Von Regina Schwendener

Mikrocomputertomographie sieht Strukturen, die bis zu hundertmal feiner sind, als ein Haar. Das bedeutet einen Durchbruch in der Diagnosetechnologie und eröffnet damit auch neue Möglichkeiten zur Früherkennung von sich anbahnenden Erkrankungen des Bewegungsapparates wie zum Beispiel der Osteoporose bis hin zum Therapieverlauf von neuen Behandlungsmethoden.

Im Verborgenen angebahnt

Ein einfacher Sturz oder eine kleine, falsche Bewegung und ein Knochen bricht. Was hier so plötzlich geschieht, kann sich schon vor Jahren im Verborgenen angebahnt haben: die Osteoporose oder wie man gemeinhin sagt, der Knochenschwund. Die Mikrostrukturen, die den Knochen an sich hart und fest machen, sind im Laufe der Jahre porös und brüchig geworden. "Brüchig, wenn zum Beispiel durch mangelnde Bewegung keine neue Knochenmasse mehr aufgebaut wird und somit die Knochendichte zusammen mit der Muskelmasse schlicht zu gering geworden ist", erklärt Professor Ralph Müller vom Institut für Biomedizinische Technik der ETH und Uni Zürich (IBT) (1). Erkrankungen des muskuloskelettalen Systems - Osteoporose , Osteoarthrose und Rheumatische Arthritis - gehören zu den häufigsten Krankheiten in den Industrienationen. Fachleute schätzen, dass in Europa etwa 30 Prozent der über 50-jährigen an Osteoporose erkranken, 15 Prozent an Osteoarthritis und ein Prozent an Rheuma. Bis heute gibt es für diese Krankheiten keine ausreichend erfolgreichen Behandlungsmethoden oder Therapien. Es ist auch noch nicht so lange her, dass die Forscher erkannt haben, dass für die Stabilität des Knochens nicht nur die Dichte oder Zusammensetzung entscheidend ist, sondern vielmehr auch seine Bauweise.

Professor Ralph Müller erforscht mit seiner Fachgruppe die Hintergründe, die zum Ab- oder Aufbau eines Knochens, welche Ursachen zu deren Bruch führen. gross

Entscheidende Grundlagen entwickelt

Hier setzten Projekte des 6. EU-Forschungsrahmenprogramms an, an dem sich auch die Fachgruppe Bioelektrik am IBT unter der Leitung von Ralph Müller beteiligt. In den zwei Forschungsprojekten – "Genostem" und "Expertissues" - beschäftigen sich fast 50 Forschungsgruppen verschiedener Länder ausschliesslich mit dem muskuloskelettalen System. Unter anderem liefern die ETH-Forscher mit dem Einsatz biomedizinischer Informationstechnologie wie der quantitativen Mikrocomputertomographie, und komplexen Simulationsverfahren entscheidende Grundlagen, um die Prozesse im Bewegungsapparat besser zu verstehen. Sie gehen Fragen nach, was gesundes und was krankes Gewebe ausmacht und versuchen zu ergründen, wie Therapie-Erfolge bemessen und quantifiziert werden können. "Denn", so Müller, "die Struktur eines Knochens ist ein wichtiger Parameter, um die Osteoporose zu verstehen, die übrigens nicht nur mit dem Alter zu tun hat."

Eine der Schlüsselfragen für seine Forschungsgruppe ist daher, herauszufinden, wie ein Knochen bricht, wenn die Belastung auf ihn wächst. Und er fragt zum Beispiel, wo es Gemeinsamkeiten bei den Brüchen gibt, wo Unterschiede. Dabei erlauben die an der ETH Zürich entwickelten Software-Systeme einen einfachen und effizienten Umgang mit grossen Bilddatenmengen, die dann gleichzeitig auch an verschiedenen Orten in Europa betrachtet und diskutiert werden können. Mit dem neu entwickelten Patientensystem zur quantitativen Mikrocomputertomographie verfüge man heute über ein Gerät, das eine mehr als 1000-mal bessere volumetrische Auflösung (besser als ein Zehntelmillimeter) hat als konventionelle Computertomographen, wie sie in jedem grösseren Spital verwendet werden.

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