Aktivitätsbericht - Zentralinstitut für Medizintechnik (ZiMT)
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Aktivitätsbericht - Zentralinstitut für Medizintechnik (ZiMT)
Aktivitätsbericht des Zentralinstituts für Medizintechnik 2009 – 2014 Activity Report of the Central Institute of Healthcare Engineering 2009 – 2014 www.zimt.fau.de Aktivitätsbericht 2009 – 2014 Activity Report 2009 – 2014 2 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 Inhalt / Index Preamble 5 Aufgaben und Ziele des ZiMT Function and Objectives of ZiMT 6 Internationaler Medizintechnik-Standort International Location of Healthcare Engineering 8 Bachelor- und Master-Studiengänge Medizintechnik Bachelor and Master Programs for Medical Engineering 18 Spitzencluster Medical Valley EMN Leading Edge Cluster Medical Valley EMN 26 Start-Ups und Ausgründungen im Bereich Medizintechnik Start-Ups and Spin-Offs in the Healthcare Engineering Sector 30 Kollegiale Leitung, Geschäftsführung und Geschäftsstelle des ZiMT Management and Office of ZiMT 41 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums Members of ZiMT 45 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 71 Impressum Imprint 216 ZiMT Activity Report 2009 – 2014 3 4 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 Preamble Erlangen is known for its various medical inventions like the X-ray machine or the ether anesthesia to name just a few. The idea and vision of a “capital of medical research, production and services” came up in the mid90s when there was an urgent demand for impulses for the regional labor market. The taken arrangements turned out to become a real success story. As the Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) was also involved in various projects, the decision in 2008 to design a Bachelor course of medical engineering was a logical consequence to fulfill the needs of the regional market. This raised a great interest also among professors within all faculties. The implementation of the new MedTech study program also helped inducing a new MedTech community within and around the university. Therefore, it was an important decision to create an additional central institute to coordinate and visualize that new focus on a university level. Since its foundation in the year 2009, the Central Institute of Healthcare Engineering (ZiMT) functions as a bridge between all faculties with more than 60 professors doing excellent individual research in this interdisciplinary sector. ZiMT was also essential for the success of the new Bachelor program and its first students who would have been spread over various departments otherwise. The establishment of this new organizational unit helped to sharpen the university’s biomedical engineering profile on a national and international level and to improve the general conditions for the interdisciplinary collaboration. This way, ZiMT offers a perfect platform within the cluster to connect research and education with well-established global players as well as upcoming companies. On the one hand, all healthcare engineering competences of the university are pooled together in order to educate the best way possible. On the other hand, a university contact for representatives of the industry has been created. This is still mandatory to generate opportunities for students and researchers within the surrounding industry. ZiMT acts as a catalyst for joint research and education. Erlangen, May 2015 Dr-Ing Kurt Höller, MBA Managing Director ZiMT ZiMT Activity Report 2009 – 2014 5 Aufgaben und Ziele des ZiMT Function and Objectives of ZiMT Seit seiner Gründung im Dezember 2009 über- Since its foundation in December 2009 the nimmt das Zentralinstitut für Medizintechnik (ZiMT) Central Institute of Healthcare Engineering (ZiMT) die Aufgabe der fakultätsübergreifenden Koordinati- has been carrying out the task of faculty compre- on der medizintechnischen Aktivitäten in Forschung hensive coordination of healthcare engineering und Lehre an der Friedrich-Alexander-Universität activities regarding research and education at the Erlangen-Nürnberg (FAU). Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürn- So koordinierte und betreute das ZiMT von berg (FAU). Beginn an die Bachelor- und Masterstudiengänge From the very start the ZiMT has been coor- Medizintechnik, deren Qualität in Form einer erfolg- dinating and supervising the Bachelor and Master reich durchgeführten Akkreditierung sichergestellt study programs of healthcare engineering whose wurde. Neben einer fundierten Ingenieursausbil- quality was approved by a successfully passed ac- dung liegt hier ein besonderes Augenmerk auf der creditation. Besides a well-grounded engineering interdisziplinären Vermittlung von Kenntnissen aus education the program focuses on interdisciplinary Technik und Medizin und aufgrund hoher Strahlkraft transfer of technological and medical knowledge und weltweiter Kooperationsabkommen der Studi- and - due to a high visibility and world-wide coop- engänge ebenso auf einer ausgesprochen internati- eration contracts - on an international orientation. onalen Orientierung. Considerate of their content, the ZiMT coun- Über das ZiMT-Kollegium werden die auf ver- cil merges all biomedical engineering activities schiedene Fakultäten, Departments und Institute assigned to various faculties, departments, and der Universität verteilten Aktivitäten inhaltlich zu- institutes of the university. Concentration and ex- sammengeführt. Bündelung und Außendarstellung ternal presentation of the activities of the faculties der medizintechnischen Aktivitäten der Medizini- of Medicine, Engineering, and Sciences as well schen, Technischen und Naturwissenschaftlichen as of the department of Business and Economics Fakultäten wie auch des Fachbereiches Wirtschaft are counted among the core competences of the zählen somit zu den Kernkompetenzen des Zent- ZiMT. This demands intensive communication be- ralinstituts. Dies macht eine enge Kommunikation tween the various fields of expertise as well as with sowohl zwischen den verschiedenen Disziplinen scientists, university departments and the public. als auch mit Wissenschaftlern, Universitätsreferaten und Öffentlichkeit nötig. 6 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 The coordination and networking of the manifold biomedical engineering activities of the various Mit der Koordination und Vernetzung der vielfäl- faculties of FAU simultaneously raises the demand tigen medizintechnischen Aktivitäten der verschie- for a continuing development of the non-university denen Fakultäten der FAU muss auch der stetige research network. This requires a more transpar- Ausbau des Forschungsnetzwerks außerhalb der ent external presentation of this highly dynamic Universität einhergehen. Dies erfordert eine trans- sector on a national and international level. parentere Außendarstellung dieses hoch dynami- Founder members of the ZiMT at first had been schen Bereichs auf nationaler und internationaler 33 regular professors, scientists, and lecturers of Ebene. FAU who were actively involved in the Bachelor’s Gründungsmitglieder des ZiMT waren zunächst program for healthcare engineering. They gave 33 durch Vorlesungen, Übungen oder Seminare am lectures, tutorials or seminars and declared their Bachelor-Studiengang Medizintechnik aktiv betei- willingness for involvement in the ZiMT. Mean- ligte Lehrstuhlinhaber, Forscher und Dozenten der while, the size of the council has tripled as it has FAU, die ihre Bereitschaft zur Mitwirkung im Zentral also been opened for professors who are active in institut erklärt haben. Inzwischen hat sich die Größe healthcare engineering outside the study program. des Kollegiums durch Öffnung auch für Hochschul- The ZiMT is headed by an interdisciplinary col- lehrer, die außerhalb des Studiengangs in der Medi- legial management board whose members are zintechnik tätig sind, verdreifacht. Prof Dr-Ing Joachim Hornegger (formerly Faculty of Das ZiMT wird von einer interdisziplinären kol- Engineering, since April 1, 2015 President of FAU) legialen Leitung gelenkt, der Prof. Dr.-Ing. Joa- as speaker, and Prof Dr med Dr h c Jürgen Schütt chim Hornegger (vormals Technische Fakultät, seit ler (Faculty of Medicine) and Prof Dr rer nat Ben 01.04.2015 Präsident der FAU) als Sprecher sowie Fabry (Faculty of Sciences) as deputies. Dr-Ing Prof. Dr. med. Dr. h. c. Jürgen Schüttler (Medizini- Kurt Höller, MBA, and Dipl-Ing Tobias Zobel who sche Fakultät) und Prof. Dr. rer. nat. Ben Fabry (Na- are presiding over the office as directors carry out turwissenschaftliche Fakultät) als Stellvertreter an- the operational management. gehören. Die operative Leitung erfolgt durch D r.