Klinische und funktionelle Ergebnisse nach der Rehabilitationsphase bei minimalinvasivem unikondylärem Kniegelenksersatz

Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der klinischen und funktionellen Ergebnisse bei Patienten nach minimalinvasivem unikondylärem Kniegelenksersatz im Vergleich zu einer Kontrollgruppe. Wir verglichen 29 Patienten nach Erhalt einer minimalinvasiv implantierten unikondylären Schlittenprothese des Typs Repicci mit einem mittleren follow-up von 10,1 Monaten mit einer altersentsprechenden gesunden Kontrollgruppe im Hinblick auf Funktion und Lebensqualität (Studientyp: retrospektive Kohortenstudie). Von den 29 mit einer minimalinvasiv implantierten Schlittenprothese versorgten Patienten wurde bei allen das mediale Kompartment und bei vier Patienten zusätzlich das laterale Kompartment ersetzt. Das Durchschnittsalter der Patienten betrug 66 Jahre. Die Kontrollgruppe bestand aus 11 altersentsprechenden, gesunden Personen. Zu den funktionellen Untersuchungen zählte die Ganganalyse, eine elektromyografische Untersuchung der Beinmuskulatur während des Ganges sowie eine Prüfung der Propriozeption im Bereich des Kniegelenks mit dem Winkelreproduktionstest und dem Balancetest. Die klinische Untersuchung wurde anhand klinischer Scores dokumentiert. Die Repicci-Schlittenprothese konnte funktionelle Ergebnisse erzielen, die mit denen altersentsprechender, gesunder Kniegelenke vergleichbar waren. Vor allem die Resultate der Bewegungsanalyse und die der Propriozeption zeigten mit der Kontrollgruppe vergleichbare Daten, während die gemessenen Beinmuskelaktivitäten im Elektromyogramm in nahezu allen Fällen unter denen der Kontrollgruppe und auch unter denen des nicht operierten Beines lagen. Die meisten Parameter der Lebensqualität sowie der angegebene Aktivitätslevel bewegten sich im gleichen Rahmen wie die der Kontrollgruppe. In der Mehrzahl der klinischen Scores erreichte die Patientengruppe niedrigere Werte als die Kontrollgruppe. Bei sorgfältiger Indikationsstellung und geeigneter Patientenauswahl kann die minimalinvasive Implantation einer unikondylären Schlittenprothese zu Ergebnissen führen, die mit denen altersentsprechender gesunder Personen vergleichbar sind

Klinische und funktionelle Ergebnisse nach der Rehabilitationsphase bei minimalinvasivem unikondylärem Kniegelenksersatz

Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der klinischen und funktionellen Ergebnisse bei Patienten nach minimalinvasivem unikondylärem Kniegelenksersatz im Vergleich zu einer Kontrollgruppe. Wir verglichen 29 Patienten nach Erhalt einer minimalinvasiv implantierten unikondylären Schlittenprothese des Typs Repicci mit einem mittleren follow-up von 10,1 Monaten mit einer altersentsprechenden gesunden Kontrollgruppe im Hinblick auf Funktion und Lebensqualität (Studientyp: retrospektive Kohortenstudie). Von den 29 mit einer minimalinvasiv implantierten Schlittenprothese versorgten Patienten wurde bei allen das mediale Kompartment und bei vier Patienten zusätzlich das laterale Kompartment ersetzt. Das Durchschnittsalter der Patienten betrug 66 Jahre. Die Kontrollgruppe bestand aus 11 altersentsprechenden, gesunden Personen. Zu den funktionellen Untersuchungen zählte die Ganganalyse, eine elektromyografische Untersuchung der Beinmuskulatur während des Ganges sowie eine Prüfung der Propriozeption im Bereich des Kniegelenks mit dem Winkelreproduktionstest und dem Balancetest. Die klinische Untersuchung wurde anhand klinischer Scores dokumentiert. Die Repicci-Schlittenprothese konnte funktionelle Ergebnisse erzielen, die mit denen altersentsprechender, gesunder Kniegelenke vergleichbar waren. Vor allem die Resultate der Bewegungsanalyse und die der Propriozeption zeigten mit der Kontrollgruppe vergleichbare Daten, während die gemessenen Beinmuskelaktivitäten im Elektromyogramm in nahezu allen Fällen unter denen der Kontrollgruppe und auch unter denen des nicht operierten Beines lagen. Die meisten Parameter der Lebensqualität sowie der angegebene Aktivitätslevel bewegten sich im gleichen Rahmen wie die der Kontrollgruppe. In der Mehrzahl der klinischen Scores erreichte die Patientengruppe niedrigere Werte als die Kontrollgruppe. Bei sorgfältiger Indikationsstellung und geeigneter Patientenauswahl kann die minimalinvasive Implantation einer unikondylären Schlittenprothese zu Ergebnissen führen, die mit denen altersentsprechender gesunder Personen vergleichbar sind

Metamaterial-based transmit and receive system for whole-body magnetic resonance imaging at ultra-high magnetic fields

