Benimplantat i tre dimensioner

Med skiktbilder eller tomografi kan man numera avbilda en bit ben med ett implantat i. Jämfört med vanlig mikroskopi visar dessa tredimensionella bilder mycket tydligare hur väl implantatet växt fast. Hamid Sarve utvecklar i sin avhandling vid SLU helt nya matematiska metoder för att konstruera sådana bilder och beräknar ett antal objektiva mått på hur bra implantaten fungerar. Han beskriver också hur man visuellt kan presentera detta.

I en åldrande befolkning kommer allt fler människor att behöva benimplantat, till exempel en skruv i käken att fästa tänder på. Tillverkarna strävar efter att konstruera dem så att de fäster så bra som möjligt och behöver därför ta reda på hur väl de växer fast i benet.

Hittills har den medicinska utvärderingen av implantat gjorts med traditionell mikroskopi av en tunn skiva av det utopererade implantatet med omgivande benvävnad. Mikroskopisten mäter hur stor del av implantatet som ligger an mot ben och hur mycket benvävnad det finns i olika områden i närheten av implantatet. Den tunna skivan ger dock en mycket ofullständig bild av hur väl implantatet har integrerats med benet.

Utvecklingen av nya tomografiska metoder har gjort det möjligt att göra en tredimensionell bild av ett implantat med omgivande benvävnad med tillräckligt hög upplösning. Den stora svårigheten är att metallen i implantatet ger störningar som helt döljer benvävnaden intill. Enda sättet att undvika detta har varit att använda en mycket speciell röntgenstråle, från en synkrotron, som är mycket ovanliga i världen.

– Men sedan ungefär två år finns det apparater som kan ta tillräckligt bra bilder och som får plats i ett välutrustat laboratorium, berättar Hamid Sarve vid Centrum för bildanalys, SLU.

Han har i sin doktorsavhandling SLU skapat tredimensionella motsvarigheter till de tvådimensionella mått som hittills använts. Han har även tagit fram datoriserade bildanalysmetoder för att beräkna dessa mått automatiskt – både i två och tre dimensioner. Det visar sig att de tvådimensionella måtten kan variera med upp till 30 procent beroende på var den tunna skivan råkar bli utskuren.

– Med mått beräknade på hela implantatet bli utvärderingen mycket säkrare, säger Hamid Sarve.

Mått i form av siffror ger inte materialforskarna all information som finns i den tomografiska bilden. Existerande metoder för vetenskaplig visualisering fungerar dåligt på den här typen av bilder. Därför har Sarve även utvecklat nya metoder för att så tydligt som möjligt i bild visa hur benet växt fast.

– Det blir exempelvis lätt att se exakt var benvävnaden är tätast, säger Hamid Sarve.
De nya metoderna har provats för att studera två implantat som tagits ut ur en patient efter att ha suttit i käken i 29 år. Detta gav läkarna en mycket fylligare bild av vad som hänt än vad enbart mikroskopi skulle ha gjort.

--------------------------------------------------------- 

Civilingenjör Hamid Sarve, Centrum för bildanalys, SLU, försvarar sin avhandling med titeln ”Evaluation of Osseointegration using Image Analysis and Visualization of 2D and 3D Image Data”. Disputationen avser teknologie doktorsexamen.

• Tid: fredag 23 september kl 13:00
• Plats: Polhemssalen, Ångströmslaboratoriet, Uppsala.
• Opponent: Professor emeritus Albert Vossepoel, Quantitative Imaging Group, Delft University of Technology, Delft, Nederländerna

Mer information

Hamid Sarve, 018-471 34 65, hamid.sarve@cb.slu.se

Avhandlingen

Centrum för bildanalys, Uppsala

Hamid Saves sida på Centrum för bildanalys, Uppsala

Pressbilder

(Får publiceras fritt i samband med artiklar om disputationen, fotograf ska anges.)

• Hamid Sarveutanför Centrum för bildanalys i Uppsala. Foto: Maria Axelsson

• Implantat (blå) i benvävnad (gul) avbildad med röntgenstrålar från en synkrotron.

• Implantat  där de områden där ny benvävnad växt fast vid skruven har markerats med blått. Kontaktytan har räknats fram ur bilden ovan.