-Ing. Kurt Höller, MBA, und Dipl.-Ing. Tobias Zobel, die als Geschäftsführer der Geschäftsstelle vorstehen. ZiMT Activity Report 2009 – 2014 7 Internationaler Medizintechnik-Standort International Location of Healthcare Engineering 2011 wählte das Bundesministerium für Bildung From 2011 to 2013, the Central Institute of Health- und Forschung (BMBF) im Rahmen seiner Ausschrei- care Engineering (ZiMT) successfully realized a great bung zur internationalen Themenkampagne Medizin- international campaign for Medical Technology. In technik ein Erlanger Konsortium unter Führung des 2011, the Federal Ministry of Education and Research Zentralinstituts für Medizintechnik (ZiMT) aus, um in (BMBF) had chosen an Erlangen consortium with the einer mehrjährigen Kampagne bis ins Jahr 2013 welt- guidance of ZiMT at Friedrich-Alexander-Universität Er- weit für den Medizintechnik-Standort Deutschland zu langen-Nürnberg (FAU) as one of eight ambassadors werben. within the international thematic campaign “Germany – Dies war ein deutlicher Beweis für die Exzellenz Partner for Medical Technology”. The aim was to glob- und Sichtbarkeit der Erlanger Akteure im Bereich ally promote and increase the visibility of the great envi- Medizintechnik. So ist gerade die Medizintechnik ei- ronment for healthcare engineering research and busi- ner der großen Schwerpunkte der Friedrich-Alexan- ness in Germany. The selection of the Erlangen consor- der-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und ihrer tium was a great proof of excellence and increased the zahlreichen Ausgründungen. Erlanger Wissenschaft- visibility of its key actors in medical engineering. ler leisten grundlegende Beiträge zu Themen der me- Accordingly, healthcare engineering is one of the dizinischen Bildgebung, Telemedizin, Biomaterialien main focuses of FAU and of its numerous spin-offs. und therapeutischen Systeme. Die enge Zusammen- Erlangen scientists are contributing essentially to fun- arbeit mit Siemens Healthcare, Fraunhofer IIS und damental topics of medical imaging, telemedicine, bio ca. 50 medizintechnischen Unternehmen der Metro- materials, and therapeutic systems. The close cooper- polregion ist essentieller Bestandteil der exzellenten ation with Siemens Healthcare, Fraunhofer IIS, and ap- Forschungsumgebung. proximately 50 healthcare engineering organizations of Die Medizintechnik ist seit 1996 mit Amtsantritt des damaligen Erlanger Oberbürgermeisters Dr. Sieg- the metropolitan area supports this excellent research setting. fried Balleis und seiner Vision der „Bundeshauptstadt In 1996, Erlangen’s then-mayor Dr Siegfried Balleis der Medizintechnik“ sowie dem klaren Bekenntnis had the vision to make Erlangen the “Federal Capital of des damaligen Ministerpräsidenten Dr. Edmund Stoi- Medical Products and Services”. The former Bavarian ber („Medizintechnik = Erlangen“) zur treibenden Kraft Prime Minister, Dr Edmund Stoiber, who was strongly und zum Kristallisationskeim vieler neuer Projekte, committed to this vision, supported him (“Healthcare Aus- und auch Neugründungen geworden. In diesem Engineering in Bavaria focuses on Erlangen”). Since Premium-Wachstumsmarkt sind Fähigkeit und Bereit- then, healthcare engineering has become the driving schaft zur Innovation maßgebende Faktoren für an- force and the crystal nucleus of many new projects, haltenden Erfolg. Wirtschaft, Wissenschaft und Politik spin-offs, and start-ups. In this premium growth mar- haben die Möglichkeiten erkannt und entsprechende ket, the capability of and the readiness for innovation Richtungsentscheidungen getroffen. are decisive criteria for persistent success. Economy, 8 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 Mit dem Bau des Innovationszentrums Medizintechnik und Pharma (IZMP) auf einem rund 11.000 qm science, and politics recognized the potential of those possibilities and came to trend-setting decisions. großen Gelände der Stadt Erlangen festigte die Bay- Through the construction of the “Innovation Center erische Staatsregierung ihr Bekenntnis zum Medizin- for MedTech and Pharma (IZMP)” on an area of approx- technik-Standort Erlangen (Abb. 1). Heute beherbergt imately 11,000 square meters, the Bavarian state gov- das nun „Medical Valley Center“ genannte Bauwerk ernment consolidated its denomination to Erlangen as a Abb. 1: Medical Valley Center (vorne) und Headquarter Siemens Healthcare (Hochhaus hinten) in bester Nachbarschaft. Fig. 1: Medical Valley Center (in front) and Headquarter of Siemens Healthcare (multi-story building in the rear) in good neighborhood. nicht nur Universitätslabore, mittelständische Firmen healthcare engineering location (fig. 1). Today, the build- und Unternehmensgründer, sondern auch das ZiMT, ing - nowadays called “Medical Valley Center” - is not das Medical Valley Clustermanagement, die IHK-Ge- only home to university labs, medium-sized enterprises, schäftsstelle, Risiko-Geldgeber und zahlreiche an- and start-up companies, but also to ZiMT, the Medical dere Einrichtungen. So zeichnen sich Erlangen und Valley Cluster Management, the Chamber of Industry seine Umgebung zwischenzeitlich durch eine einzig- and Commerce, venture capitalists, and numerous other artige Dichte von Forschungseinrichtungen, Medizin- facilities. Thus, Erlangen and its surroundings meanwhile technikfirmen und Institutionen der Gesundheitsver- feature a unique density of research facilities, medical sorgung aus. technology companies, and healthcare organizations. ZiMT Activity Report 2009 – 2014 9 Neben den Hochschul- und Forschungseinrich- Besides university and research facilities, the in- tungen sichert auch der industrielle Global Player dustrial global player Siemens ensures an exceptionally Siemens mit dem Headquarter von Siemens He- high degree of innovation. This is underlined by the lo- althcare in Erlangen einen außergewöhnlich hohen cation of the Siemens Healthcare Sector headquarter Grad an Innovation. Im seit 2010 vom BMBF geför- in Erlangen. In 2010, the “Medical Valley EMN (Europe- derten Spitzencluster Medical Valley Europäische an Metropolitan Region Nuremberg)” succeeded in the Metropolregion Nürnberg (EMN) unter der Führung BMBF leading edge cluster competition that was fund- von Prof. Erich Reinhardt und Prof. Jürgen Schütt- ed with 40 million Euro for Erlangen’s “Center of Ex- ler wurden vor allem zwischen Siemens, Universität cellence in Medical Technology”. Diagnostic Imaging, und Universitätsklinikum sowie zahlreichen weiteren Intelligent Sensors, Treatment Systems & Personalized Technologieträgern als technologisch-wissenschaft- Medicine, Ophthalmology and Horizontal Innovations liche Leitthemen der Region Bildgebende Diagnos- for Product and Process Optimization define the tech- tik, Intelligente Sensorik, Therapiesysteme & Perso- nological and scientific master topics within that cluster. nalisierte Medizin, Augenheilkunde und Horizontale Under the guidance of Prof Erich Reinhardt and Prof Innovationen zur Produkt- und Prozessoptimierung Jürgen Schüttler, the cluster is represented mainly by definiert. Prof. Reinhardt selbst hatte bereits 1998 als Siemens, FAU, Universitätsklinikum Erlangen, non-aca- CEO von Siemens Healthcare (damals noch Medical demic research institutions such as Fraunhofer IIS and Solutions) mit der Entscheidung, 200 Millionen Mark numerous further technology partners, SMEs and ser- in eine hochmoderne Fertigungsanlage für medizin- vice providers. Already in 1998, it was Prof Reinhardt technische Geräte in Erlangen zu investieren, dem himself in his role as CEO of Siemens Healthcare (Med- „Herzen“ des bayerischen „Medical Valley“ die ent- ical Solutions at that time), who gave the “heart” of the scheidende Rückenstärkung gegeben. Bavarian “Medical Valley” the crucial size and encour- Ein weiterer Meilenstein für die internationale agement by the decision to invest 200 million Deutsche Sichtbarkeit war dann die eingangs erwähnte natio- Mark (~ 100 million Euro) in a state-of-the-art manufac- nale Förderung des von Dr. Kurt Höller als Geschäfts- turing plant for medical devices. führer des ZiMT initiierten Erlanger Konsortiums After the successful application for the federal lead- „3-D Imaging in Medicine“ (Abb. 2). Komplementär ing edge cluster in 2010, the federal advancement of zum BMBF-Spitzencluster waren wissenschaftlicher the Erlangen consortium “3-D Imaging in Medicine”, in- Austausch