Winkel-sensitive MRT zur nichtinvasiven Analyse belasteter ...

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2 Kapitel 1. Motivation Grund ist es unerlässlich, Früherkennungsmethoden zu entwickeln und so einen großen Beitrag zur Bekämpfung dieser Zivilisationskrankheit zu leisten.
Kapitel 2. Wissenschaftliche Problemanalyse 3 Kapitel 2. Wissenschaftliche Problemanalyse Die Entwicklung einer optimalen nichtinvasiven diagnostischen Methode zur Früherkennung degenerativer Veränderungen im Gelenkknorpel stellt eine große Herausforderung auf einem Grenzgebiet zwischen Physik, Technik und Medizin dar. Auf Grund der komplizierten Ultrastruktur des Knorpels bei gleichzeitig einem relativ kleinen Volumen müssen bildgebende Verfahren mit einem sehr hohen Auflösungsvermögen angewandt werden, welche erste morphologische Abnormalitäten aufspüren können. Die klinische Anwendbarkeit der Methode erfordert jedoch Einsatz einer nichtinvasiven Modalität, einer solchen wie die zurzeit gängigsten Verfahren in der bildgebenden Diagnostik: Computertomografie, Ultraschall oder Magnetresonanztomografie. In diesem Abschnitt werden die anatomischen, physiologischen und funktionellen Grundlagen des gesunden und arthrotischen Knorpels beschrieben, welche einerseits die Komplexität der Ultrastruktur und Funktionalität dieses Gewebes zeigen, anderseits jedoch die Einsatzpunkte für die Ausarbeitung der diagnostischen Methode zur Früherkennung arthrotischer Änderungen zu finden helfen können. Darüber hinaus wird der gegenwärtige Stand der Wissenschaft in Bereichen Aufbau, Biomechanik sowie Untersuchungsmethoden des Knorpels geschildert um die aktuellen Forschritte aber auch die bestehende Probleme auf diesem Gebiet zu verdeutlichen und daraus eine Aufgabenstellung für die vorliegende Arbeit zu definieren. 2.1. Gelenkknorpel 2.1.1. Das Kniegelenk Das Kniegelenk eines Menschen ist das Verbindungsgelenk zwischen Ober- und Unterschenkel. Es besteht, vereinfacht betrachtet, aus dem unteren Ende des Oberschenkelknochens, dem oberen Ende des Schienbeins und der Kniescheibe (Abb. 2.1). Das Kniegelenk ermöglicht die Beugung und Streckung um bis zu 150° auf Grund einer Kombination von Rollen und Gleiten. Darüber hinaus ist im gebeugten Zustand eine mediale Rotation um ca. 10° und eine laterale Rotation um 30°–40° möglich. Das Kniegelenk unterteilt man in das Kniescheiben- und Kniekehlgelenk. Das Kniescheibengelenk (Femoropatellargelenk) ist der Gelenkkontakt zwischen Oberschenkelknochen und Kniescheibe. Die Kniescheibe ist ihrerseits an der
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