RTG 1773: Heterogeneous Image Systems, Project C1

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer neuartigen Methode der Computertomographie, die es ermöglicht, Veränderungen der Knorpel und Menisken im Kniegelenk unter Belastung zu analysieren. Die zeitliche Deformation der Knorpelschicht unter verschiedenen Belastungssituationen gibt Auskunft über unnatürliche Bewegungsabläufe, welche ein Frühindikator für Arthritis sein können. Dies kann dabei helfen, eine Erkrankung frühzeitig zu erkennen.

Um eine Aufnahme der Knie in stehender Position zu ermöglichen, wird ein flexibles C-Bogen-CT-System verwendet. Normalerweise wird solch ein System in der interventionellen Radiologie eingesetzt, um Bilder von liegenden Patienten mittels einer vertikalen Trajektorie aufzunehmen. Für die Aufnahme der Knie in diesem Projekt wurde eine horizontale Trajektorie entwickelt.

Die stehende bzw. hockende Position ermöglicht zwar eine Analyse der Gelenke unter Belastung, führt allerdings auch zu einer erhöhten unfreiwilligen Bewegung der Probanden während der mehrsekündigen Aufnahme. Dadurch entstehen Artefakte in der Rekonstruktion, die eine korrekte Auswertung der Bilder erschweren. Ziel des Projektes ist daher, die Bewegung der Probanden während der Aufnahme zu schätzen, um die Artefakte in der Rekonstruktion zu verringern. Verschiedene Ansätze, um Informationen über die Bewegung zu erlangen, sind denkbar. Ein Ansatz sieht vor, mit Hilfe von Oberflächenkameras das Bewegungsfeld der Knie zu berechnen und zur Korrektur zu verwenden. Ein weiterer möglicher Ansatz ist das Erstellen und Auswerten eines biomechanischen Modells der Knie mit Hilfe von Inertialsensorik, um die Bewegung zu kompensieren.

Nach der Korrektur der Bewegungsartefakte wird das rekonstruierte Volumen benutzt, um das Kniegelenk zu segmentieren und zu vermessen. Dies kann Aufschluss über das Risiko bzw. den Fortschritt einer Arthroseerkrankung geben.