sowie die Einbindung internationaler Me- itialized by Dr Kurt Höller as managing director of ZiMT, dizintechnikkompetenz in Forschung, Entwicklung was another milestone regarding international recogni- und Ausbildung Ziele dieser von 2011 bis 2013 ge- tion within the international BMBF thematic campaign förderten BMBF-Themenkampagne. Die Kernbot- for several years until 2013 (fig. 2). Complementarily to schaft dieser bereits eingangs erwähnten Kampag- the BMBF leading edge cluster, the objectives were the ne war: „Erlangen bietet weltweit einzigartige Mög- implication of international medical engineering com- lichkeiten und Chancen für junge Wissenschaftler petence regarding research, development, and training und Fachkräfte insbesondere in der medizinischen as well as scientific exchange and collaboration. One of 3D-Bildgebung.“ the key messages was the presentation of Erlangen as Der so initiierte Verbund legte seinen Fokus da- a center with unique possibilities and chances for sci- bei vor allem auf das zentrale Innovationsfeld „Bildge- entists and experts worldwide, especially in the field of bende Verfahren”. Die Mitglieder des Verbunds wa- medical imaging. ren Universitätseinrichtungen, junge Ausgründungen 10 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 sowie bedeutende Partner der Universität in diesem The thus initialized association focused particu- Innovationsbereich. Die enge Verzahnung von inner- larly on the innovation field of “3-D Imaging Modalities und außeruniversitärer Forschung sowie industrieller and Methods in Medicine”. The members of the con- Entwicklung wird hier besonders deutlich. Während sortium were university institutions, young spin-offs, die assoziierten Partner wie FAU, Universitätsklini- and major partners of the university in this innovation Abb. 2:Abschlussveranstaltung „BMBF MedTechPartners Conference“ und Teilnehmer „3-D Imaging in Medicine“ im Jahr 2014 im Siemens Medicare Saal. Fig. 2:Final event “BMBF MedTechPartners Conference” and participants “3-D Imaging in Medicine” in the Siemens Medicare Hall in 2014. kum, Fraunhofer IIS, Medical Valley, Siemens He- domain. This shows the close interconnection of uni- althcare und Stadt Erlangen durch ihr Netzwerk und versity and non-university research as well as industri- ihr Know-How wichtige Beiträge für die Positionie- al development. FAU, Universitätsklinikum Erlangen, rung der Antragssteller innerhalb der internationalen Fraunhofer IIS, Medical Valley, Siemens Healthcare, MedTech-Community leisten konnten, hat das ZiMT and the city of Erlangen contributed significantly as gemeinsam mit den FAU-Ausgründungen Metrilus associated partners to the network. Together with the GmbH, Explius GmbH, Chimaera GmbH, CT Imaging coordinating ZiMT, the FAU spin-offs Metrilus GmbH, GmbH und Cerbomed GmbH die Arbeit in den Be- Explius GmbH, Chimaera GmbH, CT Imaging GmbH, reichen Forschung und Nachwuchsförderung inten- and Cerbomed GmbH represented an important part siviert. Die Start-Up-Unternehmen glänzten hierbei of the consortium. These start-ups delivered a bril- als Innovationsmotor beim Einsatz junger Schlüssel- liant performance as the driving force of innovation technologien. Vordringliches Ziel war es, das Innova- when applying emerging key technologies. It is cru- tionspotential und den Wissensstand in deren For- cial to maintain the high level of innovative potential schungsschwerpunkten auch in den KMU-Phasen within their research focus, especially during the SME des Markteintritts auf hohem Niveau zu halten und phases of market entry. Besides basic research, the zugleich neben der Grundlagenforschung auch die ZiMT Activity Report 2009 – 2014 11 anwendungsbezogene Innovationsfähigkeit der wis- applied innovation capability of scientific facilities senschaftlichen Einrichtungen sicherzustellen. has to be assured. In zahlreichen branchenspezifischen Auftritten By joining numerous sector-specific events of der deutschen Forschungs- und Technologieland- the corresponding research and technology land- schaft wurde bis Ende 2013 interessierten Partnern scape, interested partners abroad had the oppor- im Ausland die Gelegenheit zu zahlreichen Kontakten tunity to contact Erlangen’s research facilities and mit Erlanger Forschungseinrichtungen