Un grande passo avanti nella ricerca sulle articolazioni
Chi siamo sa sorprendentemente poco di come funziona il ginocchio. Il professore dell'ETH Bill Taylor vuole cambiare questa situazione: con una tecnologia unica e una struttura di prova lunga 22 metri.
"Il ginocchio è l'articolazione più emozionante e allo stesso tempo più complessa del corpo umano".Bill Taylor, professore di Biomeccanica del movimento presso il Dipartimento di scienze e tecnologie della salute, afferma: "Ci sono accelerazioni enormi, modelli di movimento complessi e carichi elevati". "Ci sono accelerazioni enormi, schemi di movimento complessi e carichi elevati", ha scoperto la sua passione per questa articolazione 20 anni fa. E si è posto l'ambizioso obiettivo di comprendere appieno il funzionamento del ginocchio: "Solo quando sapremo come viene caricata l'articolazione e quali schemi di movimento esistono potremo capire perché un'articolazione diventa rigida, la cartilagine si rompe o si verifica un dolore".
Bill Taylor e il suo team utilizzano una tecnologia avanzata di fluoroscopia video per scoprire come funziona il ginocchio. La fluoroscopia utilizza raggi X pulsanti per visualizzare le strutture scheletriche del corpo umano. Taylor combina questo metodo con l'analisi del movimento utilizzando marcatori cutanei, piastre di forza e la misurazione dell'attività muscolare. Più di dieci anni fa, presso l'Istituto di Biomeccanica dell'ETH di Zurigo è stato sviluppato un fluoroscopio mobile automatizzato per seguire il ginocchio mentre cammina e sale le scale. Il dispositivo a raggi X a forma di arco era montato su un robot che seguiva i movimenti dell'articolazione. Quando un soggetto camminava, l'intero apparecchio si muoveva con lui e scattava immagini radiografiche in movimento del ginocchio. Le immagini bidimensionali possono essere utilizzate per creare ricostruzioni tridimensionali e modelli anatomici con muscoli e legamenti del ginocchio. In questo modo è possibile riconoscere quali legamenti sono sottoposti a una determinata sollecitazione durante il movimento, il che a sua volta è importante per comprendere lo sviluppo del dolore.
Unità di misura unica
Sebbene questo dispositivo originale abbia permesso di effettuare misurazioni molto più precise rispetto ai metodi precedenti, vi erano anche dei punti deboli: Le immagini venivano acquisite solo su un piano, con una bassa risoluzione, e la costruzione consentiva di analizzare solo la camminata lenta. Per questo Taylor e il suo team vogliono sviluppare ulteriormente il dispositivo. La visione: "Vogliamo costruire un'unità di misura unica e all'avanguardia", dice Taylor. Questo dovrebbe rappresentare il gold standard, non solo per la ricerca fondamentale, ma anche per la valutazione clinica della funzionalità del ginocchio. Questo solleva molte domande: dove deve iniziare la riabilitazione di un'articolazione danneggiata? Quando è necessario sostituire un'articolazione e quale impianto è più adatto alla persona colpita?
"Il ginocchio è l'articolazione più emozionante e allo stesso tempo più complessa del corpo umano".Bill Taylor
L'approvazione di una richiesta di finanziamento da parte del Fondo Nazionale Svizzero per la Ricerca Scientifica è stato il segnale di partenza per lo sviluppo del nuovo videofluoroscopio a doppio piano. Oltre all'innovativa unità di imaging a due piani, il nuovo dispositivo è dotato di motori elettrici che accelerano in modo estremamente rapido e possono quindi mantenere il ginocchio nel campo visivo dell'unità di imaging, ad esempio quando si salgono le scale. Inoltre, il dispositivo di tracciamento si muove sulla base di un solo marcatore, fissato al ginocchio del soggetto senza essere collegato al fluoroscopio, in modo che il soggetto possa muoversi liberamente.
Una nuova sede porta vantaggi
Nell'autunno del 2023, Taylor e il suo team si sono trasferiti dalla precedente sede nel 中国足球彩票 H?nggerberg al nuovo edificio ETH GLC nel centro di Zurigo. Il trasporto e l'installazione del nuovo fluoroscopio sono stati una sfida importante e hanno richiesto un'ampia pianificazione. Per garantire la piena funzionalità del sistema e rispettare tutte le norme di sicurezza, le fondamenta in cemento del laboratorio nel sotterraneo dell'edificio di ricerca hanno dovuto essere progettate e costruite appositamente per l'impianto di prova lungo 22 metri.
Con il Nuovo edificio nel Gloriarank (GLC) L'ETH di Zurigo sta creando un moderno edificio di sviluppo e laboratorio nel comprensorio universitario Zürich-Zentrum, in cui confluiranno l'insegnamento, la ricerca e la traduzione nei settori della salute, della medicina e della tecnologia medica. La realizzazione è stata resa possibile da una generosa donazione della Fondazione M?xi.
La vicinanza a cliniche e altri istituti di ricerca offre a Bill Taylor molti vantaggi: "Lavoriamo a stretto contatto con la Schulthess Klinik, che ci ha aiutato, tra l'altro, nella costruzione del nuovo dispositivo". Ci sono anche progetti congiunti con l'Ospedale Universitario di Balgrist, l'Ospedale Universitario di Zurigo e l'Ospedale Cantonale di Baden. Il fluoroscopio sarà utilizzato per la prima volta nel nuovo sito per uno studio su soggetti sani, con l'obiettivo di sviluppare dati standardizzati sulle condizioni delle ginocchia intatte. Questi serviranno in seguito come referenze per altri studi, come ad esempio un progetto di Innosuisse in corso che esaminerà i partecipanti allo studio con articolazioni artificiali del ginocchio e fornirà risultati per lo sviluppo futuro degli impianti.
Ma Bill Taylor sta già pensando molto più in là: vuole ridurre ulteriormente i già bassi livelli di radiazioni dei dispositivi di imaging. Ciò consentirebbe di applicare la tecnologia non solo alle articolazioni periferiche come il ginocchio, ma anche a parti del corpo più sensibili come la spalla o la colonna vertebrale. Le prime cliniche stanno già mostrando interesse.
Informazioni sulla persona
Bill Taylor è professore di Biomeccanica del movimento presso il Dipartimento di scienze e tecnologie della salute dell'ETH di Zurigo.
"Globe" Persone al centro
Questo testo è stato pubblicato nel numero 23/04 della rivista l'ETH Globo Pubblicato.