Osteoporose-Forschung durch Analyse von Knochengewebe mittels SAM


Bizentrisches Forschungsprojekt der DFG

Die Universitäten Halle und Bremen haben gemeinsame Forschungen auf dem Gebiet der Osteoporoseforschung in Angriff genommen, die zunächst zwei Jahre lang seitens der DFG finanziell unterstützt werden, u. a. mit der Bezahlung einer vollen Stelle für eine(n) wissenschaftliche(n) Mitarbeiter(in), die jeweils zur Hälfte in Bremen und Halle besetzt ist, einer ganzen Stelle für eine MTA in Halle, einem Verbrauchsmitteletat und Reisekosten.

Das DFG-Projekt zur „Bestimmung der elastomechanischen und anisotropen Eigenschaften von Knochen durch ultraschallmikroskopische Verfahren" wurde von Prof. Dr. rer. nat. habil. Siegfried Boseck (FB Physik-Elektrotechnik, Institut für Werkstoffphysik und Strukturforschung der Universität Bremen) und Doz. Dr. rer. nat. habil. Hans-Joachim Hein (Arbeitsgruppe Biomechanik und Strukturforschung an der Klinik für Diagnostische Radiologie der Medizinischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg) beantragt. Das Projekt läuft derzeit in der ersten Phase; die beteiligten WissenschaftlerInnen rechnen sich indessen gute Chancen zu einer Verlängerung aus.

Das Vorhaben beinhaltet zwei Hauptkomplexe: 1. die Weiterentwicklung der Meßmethodik für die Anwendung auf biologische Materialien (speziell für den Knochen), 2. die Bestimmung der elastomechanischen Eigenschaften von Knochenmaterial und ihre Relation zur Qualität des Knochens (primäre und sekundäre Osteoporose). Dabei geht es zum einen um die Bildgebung mit dem akustischen Rastermikroskop und zum anderen um biomechanische und strukturelle Forschungen, die die Ultraschallphysik und -diagnostik, aber auch Gebiete der angewandten Optik verwenden. Die Arbeiten lassen sich in die Gebiete der Bildentstehung und -interpretation und der Mikrocharakterisierung von Werkstoffen und Materialien mit dem akustischen Rastermikroskop sowie ihrer Anwendung auf heterogene Hartstoffsysteme der Biologie und Medizin einordnen. Es werden Veränderungen in den Mikrostrukturen der Knochen und Korrelationen zur funktionellen Veränderung der Knochengewebe erfaßt, untersucht und dargestellt. Im Hinblick auf belastungsabhängige Veränderungen in den elastischen Eigenschaften liegt das Hauptaugenmerk auf der Einschätzung osteoporotisch veränderter Knochengewebe.

Ursprünglich wurde das akustische Rastermikroskop (SAM, von Krämer Scientific Instruments) in Werkstoffprüfung, Festkörperphysik und Qualitätskontrolle im Bereich der Hochtechnologie eingesetzt. Nach ersten medizinischen Anwendungen im Bezug auf die Haut, werden nun auch Knochen und Zahn zum Untersuchungsobjekt. Bisherige Untersuchungen und Publikationen zur Knochenqualität bei Osteoporose (u. a. eine auf mehrjähriger Forschung basierende EG-Studie) ließen die SAM-Analyse weitgehend unberücksichtigt. Deshalb wurde in Halle bereits seit 1987 an dem Problem gearbeitet. Nach der Wende kam der Informationsaustausch mit westdeutschen Universitäten zustande, insbesondere mit Bremen (wo Prof. Dr. Siegfried Boseck sich schon seit 1984 des Problems angenommen hat). Zu den Zielstellungen des DFG-Projekt gehört u. a. die Verknüpfung der SAM-Ergebnisse mit physikalischen und mathematischen Modellierungen des mikrostrukturellen Knochenaufbaus und der Vergleich mit anderen abbildenden Systemen in der Medizin. Schließlich fließen die Untersuchungsergebnisse in ein zu entwickelndes mathematisches Modell der elastischen Struktureigenschaften des Knochens ein.

Für das Vorhaben sind weder Tierversuche noch Untersuchungen am Menschen nötig. Das zu bearbeitende Material wird aus archivierten Knochen und aus Biopsien gewonnen.

Auch WissenschaftlerInnen der Universitäten München und Gießen sowie Praxispartner sind einbezogen. Unabhängig von einer möglichen Projektverlängerung werden außerdem Prof. Dr. Jurijs Dehtjar (Universität Riga, Lettland), Mitarbeiter des Labors von Dr. Briggs (Oxford University, GB) und evtl. erneut Prof. Dr. Lawrence Katz (Cleveland University, Ohio, USA) an Lösung dieser komplexen Forschungsaufgabe beteiligt sein. Außer der DFG werden DAAD und British Council (so hoffen die Bearbeiter) finanzielle Unterstützung gewähren.
(Dr. Margarete Wein, 20. November 1998)

Ansprechpartner:

Doz Dr. rer. nat. habil. Hans-Joachim Hein, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Medizinische Fakultät, AG Biomechanik und Strukturforschung, Straße der OdF 4, 06097 Halle, Tel.: (0345) 557 40 49, Fax: (0345) 557 45 19, e-mail: h-j.hein@medizin.uni-halle.de


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