und technolo- leading technology businesses during the campaign giestarken Unternehmen gegeben (Abb. 3). time span 2011 - 2013 (fig. 3). Zu den Aktivitäten im Rahmen der Kampagne Presentations took place on symposia and ex- zählten Präsentationen auf Fachkongressen und -ta- pert conferences as well as workshops, multiplier gungen sowie Workshops, Multiplikatorenveranstal- events, cooperation exchange panels, and lectures. tungen, Kooperationsbörsen und Vorträge, die auf The activities aimed mainly at scientists in academ- Wissenschaftler in Universitäten und Forschungs- ic and research facilities, deciders and developers einrichtungen, Entscheidungsträger und Entwickler from R&D orientated businesses, junior scientists, in F&E-orientierten Unternehmen, Nachwuchswis- multipliers and investors. Abb. 3: Zielregionen des Konsortiums „3-D Imaging in Medicine“. Fig. 3: Target areas of the consortium “3-D Imaging in Medicine”. senschaftler, Multiplikatoren sowie Investoren zugeschnitten waren. Demonstrations of the science and business location Erlangen, especially in the field of medical en- Die Präsentation des Wissenschafts- und Wirt- gineering, consistently caused great astonishment schaftsstandortes besonders im Bereich Medizin- on trade fairs such as the Biomed in Israel (fig. 4), technik konnte auf Fachmessen wie der Biomed in the Hospitalar in Brazil, the RSNA Annual Meeting Israel (Abb. 4), der Hospitalar in Brasilien, dem Kon- in the United States (fig. 5), or the World Congress gress der Radiological Society of North America on Medical Physics and Biomedical Engineering in (RSNA) in den USA (Abb. 5) oder dem World Con- China. Thus, not only the research place of Germa- gress on Medical Physics and Biomedical Enginee- ny benefitted from the lead of the Erlangen network, 12 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 ring in China immer wieder großes Erstaunen auslö- but also the Erlangen interconnection benefitted exsen. So profitierte nicht nur der Forschungsstandort tremely by the political support of the BMBF in the Deutschland am Beispiel des Erlanger Verbundes, international arena. sondern auch der Erlanger Verbund über die politiAbb. 4: Dr. Kurt Höller erklärt in Tel Aviv die Möglichkeiten der Horizontstabilisierung über Orientierungskorrektur beim Einsatz flexibler Endoskope. Fig. 4: Dr Kurt Höller explaining at Tel Aviv the options of a stable horizon by rotation correction and image rectification for the use with flexible endoscopes. sche Unterstützung durch das BMBF auf internationalem Parkett außerordentlich. The outcome was a multitude of contract conclusions in the United States, Brazil, and China as Aus der Festigung der internationalen Kontakte well as numerous further contacts in Israel, Japan, ergaben sich eine ganze Reihe von Vertragsunter- and Russia. These laid the base for further close zeichnungen in den USA, Brasilien und China sowie cooperation with international top organizations zahlreiche weitere Kontakte nach Israel, Japan und such as the national elite university Peking UniverRussland. Diese legten den Grundstein für weitere sity PKU (Beijing, China), the private elite university enge Kooperationen mit internationalen Top-Orga- Johns Hopkins University JHU (Baltimore, USA) and Abb. 5: Dr. Kurt Höller erklärt Dr. Christian Brecht, Generalkonsul der Bundes republik Deutschland, in Chicago auf dem Kongress der RSNA die Bedeutung des Medical Valley. Fig. 5: Dr Kurt Höller explaining the importance of the Medical Valley at the RSNA Annual Meeting at Chicago to Dr Christian Brecht, Consul General of the Federal Republic of Germany. ZiMT Activity Report 2009 – 2014 13 nisationen wie der Peking University (Beijing, China), the research organization CERTI (Florianopolis, Bra- der privaten Elite-Universität Johns Hopkins Universi- zil). This not only comprises collegiate and scientific ty JHU (Baltimore, USA) und der Forschungsorgani- exchange, but also economic large-scale projects sation CERTI (Florianopolis, Brasilien). Darunter fallen involving Erlangen partners like for instance in China nicht nur studentischer und wissenschaftlicher Aus- or Brazil (fig. 6). tausch, sondern auch wirtschaftliche Großprojekte As another outcome, the FAU spin-off CiN- unter Einbindung von