Veröffentlicht am04 Jun 2017
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Die Undurchsichtigkeit der menschlichen Gestalt stellt die medizinische Wissenschaft vor eine ständige Herausforderung, da sie die Bemühungen der diagnostischen Medizin behindert. Dies hat eine aktuelle Studie der UCLA motiviert , die vorschlägt, modernste 3D-Visualisierungstechniken einzusetzen, um die Erkennung von Prostatakrebs durch die Kombination von Echtzeit-Ultraschall mit multiparametrischer MRT zu verbessern. Damit könnte die traditionelle Herausforderung, Prostatakrebs mit Hilfe von Antigen-Bluttests zu erkennen, die unklare Ergebnisse liefern, der Vergangenheit angehören. Verschmelzung von Modalitäten Was die bildgebenden Modalitäten betrifft, so galt Ultraschall schon immer als kosteneffiziente Diagnosemethode. Allerdings ist der Bildkontrast ein Problem, und die Ergebnisse sind denen von CT-Scans weit unterlegen. Im Journal of Ultrasound Medicine wurde ein Bericht veröffentlicht, in dem die CT-gestützte Biopsie von Leberläsionen mit der Ultraschallfusionstechnologie verglichen wurde, und die Ergebnisse sind aufschlussreich. In Bezug auf die diagnostische Ausbeute übertraf die Ultraschallfusion die CT-geführte Methode um 2,1 %. Auch die durchschnittliche Verfahrensdauer variierte erheblich, wobei die Fusionstechnik 30 Minuten weniger Zeit in Anspruch nahm als die CT-Untersuchung. Obwohl die Ultraschallfusion den Urologen den Übergang von blinden, systematischen Biopsien zu einem rationelleren, zielgerichteten Ansatz ermöglicht hat, hat sie auch ihre Nachteile. Im Bereich der muskuloskelettalen Diagnostik stützt sich die Methode im Allgemeinen auf konventionelle Graustufen- (oder B-Modus-) Ultraschallbilder. Während sich das Doppler-Prinzip bei der Beurteilung der Herzmuskelfunktion bewährt hat, lässt seine Fähigkeit, Dehnungen, Dehnungsgeschwindigkeiten und Gewebegeschwindigkeiten zu messen, zu wünschen übrig. Aus diesem Grund arbeiten Forscher bereits an der Entwicklung einer Ultraschallplattform, die Hochfrequenzwandler einsetzt, um einen engeren Strahl mit höherer Effizienz und hervorragender räumlicher und kontrastreicher Auflösung zu erzeugen. Damit könnten Ärzte oberflächliche Strukturen des Bewegungsapparats mit viel größerer Genauigkeit abbilden.
Die Frage nach der effektivsten Modalität für die Bildgebung des Bewegungsapparats ist jedoch noch nicht geklärt. Angesichts der Komplexität der menschlichen Anatomie ist keine einzelne Modalität optimal, sondern muss auf den zu diagnostizierenden Bereich oder Zustand abgestimmt werden. So ist beispielsweise die Erkennung von Bandscheibenpathologien und Sehnenanomalien nur mit der MRT möglich, da die Genauigkeit der Ultraschalluntersuchung bei der Erkennung von lumbalen Bandscheibenvorfällen 70 % oder weniger beträgt. Am anderen Ende des Spektrums ist die Ultraschalluntersuchung (USS) eine weitaus effektivere Lösung zur dynamischen Beurteilung des subacromialen Schleimbeutels und der Rotatorenmanschetten, die gleichzeitig ein aktives Impingement aufzeigt. Auch wenn die Unterschiede zwischen den Modalitäten auf die spezifischen diagnostischen Anforderungen abgestimmt werden können, lässt sich eine bessere muskuloskelettale Bildgebung durch die Synergie der beiden Bildgebungsverfahren erreichen. Die ultraschallgeführte Magnetresonanz-Arthographie hat sich zu einem wirksamen Verfahren für die Bildgebung der Hände, der unteren Gliedmaßen, der Hüftgelenke sowie der Beuge-, Streck- und Peronealsehnen entwickelt. Jetzt, da wir der Bestimmung der geeigneten diagnostischen Bildgebungslösung näher gekommen sind, können wir den zugrunde liegenden Zustand des Patienten genau bestimmen. Aber wie genau behandelt man eine komplexe muskuloskelettale Verletzung wie eine Lendenwirbelfraktur und maximiert die Erfolgsquote des Patienten?
Die digitale Technik ermöglicht nicht nur eine bessere Diagnose, sondern hilft auch bei der Entwicklung von Lösungen - 3D-gedruckte Modelle und Implantate. Das Children's Hospital of Philadelphia forscht derzeit an einer Kombination aus Röntgen-, MRT-, Ultraschall- und CT-Scans mit niedriger Dosis, um präzise digitale 3D-Modelle von Knochen zu entwickeln. In Kombination mit Instrumenten zur Gang- und Bewegungsanalyse können Ärzte so einen 360-Grad-Blick auf die Wirbelsäule werfen und sogar simulieren, wie sich die Knochen und Gelenke zusammen bewegen, während der Patient in Bewegung ist. In Erweiterung dieser Initiative plant die Forschungsgruppe, virtuelle Modelle zu verwenden, um 3D-Nachbildungen der Wirbelsäule und des Brustkorbs zu drucken, die es Ärzten ermöglichen, heikle Operationen zu visualisieren und zu planen. Die digitale Bildgebung kann genutzt werden, um noch größere Fortschritte im Bereich der muskuloskelettalen Medizin zu erzielen. Die derzeitige Technologie ermöglicht es uns bereits, biomedizinische Implantate für Schädel- und Gesichtsersatz herzustellen. Einem führenden Hersteller hochleistungsfähiger additiver Verfahren wurde vor kurzem von den europäischen Behörden ein Patent für sein proprietäres Herstellungsverfahren erteilt, mit dem 3D-gedruckte, maßgeschneiderte Implantate für den Knochenersatz hergestellt werden. An der Schnittstelle zwischen biomedizinischen Wissenschaften, Bildgebung und 3D-Drucktechnologie könnte die Stammzellenforschung den Schlüssel zur Revolutionierung von Implantaten für den Knochenersatz liefern. Wissenschaftler des kanadischen Mount Sinai Centre for Regenerative Medicine and Musculoskeletal Research und des University of Rochester Medical Center arbeiten daran, regeneriertes Gewebe und 3D-Druck zu nutzen, um die nächste Generation biologisch abbaubarer Implantate zu entwickeln.
