MR-undersøgelse af muskuloskeletal funktion

Det overordnede mål med dette teknologiudviklingsinitiativ er i høj grad at fremme den kliniske diagnose og behandling af muskel- og skeletbesvær, som de relaterer til ledfunktion. Det primære fokus for denne protokol er indledningsvis at udvikle og i sidste ende validere et kombineret sæt værktøjer (virtuel funktionel anatomi - VFA), der vil muliggøre nøjagtig og præcis måling, analyse og visualisering af tredimensionel (3D) statisk og dynamisk muskuloskeletal anatomi ( knogleform, skeletkinematik, sene- og ledbåndsbelastning, muskelkraft og ledrum) fra billeddata. Vi planlægger at fusionere og udvide vores eksisterende MR-billeddannelses- og analysekapaciteter med ultralydsbilleddannelse og -analyse med henblik på udvikling og implementering af en meget nøjagtig, billeddannelsesbaseret måle- og analyseteknik til ikke-invasiv kvantificering af fuldstændig ledanatomi og vævsdynamik under funktionel bevægelser. Kort sagt planlægger vi at udvikle en metode til at skabe 3D digitale billeder af belastet og bevægende ledvæv (knogle, brusk, muskler og bindevæv), der afslører ledkontaktmønstre og vævsbelastninger. I forbindelse med opbygningen af ​​dette værktøj vil vi evaluere variabiliteten af ​​knogleform på tværs af emner, følsomheden af ​​defineret ledstilling (translation og rotation af en knogle i forhold til en anden) for osteo-baseret koordinatsystem definition, og evnen til i sidste ende at bruge disse værktøjer til at dokumentere og evaluere funktionen af ​​normale og svækkede ledstrukturer (f.eks. ACL ruptur, patella tracking syndrom...) under simulerede forhold oplevet under dagligdags aktiviteter.

Principal investigator har tidligere udviklet og testet den primære komponent i VFA-pakken, cine-fase kontrast og hurtig fase kontrast (fast-PC) MR-billeddannelse, hvilket viser, at begge er meget nøjagtige og præcise i måling af normal 3D knæledskinematik og biceps femoris stamme. Yderligere efterforskere har tidligere udviklet teknikker til billeddannelse af muskuloskeletale strukturer ved hjælp af ultralyd, hvilket demonstrerer, at disse teknikker ligeledes er yderst nøjagtige og præcise i måling af biomekaniske egenskaber af det bløde væv, der omgiver knæet og senerne i quadriceps femoris. Under denne protokol foreslår vi at udvikle yderligere numerisk rekonstruktion, billedanalyse og visningsmetoder og teste anvendeligheden af ​​hurtig PC MR og ultralydsbilleddannelse til undersøgelse af forskellige normale og svækkede led (f.eks. ankel, håndled og knæ).

Denne udviklingsproces vil kræve data fra menneskelige forsøgspersoner opnået fra både statiske og dynamiske MR- og ultralydsbilleder. Denne udvikling er styret af vores filosofi om, at nedsat ledfunktion sandsynligvis opstår på grund af unormal knogleform, unormale muskuloskeletale bevægelser og kræfter eller både unormal knogleform og muskuloskeletale bevægelser og kræfter. Vores langsigtede vision er således ikke-invasivt at kvantificere in vivo 3D ledkinematik, knogleformer og vævsbelastninger for både de svækkede og normale frivillige populationer, omsætte metoderne og resultaterne til interventionel forskning og i sidste ende til almindelig klinisk praksis.