Erlanger Partnern wie beispiels- NAMED GmbH, which evolved from the international weise in China oder Brasilien (Abb. 6). BMBF thematic campaign, initiated a broad-based network with SMEs and research facilities. It was Abb. 6: Vertreter von PKU, FAU und Siemens unterzeichnen Verträge für ein gemeinsames MedizintechnikGraduiertenprogramm. Fig. 6: Representatives of PKU, FAU, and Siemens signing contracts for a joint graduate program on healthcare engineering. Mit dem FAU-Spin-Off CiNNAMED GmbH, das founded following a suggestion of the International auf Anregung durch den Projektträger aus der inter- Bureau of the BMBF. CiNNAMED GmbH is already nationalen BMBF-Themenkampagne hervorgegan- anchored in the structures of the Medical Valley gen und bereits in den Strukturen des Medical Valley EMN. Nature and purpose of the business is the EMN verankert ist, soll ein breiter aufgestelltes Netz- communication of, the advice on, and the trading werk mit KMUs und Forschungsinstitutionen etabliert with products and services of every description in werden. Unternehmensgegenstand sind Kommuni- the fields of healthcare and biomedical engineering. kation, Beratung und Handel für und mit Produkten Based thereupon, a network approach is being de- und Dienstleistungen verschiedenster Art aus Be- veloped in order to implement on an international reichen der Medizintechnik, der Gesundheitsversor- level the successful activites achieved by now for gung und des biomedizinischen Ingenieurwesens. and together with the participating SMEs. Thus, in Darauf aufbauend wird eine Netzwerkkonzeption er- 2014 and beyond, the contacts to Brazil, China, and arbeitet, um die bisher auf internationaler Ebene be- Russia as well as the USA, Israel, and Japan are to reits erfolgreich erzielten Ansätze für und mit den be- be serviced and further activities are to be organ- teiligten KMUs auch langfristig umsetzen zu können. ized (fig. 7, 8). It’s in evidence that the activities of So sollen auch über 2014 hinaus die entstandenen the thematic campaign and its results provide fur- 14 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 Kontakte nach Brasilien, China und Russland sowie ther chances for cooperation and an increasing in- in die USA, nach Israel und Japan gepflegt und wei- ternational visibility. tere Aktivitäten organisiert werden (Abb. 7, 8). Es ist As the highlight of the thematic campaign, in deutlich erkennbar, dass die Aktivitäten der Themen- February 2014 a 5-day conference series with the Abb. 7: Weltweite Schwerpunkte der CiNNAMED GmbH mit den Gründungsgesellschaftern Dr. Kurt Höller, Prof. Joachim Hornegger und Dipl.-Ing. Tobias Zobel (v.l.n.r). Fig. 7: Global targets of the CiNNAMED GmbH with company founders Dr Kurt Höller, Prof Joachim Hornegger, and Dipl-Ing Tobias Zobel (from left to right). kampagne und deren Ergebnisse kontinuierlich für slogan “Germany - Partner for Medical Technology” weitere Kooperationsmöglichkeiten und eine steigen- or in short “MedTechPartners Conference” was or- de internationale Sichtbarkeit sorgen. ganized in Erlangen under the patronage of BMBF Als Highlight der Themenkampagne wurde in Er- state secretary Stefan Müller and in cooperation langen unter der Schirmherrschaft von BMBF-Staats- with BMBF, ZiMT, Medical Valley, and CiNNAMED sekretär Stefan Müller in Kooperation von BMBF, ZiMT, GmbH. Medical Valley und CiNNAMED GmbH im Februar For the first time, industry and science got to- 2014 eine fünftägige Konferenzreihe unter dem Slog- gether in such a format in Germany’s healthcare an „Germany – Partner for Medical Technology“ oder engineering center of excellence. Representatives kurz „MedTechPartners Conference“ organisiert. of medical engineering associations, research fa- Abb. 8: Dipl.