CH: Empa-Forschung: Neue Perspektiven für Knieoperationen durch innovative 3D-Landkarte des Meniskus

Empa-Forscherin Federica Orellana arbeitet mit einem Mikro-Computertomographen, um Meniskus-Gewebeproben zu analysieren. Bild: Empa
Empa-Forscherin Federica Orellana arbeitet mit einem Mikro-Computertomographen, um Meniskus-Gewebeproben zu analysieren. Bild: Empa

DMZ –  POLITIK / MM ¦ AA ¦                                   Empa-Forscherin Federica Orellana arbeitet mit einem Mikro-Computertomographen, um Meniskus-Gewebeproben zu analysieren. Bild: Empa

 

Dübendorf, St. Gallen und Thun - Empa-Forschende arbeiten an einer wegweisenden Methode zur Verbesserung von Knieoperationen am Meniskus. Durch die Erstellung einer präzisen 3D-Landkarte des Blutgefäßnetzwerks im Nanometerbereich mittels Mikro-Computertomographie-Analysen im Labor sollen Risiken der Operation minimiert und die Grundlagen für die Medizin optimiert werden.

 

Knieoperationen, insbesondere am Meniskus, gehören zu den häufigsten Eingriffen, sind jedoch aufgrund der komplexen Anatomie des Kniegelenks mit Risiken verbunden. Die Forschenden der Empa möchten durch ihre 3D-Modelle, basierend auf Mikro-Computertomographie-Analysen im Labor, eine genauere Kenntnis des Blutgefäßnetzwerks des Meniskusnorpels im Nanometerbereich ermöglichen.

 

Das Kniegelenk ist ein biomechanisches Meisterwerk der Evolution. Wer bereits eine Verletzung erlitten hat, kennt die schmerzhafte Herausforderung bei Diagnose und Therapie. Der Meniskus, als dämpfendes Gleitkissen im Knie, spielt dabei eine entscheidende Rolle. Doch Verschleiß und Verletzungen machen ihn anfällig. Etwa jedes dritte Knie in der Bevölkerung über 40 Jahren weist einen deutlichen Meniskus-Verschleiß auf, und rund 15 Prozent aller Kniegelenkunfälle betreffen den Meniskus.

 

Der Meniskus und sein Netzwerk aus Blutgefäßen in einem 3D-Rendering. Der Verlauf der Blutgefäße (rot) ist deutlich zu erkennen. Bild: Empa
Der Meniskus und sein Netzwerk aus Blutgefäßen in einem 3D-Rendering. Der Verlauf der Blutgefäße (rot) ist deutlich zu erkennen. Bild: Empa

Für eine erfolgreiche Behandlung ist eine genaue Kenntnis des Blutgefäßnetzwerks im Meniskus entscheidend. Bislang basieren diese Informationen auf zweidimensionalen Bildern von Gewebeschnitten, die wertvolle Daten verlieren. Die Empa-Forschenden möchten eine präzise 3D-Landkarte erstellen, um die Behandlung zu optimieren und personalisierte Therapien zu ermöglichen.

 

Die Forschenden streben eine bisher unerreichte Genauigkeit an, indem sie Mikro- und Nano-Computertomographen verwenden, die die Mikrometergrenze unterschreiten können. Mit diesen Aufnahmen erstellen sie mathematische Modelle, um Dichte, Struktur, biomechanische Verformbarkeit und das Gefäßnetz des Meniskus im Raum zu erfassen.

 

Unterstützt vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) und in Zusammenarbeit mit klinischen Partnern arbeiten die Forschenden daran, eine aussagekräftige Datengrundlage aufzubauen. Erste Computersimulationen zeigen vielversprechende Präzision, und die Mikro-CT-Bilder übermitteln die strukturelle Komplexität des Gewebes. Diese 3D-Landkarte könnte künftig für individuelle Behandlungsstrategien bei Unfallpatientinnen und -patienten sowie bei altersbedingtem Verschleiß eingesetzt werden.

 

 

 

Herausgeber

Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

 

http://www.empa.ch 

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