13:30  

Eintreffen

14:00

Begrüssung

Prof. Dr. Antonia Neels, Abteilungsleiterin Zentrum für Röntgenanalytik, Empa

14:15

Mit 4D-Röntgenvideos den Ursachen von Osteoarthritis und Kreuzschmerzen auf der Spur

Prof. Dr. Ameet Aiyangar, Mechanical Systems Engineering, Empa

14:45

Vergleich zwischen statischer und dynamischer Bildgebung in der Radiologie – zukunftsweisende Entwicklungen für die Präventivmedizin

PD Dr. med. Keivan Daneshvar, Leiter Musckuloskeletale Radiologie, DIPR, Insel Gruppe, Bern

15:15

Hochauflösende 3D-Bildgebung für muskuloskelettale und orthopädische Anwendungen: Präzise Einblicke von der Mikroskala bis zur klinischen Praxis (in Englisch)

PD Dr. Annapaola Parrilli, Center for X-ray Analytics, Empa

15:45

Pause

16:15

Dünne Schichten in der Medizintechnik: Innovation für Implantate, Diagnostik und chirurgische Präzision

Dr. Kerstin Thorwarth, Surface Science & Coating Technologies, Empa

16:45

3D-gedruckte personalisierte Implantate: Stand der Technik

Nicolas Bouduban, CEO, Swiss m4m Center

17:15

Wrap-Up und Abschluss

Prof. Dr. Antonia Neels, Abteilungsleiterin Zentrum für Röntgenanalytik, Empa

17:30

Apéro & Networking

Vorträge

Mit 4D-Röntgenvideos den Ursachen von Osteoarthritis und Kreuzschmerzen auf der Spur

Prof. Dr. Ameet Aiyangar, Mechanical Systems Engineering, Empa

Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems zählen weltweit zu den häufigsten Ursachen für Behinderungen, gemessen an den mit Behinderung gelebten Jahren. Kreuzschmerzen und Osteoarthritis sind dabei führende Faktoren. Trotz ihrer hohen Prävalenz fehlt es an Verständnis für deren biomechanische Ursachen. Aktuelle Diagnosen basieren meist auf Symptomen; die patho-anatomischen Ursachen bleiben oft unklar. Ausserdem fehlen verlässliche Biomarker für die Erkrankungen und eine detaillierte Charakterisierung mechanischer Krankheitsphänotypen.
Mittels multimodale in-vivo-Bildgebung lassen sich mechanische Marker identifizieren, um präzisere, patientenspezifische Diagnosen und Therapien zu ermöglichen. Im Fokus steht die dynamische dreidimensionale Analyse von Gelenksbewegungen unter funktionellen Bedingungen – inklusive feinster Roll- und Gleitbewegungen, die mit herkömmlichen Verfahren kaum messbar sind. Hier können erstmals Röntgenaufnahmen von einem sich bewegenden Menschen gleichzeitig aus zwei verschiedenen Richtungen erstellt werden. Eine europaweit einzigartige Laboreinheit. Die dynamische biplane Röntgenbildgebung erlaubt eine hochpräzise Erfassung dieser Bewegungen in vivo und mit Submillimetergenauigkeit. Der Vortrag stellt das neue Verfahren vor – von der Hardware über die Analysepipeline bis zu konkreten Anwendungen an Knie, Hüfte, Schulter und Wirbelsäule.

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Vergleich zwischen statischer und dynamischer Bildgebung in der Radiologie – zukunftsweisende Entwicklungen für die Präventivmedizin

PD Dr. med. Keivan Daneshvar, Leiter Musckuloskeletale Radiologie, DIPR, Insel Gruppe, Bern

In der muskuloskelettalen Radiologie stellen sich zahlreiche Herausforderungen, insbesondere bei der Diagnose von Gelenkinstabilitäten oder Knochenkonflikten, wie beispielsweise einem Hüftimpingement. Herkömmliche statische Bildgebungsverfahren erlauben oft nur indirekte Rückschlüsse durch sekundäre Gelenkveränderungen, wodurch eine präzise Diagnosestellung erschwert wird und die Therapie sich verzögern kann.
Die dynamische Bildgebung hingegen eröffnet neue Perspektiven, indem Gelenkbewegungen direkt erfasst und analysiert werden können. Diese Informationen, kombiniert mit segmentierten MR-Bilddaten zu Muskel- und Fettanteilen, EMG, sowie relevanten Biomarkern, ermöglichen es, Bewegungsmuster präzise zu bewerten und gezielte therapeutische Massnahmen einzuleiten. So kann frühzeitig auf potenzielle Fehlbelastungen oder Instabilitäten reagiert werden, um degenerative Veränderungen, wie etwa eine Arthrose, effektiv vorzubeugen.
Diese innovativen Ansätze bieten insbesondere in der Präventivmedizin grosses Potenzial: Durch gezielte physiotherapeutische Interventionen, angepasst an individuelle biomechanische und phänotypische Profile, können nicht nur Sportler und posttraumatische Patienten profitieren, sondern auch gesunde Freiwillige, die präventiv ihre Bewegungs- und Körperfunktion optimieren möchten.

