6. Evaluation zellbasierter Therapien am muskuloskelettalen System (Focus Knie) mittels dynamischer Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT)

Arbeitsfeld:
Teilprojekt 2: Zellapplikation / Zelltracking

Hintergrund und Signifikanz
In der regenerativen Orthopädie und Unfallchirurgie gewinnen zellbasierte Rekonstruktionsverfahren zunehmend an Bedeutung. Zur Beurteilung dieser Verfahren ist eine nicht-invasive diagnostische Methode essentiell, die neben der Abbildung der statischen Morphologie auch eine Aussage über die dynamische biomechanische Funktion des Regeneratgewebes erlaubt. Die MRT bietet neben einem hervorragenden Bildkontrast bei der Darstellung der Morphologie auch die Möglichkeit zur Abbildung des Kniegelenks in vivo im Zeitverlauf und somit Informationen über die mechanische Funktionalität des Knies und der transplantierten Zellkonstrukte.

Zielsetzung und Methodik
Zur Validierung neuer zellbasierte Therapie¬ansätze mittels MRT wird zunächst in Kooperation mit den Verbundpartnern eine statische MR-Darstellung der jeweiligen Regeneratgewebe zur Ligament- und Knorpelheilung entwickelt. Zur morphologischen Charakterisierung im zeitlichen Verlauf werden MR-Parameterkarten (T1, T2, T2*, ADC) implementiert und optimiert. So sollen z.B. bei der Knorpelheilung die Zellkonstrukte im zeitlichen Verlauf und in Relation zum umgebenden gesunden Gelenkknorpel dargestellt werden. Im nächsten Schritt werden diese Ergebnisse zur Entwicklung einer dynamischen in vivo-Abbildung der Bewegung des Kniegelenks genutzt und eine Charakterisierung der mechanischen Stabilität der Zelltransplantate nach Transplantation sowie der Rollgleitbewegung nach Kreuzbandersatz realisiert. Dazu werden an das Knie angepasste MR-Arrayspulen, schnelle parallele MR-Methoden und Bewegungsschienen zur reproduzierbaren Kniebewegung im Scanner entwickelt, um damit über mehrere Bewegungszyklen die benötigte räumliche und zeitliche Auflösung zur Darstellung des Kniegelenks des Patienten bzw. des narkotisierten Versuchstieres (Minipig) zu erreichen. Eine leicht zugängliche Visualisierung des Bewegungsablaufes wird durch die Erstellung entsprechender Filmsequenzen aus den MR-Daten erreicht. Die gewonnenen Daten können anschließend mit den Daten aus der biomechanischen Testung und z.B. der Fluoreszenzbildgebung korreliert werden.

Ausblick
Mit den so im zeitlichen Verlauf verfügbaren morphologischen und mechanischen Informationen können neue zellbasierte Therapieverfahren der Verbundpartner validiert und objektiv mit bereits etablierten Therapien verglichen werden.

zurück