Magnetic resonance imaging (MRI) at ultra-high fields (UHF), such as 7 T, provides an enhanced signal-to-noise ratio and has led to unprecedented high-resolution anatomic images and brain activation maps. Although a variety of radio frequency (RF) coil architectures have been developed for imaging at UHF conditions, they usually are specialized for small volumes of interests (VoI). So far, whole-body coil resonators are not available for commercial UHF human whole-body MRI systems. The goal of the present study was the development and validation of a transmit and receive system for large VoIs that operates at a 7 T human whole-body MRI system. A Metamaterial Ring Antenna System (MRAS) consisting of several ring antennas was developed, since it allows for the imaging of extended VoIs. Furthermore, the MRAS not only requires lower intensities of the irradiated RF energy, but also provides a more confined and focused injection of excitation energy on selected body parts. The MRAS consisted of several antennas with 50 cm inner diameter, 10 cm width and 0.5 cm depth. The position of the rings was freely adjustable. Conformal resonant right-/left-handed metamaterial was used for each ring antenna with two quadrature feeding ports for RF power. The system was successfully implemented and demonstrated with both a silicone oil and a water-NaCl-isopropanol phantom as well as in vivo by acquiring whole-body images of a crab-eating macaque. The potential for future neuroimaging applications was demonstrated by the acquired high-resolution anatomic images of the macaque's head. Phantom and in vivo measurements of crab-eating macaques provided high-resolution images with large VoIs up to 40 cm in xy-direction and 45 cm in z-direction. The results of this work demonstrate the feasibility of the MRAS system for UHF MRI as proof of principle. The MRAS shows a substantial potential for MR imaging of larger volumes at 7 T UHF. This new technique may provide new diagnostic potential in spatially extended pathologies such as searching for spread-out tumor metastases or monitoring systemic inflammatory processes

Metamaterial Ring Antenna System with a large water-NaCl-isopropanol phantom as sample for imaging.

<p>(A) Sketch of the experimental setup with two ring antennas inside the bore of the MRI system without patient table. A cylindrical water-NaCl-isopropanol phantom of 20 cm diameter and 40 cm length is placed in the center of the MRAS. The water-NaCl-isopropanol solution has a permittivity of ε_r = 58.2 and σ = 0.92 S/m. (B) Image of the cylindrical water-NaCl-isopropanol phantom acquired in a 7 T MRI system equipped with a MRAS. The distortion is due to insufficient linearity of the Siemens SC72d gradient system when imaging extended objects with more than 30 cm in z-direction. (C) B₁⁺ flip angle map at the center of the water-NaCl-isopropanol phantom in transversal direction. The background noise of this result was cropped. (D) B₁⁺ flip angle map around the center of the water-NaCl-isopropanol phantom in coronal direction. The background noise of this result was cropped. (see <a href="http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0191719#pone.0191719.s001" target="_blank">S1 File</a>).</p

Operating principles of a traditional MRI system and of the composite right-/left-handed (CRLH) Metamaterial Ring Antenna System (MRAS).

<p>(A) A traditional body coil resonator in a birdcage low pass architecture. The coils form a standing radio-frequency field inside the biological object. (B) Sketch of an ideal experimental setup for whole-body imaging with excitation and detection performed by a CRLH MRAS fully integrated in human whole-body UHF MRI system including the patient table. Each ring antenna can act as a transmit or receive unit. is the current density.</p

High-resolution <i>in vivo</i> imaging of the macaque’s head.

<p>(A) Sketch of the experimental setup with one ring antenna for transmit and an additional ring antenna acting as a wave reflector for improving the directivity of the electromagnetic waves for head imaging when using the 3-element, phased-array head receive coil. (B) <i>In vivo</i> MR image acquired with the system depicted in Fig 6A. The high-resolution images show a detailed view of the main parts of the crab-eating macaque brain (gray and white matter, cerebellum, and hippocampus). In the upper left corner a small back-folding artifact is visible which does not affect the imaging of the brain parts. The ticks indicate the distance to the y and z position of the iso-center of the MRI system.</p

Whole-body <i>in vivo</i> imaging of a crab-eating macaque.

<p>(A) Sketch of the second experimental setup: the animal-fixation device with two ring antennas both used for transmit and receive. (B) B₁⁺ flip angle map of the whole crab-eating macaque. The background noise of this result was cropped. (C) <i>In vivo</i> image of the whole crab-eating macaque acquired by the two ring antenna MRAS for whole-body MRI and an optimized 3-element phased array monkey head coil for receive only. The ticks indicate the y and z position of the iso-center of the MRI system. (see <a href="http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0191719#pone.0191719.s001" target="_blank">S1 File</a>).</p

Exemplary images of a large phantom acquired with a Metamaterial Ring Antenna System.

<p>(A) Sketch of the first experimental setup with three ring antennas inside the bore of the MRI system without patient table. A cylindrical silicone oil phantom of 40 cm diameter and 12 cm length is placed in the center of the MRAS (image plane perpendicular to the cylinder axis). The silicone oil has a low permittivity of ε_r = 2.3. (B) Image of the cylindrical silicone oil phantom acquired in a 7 T MRI system equipped with a MRAS. The distortion of the image is due to insufficient linearity of the Siemens SC72d gradient system when imaging extended objects with more than 20 cm in x-y-direction.</p