Entwicklung eines Messsystems zur Untersuchung arthrotischer Knorpelschäden mittels naher Infrarot-Spektroskopie für den Einsatz in der Arthroskopie

Plettenberg, Holger GND

Osteoarthritis (OA) is one of the most prevalent diseases of cartilage in the great joints, with enormous social and economic burden on the society and strong pain for the patient. A non-destructive method for diagnosis of the extent and localization of OA is not availible so far. Up to now the gold standard for diagnosis of OA is the visual impression and the mechanical feedback from pulpation of the cartilage during arthroscopy. This work descries a measurement system based on near infrared spectros- copy and several experiment to prove the feasibility of NIR spectroscopy as a diagnostic method for OA. The results show that pathological changes in cartilage lead to corresponding changes in the respective spectra, that the diagnostic power of NIR spectroscopy is comparable with those of classical medical laboratory methods, that the biomechanical properties of cartilage correlate with its spectral properties and that the pressure, as exerted during the measurements, does not change the spectral properties of cartilage.

Zusammenfassung:
Arthrose ist die häufigste Erkrankung des Knorpels großer Gelenke und stellt eine enorme soziale und ökonomische Belastung für die Allgemeinheit und einen hohen Leidensdruck für den Patienten dar. Die zerstörungsfreie Diagnose von Ort und Schwere des Knorpelschadens, insbesondere in den primären Stadien, ist eine klinische Fragestellung. Als Goldstandard der Diagnose gilt z. Z. der optische Eindruck und das Betasten (Palpieren) des Knorpels während einer Arthroskopie in vivo.
Diese Arbeit beschreibt ein Messsystem zur Diagnose von Arthrose auf Basis der nahen Infrarot (NIR) Spektroskopie und mehrere Experimente zum Nachweis der Eignung dieser Technologie. Es wird gezeigt, dass pathologische Veränderungen von Knorpelgewebe sich in den entsprechenden NIR-Spektren abzeichnen, dass die Aussagekraft der NIR-Spektroskopie vergleichbar ist mit der von klassischen medizinischen Laborverfahren, dass die biomechanischen Eigenschaften von Knorpel mit seinen optischen korrelieren und dass die während der Messung auftretenden Druckbelastung auf den Knorpel dessen Spektren nicht verändern.

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Plettenberg, Holger: Entwicklung eines Messsystems zur Untersuchung arthrotischer Knorpelschäden mittels naher Infrarot-Spektroskopie für den Einsatz in der Arthroskopie. 2009.

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