Biomechanik

Auf Biegen und Brechen: Speziallabor für Biomechanik analysiert Knochenstrukturen

Ein Speziallabor für Biomechanik geht dieser Tage an der Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften (KL Krems) in den Vollbetrieb. Bestückt mit einer Vielzahl von Spezialgeräten für modernste Messaufgaben und Analysen will das Labor neue Standards setzen.

Feinheiten von Knochen untersuchen Wissenschaftler künftig in einem Speziallabor für Biomechanik in Krems (Bild: Pixabay/com329329)

Optimiert wurde die Ausstattung für den Fachbereich Biomechanik an der KL Krems. Dessen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter haben bereits in der Vergangenheit mit ihrer Forschung im Bereich Osteoporose und orthopädische Biomechanik international reüssieren können. Das neue Labor soll die weltweite Wettbewerbsfähigkeit dieser Forschung für die nächsten Jahre sichern und die Attraktivität des Wissenschaftsstandortes Krems einmal mehr steigern.

Knochen-Jobs sind an der Karl Landsteiner Privatuniversität Krems (KL Krems) sehr populär – zumindest für Wissenschafterinnen und Wissenschafter im Fachbereich Biomechanik. Mit dem Beginn des Vollbetriebs des angegliederten BMLAB (Biomechanik Labor) kann die KL Krems als Medizinuni österreichweit einmalig moderne Forschungsbedingungen im technischen Bereich der Knochen-Biomechanik anbieten. Röntgen-Mikrocomputertomografie, 3D-Drucken und komplexe Computersimulationen sind jetzt erstmals gemeinsam mit fortschrittlichen Tests mechanischer Materialeigenschaften und optischen Verfahren zur Bewegungs- und Verformungsmessung in einem Labor möglich.

Komplexe Gebilde besser verstehen
Prof. Dieter Pahr, Professor für Muskuloskelettale Biomechanik an der KL Krems und Leiter des Fachbereichs für Biomechanik zu seiner Forschung und den nun optimierten Möglichkeiten: "Osteoporose-bedingte Frakturen lassen sich anhand der Knochendichte allein nur schlecht prognostizieren. Wir wollen durch ein besseres Verständnis der Knochenstruktur und der Belastbarkeit von Knochen ganz neue Vorhersagemöglichkeiten entwickeln. Das BMLAB als wichtiger Bestandteil unseres Fachbereichs schafft mit seinem umfangreichen und hochmodernen Gerätepark genau die richtigen Voraussetzungen dafür."

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Tatsächlich erfasst die Messung von Knochendichte "nur" die Knochenmasse. Das ist eine wichtige Größe, die auf die Tragfähigkeit Einfluss hat – aber bei weitem nicht die einzige. Dazu Prof. Dieter Pahr weiter: "Es ist auch ganz entscheidend wie die Masse im Knochen verteilt ist. Auch die Form und die Größe der einzelnen Dichtebereiche und die Knochenqualität selbst haben entscheidenden Einfluss auf die Knochenfestigkeit." Genau diese Feinheiten des Knochens untersucht er derzeit mit seinem Team an der KL Krems.

Die Ausstattung des BMLABs ist dabei optimal auf seine Arbeit abgestimmt und soll einen wichtigen Beitrag zur Stärkung des internationalen Rufs seiner Arbeitsgruppe leisten. Zu den besonders speziellen Geräten wird demnächst sogar ein Röntgen-Mikrocomputertomograf gehören – ein Gerät, das eine 3D-Röntgenbildgebung für feinste, innere Strukturen erlaubt. Dabei wird dieselbe Methode eingesetzt, die auch bei CT-Scans in Kliniken angewendet wird, jedoch mit einer deutlich höheren Auflösung. Neben weiteren bildgebenden Verfahren ist das BMLAB vor allem auch im Bereich der Bildverarbeitung und des 3D Drucks bestens aufgestellt.

Forschung für die Praxis
Aber auch Computermodellberechnungen können im Fachbereich auf Basis modernster IT-Infrastruktur neben den experimentellen Arbeiten im BMLAB durchgeführt werden. Eine Möglichkeit, die insbesondere für die Arbeiten von Prof. Dieter Pahr wichtig ist. Denn er arbeitet auch an Computermodellen, die Vorhersagen über die Belastbarkeit – oder die Bruchlast – von individuellen Knochen erlauben sollen.

Die Forschungsarbeit an der KL Krems ist zwar grundlegender Natur, doch hat sie einen ganz klaren Praxisbezug, wie Prof. Dieter Pahr für seinen Bereich anschaulich erläutert: "Unser Ziel ist es, die Beziehung zwischen dem Bruchverhalten eines individuellen Knochens und seiner dreidimensionalen Materialeigenschaften so gut zu verstehen, dass Bilddaten eines routinemäßigen CT-Scans als Grundlage für computer-basierte Vorhersagen über die Bruchlast dienen können. Das wäre ein enormer Fortschritt im klinischen Alltag wie z.B. bei der Diagnose und Therapieverfolgung von Osteoporose-Patientinnen und -Patienten." Damit steht die Arbeit seines Teams exemplarisch für die gesamte Forschung an der KL Krems, die sich auf Nischenfelder in gesundheitspolitisch relevanten Brückendisziplinen mit echtem Mehrwert für Betroffene konzentriert.

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