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PolyU entwickelt palmengroßes 3D-Ultraschallbildgebungssystem für Skoliose

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Die Hong Kong Polytechnic University (PolyU) teilte mit, dass immer mehr Jugendliche ihre Skoliosebedingungen frühzeitig erkennen und häufig überwachen lassen können, dank des tragbaren Bildgebungssystems, das von den Experten der PolyU in der Skolioseforschung entwickelt wurde. Das erste palmengroße 3D-Ultraschallbildgebungssystem zur strahlungsfreien Beurteilung von Skoliosen, genannt "Scolioscan Air", kann Schulen und Gemeinden ein genaues, sicheres und kostengünstiges Massenscreening ermöglichen.

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Der tragbare Scolioscan Air, der vom Forschungsteam des Departments of Biomedical Engineering (BME) der PolyU entwickelt wurde, erhielt kürzlich den Grand Award, die Goldmedaille mit den Glückwünschen der Jury und den Special Merit Award auf der 47. Internationalen Erfindermesse in Genf im April

Die Skoliose ist eine der häufigsten Wirbelsäulenerkrankungen bei Jugendlichen. Es wird geschätzt, dass etwa 3 bis 5 Prozent der Jugendlichen in Hongkong an Skoliose leiden, mit steigender Prävalenz in den letzten Jahren[1&2]. Eine aktuelle Studie in Guangzhou ergab, dass die Prävalenz bei Mädchen im Alter von 14 und 15 Jahren sogar 13,8 Prozent beträgt. Etwa 15 Prozent der Jugendlichen mit Skoliose hätten eine Verschlechterung des Zustands, und eine Versteifung oder Operation wäre erforderlich, wenn die Kurven in einen mittleren oder schweren Zustand übergehen. Die Früherkennung von Skoliosezuständen und die regelmäßige Kontrolle in der schnell wachsenden Zeit jugendlicher Schulkinder ist daher entscheidend. Derzeit ist die Röntgenbildgebung der klinische Goldstandard für die Beurteilung von Skoliosen, aber die Strahlenbelastung kann ein erhöhtes Krebsrisiko darstellen.

Von PolyU entwickelte Skoliose-Bildgebungstechnologie

Ir Professor ZHENG Yong-ping, Leiter des BME und Henry G. Leong Professor für Biomedizinische Technik, der die Forschung leitet, sagte, dass Scolioscan Air ein weiter fortgeschrittenes System ist, das auf der von PolyU entwickelten 3D-Ultraschalltechnologie unter dem Markenzeichen "Scolioscan" (Gewicht ca. 150 kg) basiert. "Scolioscan" wurde 2016 erfolgreich in einer klinischen Einrichtung vermarktet

Da Scolioscan strahlungsfrei und kostengünstiger ist als die gängigen Röntgenbildgebungsverfahren, kann es das Massenscreening und die häufige Nachkontrolle erleichtern. Klinische Studien haben bewiesen, dass die neuartige Technologie sehr zuverlässig ist, mit einer Genauigkeit der Kurvenmessung vergleichbar mit der Röntgenbewertung[3&4]. Darüber hinaus kann es Bilder in beliebigen Körperhaltungen erhalten, Wirbelrotation und muskelbezogene Informationen liefern und ein 3D-Wirbelsäulenmodell für die dreidimensionale Analyse der Deformität der Wirbelsäule bilden. All dies kann mit den derzeit gebräuchlichen Röntgensystemen nicht erreicht werden. Skolioscan kann auch zur Durchführung von Prognosen und zur Überwachung der Behandlungsergebnisse für jeden Skoliosepatienten eingesetzt werden, um einen individuellen Behandlungsplan zu erstellen.

Der handtellergroße Scolioscan Air erleichtert das Sieben überall und jederzeit

Das Forschungsteam hat die neuartige Technologie kürzlich auf einen tragbaren, handtellergroßen Scolioscan Air angewendet, den sie weiterentwickelt hat und der nur 5 kg wiegt. "Mit dieser Innovation können wir den Jugendlichen nun buchstäblich den Geräte- und Massenscreening-Service überall und jederzeit anbieten. Es würde die Implementierung eines schulbasierten Skoliose-Screening erleichtern, um Wirbelsäulenkrümmungen zu erkennen und zu behandeln, bevor sie schwer genug werden, um chronische Schmerzen oder andere Gesundheitsprobleme bei Jugendlichen zu verursachen", sagte Professor Zheng. "Darüber hinaus kann das medizinische Personal bei der nicht-chirurgischen Behandlung von Skoliosepatienten mit Scolioscan Air eine Echtzeitbewertung durchführen, um das Behandlungsergebnis zu optimieren."

Scolioscan Air besteht aus drei Hardwarekomponenten: i) einer handtellergroßen drahtlosen Ultraschallsonde mit einem optischen Marker, der an der Unterseite montiert ist; ii) einer Tiefenkamera; und iii) einem Laptop oder Tablet-Computer mit spezieller Software. Der kompakte optische Marker und die Tiefenkamera ersetzen den im Scolioscan verwendeten räumlichen Sensor und helfen so, das Gerät erheblich zu verkleinern.

Darüber hinaus kann die vom Team entwickelte Technologie zur 3D-Ultraschallbildrekonstruktion, -visualisierung und -messung, einschließlich einer vollautomatischen Krümmungsmessmethode und 3D-Wirbelsäulenverformungsanalysesoftware, auch auf Scolioscan Air angewendet werden.

Das neu entwickelte optische 3D-Raumtrackingverfahren für Scolioscan Air erreicht eine hohe Genauigkeit, die mit Scolioscan vergleichbar ist. Darüber hinaus macht die technologische Kompatibilität Scolioscan Air für die Kommerzialisierung für den populären Einsatz leicht verfügbar. Mit drastisch reduzierten Materialkosten, Größe und Gewicht im Vergleich zu anderen Scansystemen kann Scolioscan Air in einem Koffer transportiert werden

Scolioscan ist seit 2016 in verschiedenen Ländern, darunter der Europäischen Union und Australien, als Medizinprodukt zugelassen. Insgesamt 23 Patente für die zugehörige Technologie wurden weltweit an PolyU und das kooperierende Unternehmen vergeben oder von PolyU eingereicht. Die klinikbasierten Systeme wurden in Kliniken in Hongkong, Macau, dem Festland, den Niederlanden, Australien, Italien usw. installiert und für die Skoliose-Scannung bei über 4.000 Patienten eingesetzt