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Die Magnetresonanztomographie hilft bei der Rehabilitation von Knien

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Ein Riss des vorderen Kreuzbandes im Knie ist nicht nur im Moment schmerzhaft - die Verletzung erhöht auch das Risiko eines Patienten, später eine Arthrose zu entwickeln.

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An der University of Delaware zeigt ein Forschungsteam unter der Leitung von Tom Buchanan, dem George W. Laird Professor für Maschinenbau und Direktor des Delaware Rehabilitation Institute, was genau mit Knorpel als Folge von Verletzungen des vorderen Kreuzbandes (ACL) passiert. Das Team hofft, dass diese Erkenntnisse bei der Entwicklung verbesserter Strategien zur Prävention von Arthrose genutzt werden können.

Das Team verwendet Testergebnisse der Magnetresonanztomographie (MRT), Finite-Elemente-Modelle, Ganganalyse und biochemische Analysen, um ACL-Verletzungen zu untersuchen und festzustellen, welche Knorpelbelastungen auf Arthrose hinweisen können. Um diese Forschung abzuschließen, nutzen sie Einrichtungen am Center for Biomedical and Brain Imaging der UD sowie am Science, Technology and Advanced Research (STAR) Campus der UD. Bei STAR arbeitet das Team mit der hochrangigsten Abteilung für Physiotherapie von UD zusammen, um Daten von Patienten zu sammeln und die klinischen Aspekte der von ihnen untersuchten Verletzungen zu verstehen. "Basierend auf dem, was wir identifizieren, könnten Physiotherapeuten vielleicht Patienten anders behandeln", sagte Buchanan.

Die Ergebnisse einer aktuellen Studie, die im Journal of Orthopaedic Research veröffentlicht wurde, waren überraschend. Das Team untersuchte die Variablen Kniegang, Muskelkokontraktion und Kniegelenkbelastung bei jungen Menschen mit einer Vorgeschichte von ACL-Problemen. Sie fanden heraus, dass eine hohe Muskelkokontraktion nicht immer zu einer hohen Belastung des Kniegelenks führt, die mit Arthritis in Verbindung gebracht werden soll.

"Das deutet darauf hin, dass Arthritis nicht nur durch wirklich hohe Kräfte verursacht wird, sondern auch durch zu geringe Kräfte auf das Gelenk", sagt Buchananan. Der ideale Kraftbereich kann in der Tat ein sehr schmales Fenster sein.

Laura Sturgill, eine Studentin der Biomedizintechnik in der Klasse von 2019, kam 2018 als wissenschaftliche Mitarbeiterin in das Labor von Buchanan, weil sie mehr Erfahrung im Studium der mechanischen Aspekte der Biomedizintechnik wollte. "Diese Anwendungen der Statik und Dynamik sind besonders interessant", sagte sie.

Kelsey Neal und Jack Williams, Doktoranden des Maschinenbaus, nutzen Motion Capture und MRI, um die Auswirkungen von ACL-Rissen zu beurteilen. Neal entschied sich für ein Studium im Labor von Buchanan, weil sie an der Rehabilitationstechnik arbeiten wollte und war beeindruckt von der einzigartigen Ausstattung, die es ihr ermöglicht, so eng mit Ärzten zusammenzuarbeiten. "Wir können sehen, wie wir das Leben der Patienten beeinflussen", sagte sie.

Neal fühlte sich auch wegen der Perry-Initiative von UD angezogen, einer gemeinnützigen Organisation, die von der Associate Professorin Jenni Buckley mitbegründet wurde, um junge Frauen für eine führende Position in der orthopädischen Chirurgie und Technik zu begeistern. Als Programm-Spezialist für die Organisation führt Neal Programme im ganzen Land durch, um High-School-Mädchen in Operationstechniken einzuführen, die von Ingenieuren entwickelt wurden. Buchananan ist Mitglied des Board of Directors des Unternehmens.

Buchanan ist auch der Programmkoordinator für Delaware's Center for Translational Research ACCEL Program zur Unterstützung und Erweiterung der klinischen und translationalen Forschung im Staat. Im Oktober 2018 gaben Beamte bekannt, dass UD und vier andere Institutionen über einen Zeitraum von fünf Jahren 25 Millionen Dollar von den National Institutes of Health und dem Bundesstaat Delaware erhalten werden, um diese Forschungsprogramme zur Verbesserung der Patientenversorgung und der öffentlichen Gesundheit fortzusetzen.

"Ingenieure spielen eine wichtige Rolle bei der Ausweitung der gesundheitsbezogenen Forschung an der UD und darüber hinaus", sagte Buchanan.

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