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Hochauflösende 3D-Bildgebung für muskuloskelettale und orthopädische Anwendungen: Präzise Einblicke von der Mikroskala bis zur klinischen Praxis

PD Dr. Annapaola Parrilli, Center for X-ray Analytics, Empa

Die komplexe Heterogenität des muskuloskelettalen Gewebes – bedingt durch die Vielfalt der Zelltypen, Fasern und Matrixkomponenten – stellt hohe Anforderungen an moderne Bildgebungstechniken. Um biologische Strukturen in ihrer gesamten funktionellen Bandbreite zu erfassen, sind Verfahren erforderlich, die mikroskopische Details mit makroskopischen Funktionsanalysen verbinden. Ein multiskaliger Ansatz kombiniert diese Ebenen und ermöglicht so ein umfassenderes Verständnis der zugrunde liegenden biomechanischen Prozesse.
Hochauflösende Mikro- und Nano-Computertomographie liefern präzise dreidimensionale Darstellungen der Gewebearchitektur und ihrer Wechselwirkungen. Dies erlaubt nicht nur eine detaillierte Analyse der muskuloskelettalen Morphologie, sondern auch eine präzisere Erfassung pathologischer Veränderungen.
Darüber hinaus spielt die multiskalige Bildgebung eine Schlüsselrolle in der Entwicklung fortschrittlicher orthopädischer Materialien. Sie ermöglicht eine präzise Bewertung der Gewebeintegration sowie die Vorhersage des in-vivo-Verhaltens neuer Biomaterialien, wodurch deren Funktionalität und klinische Anwendbarkeit optimiert werden.
Die enge Verbindung von wissenschaftlicher Innovation und klinischer Praxis ist entscheidend für Fortschritte in Diagnostik, Therapie und orthopädischer Medizintechnik. Die Integration hochentwickelter 3D-Bildgebungstechnologien mit mikro- und nanometrischen Analyseverfahren beschleunigt die Translation wissenschaftlicher Erkenntnisse in klinische Anwendungen – mit dem Potenzial, die Diagnose- und Behandlungsmöglichkeiten in der muskuloskelettalen Medizin nachhaltig zu verbessern.

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Dünne Schichten in der Medizintechnik: Innovation für Implantate, Diagnostik und chirurgische Präzision

Dr. Kerstin Thorwarth, Surface Science & Coating Technologies, Empa

Dünnschichten spielen eine entscheidende Rolle in der Medizintechnik, da sie die Biokompatibilität, Funktionalität und Sicherheit von Implantaten und medizinischen Instrumenten erheblich verbessern. Hochentwickelte Beschichtungen wie Titan- oder Hydroxylapatit-Schichten fördern die Gewebeintegration und minimieren das Risiko von Entzündungsreaktionen, wodurch die Langzeitverträglichkeit von Implantaten optimiert wird.
Besonders in der Chirurgie ermöglichen intelligente, dünne Schichten auf Instrumenten – beispielsweise beschichtete Bohrer – eine höhere Präzision bei robotergestützten Eingriffen. Gleichzeitig sorgt die Integration von Sensoren für eine kontinuierliche Überwachung empfindlicher Strukturen wie Nerven, und erhöht so die Patientensicherheit.
Auch in der Diagnostik eröffnen dünne Schichten neue Möglichkeiten: Sie sind essenziell für die Entwicklung hochempfindlicher Biosensoren, die selbst geringste Mengen an Biomarkern für Krankheiten nachweisen können.
Diese technologischen Fortschritte unterstreichen das enorme Potenzial dünner Schichten in der modernen Medizintechnik. Sie leisten einen entscheidenden Beitrag zu sichereren, effizienteren und individuelleren Lösungen – und setzen neue Massstäbe für Innovationen in der Branche.

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3D-gedruckte personalisierte Implantate: Stand der Technik

Nicolas Bouduban, CEO, Swiss m4m Center

Die 3D-Drucktechnologie revolutioniert die Medizin durch die Entwicklung massgeschneiderter Implantate, die perfekt auf individuelle Patientenbedürfnisse abgestimmt sind. Mithilfe moderner Bildgebung wie der Computertomographie entstehen Implantate mit präziser anatomischer Passform und optimaler funktionaler Integration.
Innovative Materialien wie Titanlegierungen und Polymere gewährleisten eine hohe Biokompatibilität, während additive Fertigung komplexe Strukturen ermöglicht, die das Einwachsen von Gewebe fördern. Fortschrittliche Verfahren wie «Selective Laser Melting» (SLM) bieten dabei höchste Präzision, Stabilität und Langlebigkeit.
Besonders in der Orthopädie, der kraniofazialen Rekonstruktion und der Zahnmedizin sind diese Implantate bahnbrechend, da sie bessere chirurgische Ergebnisse und kürzere Genesungszeiten ermöglichen.
Begleitend dazu entwickeln sich regulatorische Rahmenbedingungen und Qualitätsstandards, um die Anwendung dieser innovativen Technologie zu fördern.
3D-gedruckte personalisierte Implantate stehen für den Fortschritt moderner Medizin. Sie verbessern die Lebensqualität der Patienten und Patientinnen und setzen neue Massstäbe für Effizienz und Individualisierung im Gesundheitswesen.