stärke des Knochenbaus voneinander unterscheiden. Das Resultat der Auswertungen liefert nicht nur Angaben über ein durchschnittliches Skelett, sondern vor allem auch wertvolle Informationen über typische anatomische Variationen, denen Chirurgen im OP-Alltag begegnen.

Neu entwickelte statistische Modellrechnungen erlauben nun aufgrund von zweidimensionalen Scans die Vorhersage einer dreidimensionalen Knochenform in ausreichender Präzision. "3D-Modelle der menschlichen Anatomie werden zur Zeit in der Praxis noch durch strahlungsbelastende Computertomographien oder teure Magnetresonanz-Bilder vor einem chirurgischen Eingriff ermittelt", erklärt Miguel Gonzalez Ballester. "Unser Ansatz soll es Ärzten ermöglichen, die Form und Position eines zu operierenden Knochens auf Basis einer simplen zweidimensionalen Röntgenaufnahme oder sogar mit Hilfe von Ultraschall-Bildern zu bestimmen."

Zum Einsatz kommen könnte der neue Ansatz zuerst bei minimal invasiv durchgeführten Hüftimplantatsoperationen und in der Wirbelsäulenchirurgie. Die hinreichend genaue Vorhersage der dreidimensionalen Knochenform aufgrund von Standardröntgenbildern ermöglicht es Ärzten, Eingriffe auch in bescheiden eingerichteten Spitälern mittels schonender 'Schlüsselloch-Chirurgie' durchzuführen.

Besser angepasste Implantate

Ein weiteres Anwendungsgebiet des "statistischen Menschen" sehen die Wissenschaftler des MEM Forschungszentrums bei der Entwicklung, Evaluierung und Optimierung zukünftiger Implantate. Bislang werden orthopädische Implantate weitgehend auf der Basis von ingenieur-technischer Erfahrung und medizinischem Fachwissen entwickelt und in vorklinischen Studien manuell an Kadaverknochen angepasst. Mit Hilfe der statistisch ermittelten Modelle, die auch Daten über die Knochendichte enthalten, können dagegen mechanische Eigenschaften neuer Implantate und wichtige Parameter - wie die optimale Positionierung, Länge und Orientierung von Fixierungsschrauben - bereits am Computer errechnet werden. Als nächster Schritt sind gar individuell an die Anatomie von Patienten angepasste Implantate denkbar.

Kontakt:
Dr. Miguel Angel Gonzalez Ballester
MEM Forschungszentrum
Institut für Chirurgische Technologie und Biomechanik
Universität Bern
Stauffacherstrasse 78
CH-3014 Bern
Tel: +41 (0)31 631 59 59
Fax: +41 (0)31 631 59 60
E-Mail: Miguel.Gonzalez@MEMcenter.unibe.ch

| idw
Weitere Informationen:
http://www.snf.ch

Weitere Berichte zu: Implantat

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