MRT-Untersuchung der Muskel-Skelett-Funktion

Das übergeordnete Ziel dieser Technologieentwicklungsinitiative besteht darin, die klinische Diagnose und Behandlung von Muskel-Skelett-Beeinträchtigungen in Bezug auf die Gelenkfunktion erheblich voranzubringen. Der Hauptfokus dieses Protokolls liegt auf der anfänglichen Entwicklung und endgültigen Validierung eines kombinierten Werkzeugsatzes (virtuelle funktionelle Anatomie - VFA), der die genaue und präzise Messung, Analyse und Visualisierung der dreidimensionalen (3D) statischen und dynamischen muskuloskelettalen Anatomie ermöglicht ( B. Knochenform, Skelettkinematik, Sehnen- und Bänderbelastung, Muskelkraft und Gelenkspalt) aus Bilddaten. Wir planen, unsere bestehenden MR-Bildgebungs- und Analysekapazitäten mit Ultraschallbildgebung und -analyse zusammenzuführen und zu erweitern, um eine hochgenaue, bildgebende Mess- und Analysetechnik für die nicht-invasive Quantifizierung der gesamten Gelenkanatomie und Gewebedynamik während der Funktion zu entwickeln und zu implementieren Bewegungen. Kurz gesagt, wir planen die Entwicklung einer Methode zur Erstellung digitaler 3D-Bilder von belastetem und sich bewegendem Gelenkgewebe (Knochen, Knorpel, Muskel und Bindegewebe), die Gelenkkontaktmuster und Gewebebelastungen aufzeigen. In Verbindung mit dem Aufbau dieses Tools werden wir die Variabilität der Knochenform zwischen den Probanden, die Empfindlichkeit der definierten Gelenkhaltung (Translation und Rotation eines Knochens relativ zu einem anderen) für die osteobasierte Koordinatensystemdefinition und die Fähigkeit, diese letztendlich zu verwenden, bewerten Werkzeuge zur Dokumentation und Bewertung der Funktion normaler und beeinträchtigter Gelenkstrukturen (z. B. ACL-Ruptur, Patella-Tracking-Syndrom ...) unter simulierten Bedingungen, die bei Aktivitäten des täglichen Lebens erlebt werden.

Der Hauptforscher hat zuvor die Hauptkomponente des VFA-Pakets, Cine-Phase-Contrast und Fast-Phase-Contrast (Fast-PC)-MR-Bildgebung, entwickelt und getestet, wobei sich beide als hochgenau und präzise bei der Messung der normalen 3D-Kniegelenkkinematik erwiesen haben und Bizeps Femoris Belastung. Weitere Forscher haben zuvor Techniken zur Abbildung von Muskel-Skelett-Strukturen unter Verwendung von Ultraschall entwickelt, die diese Techniken ebenfalls als hochgenau und präzise bei der Messung biomechanischer Eigenschaften der das Knie umgebenden Weichteile und der Sehnen des Quadrizeps femoris demonstrieren. Im Rahmen dieses Protokolls schlagen wir vor, zusätzliche numerische Rekonstruktions-, Bildanalyse- und Anzeigemethoden zu entwickeln und die Anwendbarkeit von Fast-PC-MR- und Ultraschallbildgebung auf die Untersuchung verschiedener normaler und beeinträchtigter Gelenke (z. B. Knöchel, Handgelenk und Knie) zu testen.

Dieser Entwicklungsprozess erfordert Daten von menschlichen Probanden, die sowohl aus statischen als auch aus dynamischen MR- und Ultraschallbildern stammen. Diese Entwicklung wird von unserer Philosophie geleitet, dass eine Beeinträchtigung der Gelenkfunktion wahrscheinlich auf eine abnormale Knochenform, abnormale Bewegungen und Kräfte des Bewegungsapparates oder sowohl auf eine abnormale Knochenform als auch auf Bewegungen und Kräfte des Bewegungsapparates zurückzuführen ist. Unsere langfristige Vision ist es daher, die in vivo 3D-Gelenkkinematik, Knochenformen und Gewebebelastungen sowohl für die beeinträchtigte als auch für die normale Freiwilligenpopulation nicht-invasiv zu quantifizieren, die Methoden und Erkenntnisse in die Interventionsforschung und schließlich in die allgemeine klinische Praxis zu übersetzen.