-Ing. Tobias Zobel spricht auf der Hospitalar in Sao Paulo über Innovation in der Medizintechnik. Fig. 8: Dipl-Ing Tobias Zobel reporting at the “Hospitalar” in Sao Paulo about innovation in medical engineering. ZiMT Activity Report 2009 – 2014 15 Erstmalig brachte man Industrie und Wissen- cilities, and enterprises were invited to express and schaft in Deutschlands Medizintechnik-Kompetenz- discuss their visions and concerns about current and zentrum in diesem Format zusammen. Vertreter von future challenges in the medical technology sector. Medizintechnik-Verbänden, Forschungseinrichtungen This summit offered the exceptional opportunity to und Unternehmen konnten hier ihre Visionen und Be- establish useful professional relations, to update one- denken zu derzeitigen und zukünftigen Herausforde- self on the status quo of global research trends, and Abb. 9: Dr. Kurt Höller spricht auf der BMBF-MedTechPartners Conference 2014 über die Finanzierung interdisziplinärer Innovationen. Fig. 9: Dr Kurt Höller giving a talk on funding for interdisciplinary innovations at the BMBF MedTechPartners Conference in 2014. rungen im medizintechnischen Sektor frei äußern und to get solid comprehension of the global cooperation diskutieren (Abb. 9). Dieser Summit bot die außeror- development and its prospects (fig. 9). Manifold or- dentliche Gelegenheit, wertvolle fachliche Verbindun- ganizations used the conference series to present gen zu knüpfen, sich auf den neusten Stand weltwei- their activities and their results to the public. More ter Entwicklungstrends zu bringen und ein solides over, further participants were able to profit by the Verständnis für die globale Kooperationsentwicklung arising synergies. In the course of a final panel discus- und deren Chancen zu erlangen. Verschiedenste sion chaired by former FAU vice president Prof Joa- Verbände nutzten die Konferenz, um dem Publikum chim Hornegger the well-respected, internationally ihre Arbeit sowie deren Ergebnisse zu präsentieren. esteemed scientists Prof Qiushi Ren (Biomedical En- Außerdem konnten weitere Konferenzteilnehmer von gineering Department of Peking University at Beijing, den hier entstandenen Synergien profitieren. Re- China) and Prof Russ Taylor (Johns Hopkins University nommierte, international angesehene Sprecher wie at Baltimore, MD, USA) stressed the relevancy of in- Prof. Qiushi Ren vom Biomedical Engineering Depart- tercontinental collaboration. The successful conclu- ment der Peking University in Beijing oder Prof. Russ sion of the thematic campaign initiated the beginning Taylor von der Johns Hopkins University in Baltimore of a strategically persisting evolution of medical engi- betonten im Rahmen einer abschließenden, vom da- neering in Germany and the world. maligen FAU-Vizepräsident Prof. Joachim Hornegger By the end of 2014, a great success was achieved geleiteten Podiumsdiskussion die Bedeutung Kon- also on a European level when the European Institute 16 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 tinent-übergreifender Zusammenarbeit. Mit dem er- of Innovation and Technology (EIT) extended its focus folgreichen Abschluss der Themenkampagne wurde to “Healthy Living & Active Ageing” as part of the 8th der Beginn einer fortgeführten strategischen Entwick- European Union Research Program Horizon2020. lung der Medizintechnik in Deutschland und der Welt eingeleitet. The interests of FAU and Medical Valley EMN e.V. were represented by ZiMT in numerous Europe-wide Ende 2014 konnte in diesem Sinne schließlich auch consortia meetings and work groups of the apply- auf europäischer Ebene ein Zeichen gesetzt werden, ing consortium “InnoLIFE” in the period from 2012 wo im Rahmen des 8. EU-Rahmenforschungspro- to 2014. gramms Horizon2020 das Europäische Institut für In- Using about 80 million Euro in funding for the novation und Technologie (EIT) um den Schwerpunkt next 7 to 15 years, the aim of the European consor- „Healthy Living & Active Ageing” erweitert wurde, was tium is to connect excellent medical research net- den gesamten europäischen Medizintechnik-Sektor works. Within those networks, the objective of joint weiter ins Zentrum internationaler Forschungsschwer- projects is to promote creative entrepreneurship, punkte rückt und dabei auch die Erlanger Bedeutung develop joint innovations for healthy living and active stärkt. ageing, and leverage the Europeans to more health, In zahlreichen europaweiten Konsortialtreffen und higher productivity and improved well-being. Arbeitsgruppen des Antragssteller-Konsortiums „In- Finally, „InnoLIFE“ was awarded winner of the noLIFE“ wurden von 2012 bis 2014 durch das ZiMT bidding “Healthy Living & Active Ageing”, now short die Interessen von FAU und Medical Valley EMN e.V. “EIT Health”, by EIT on December 9, 2014. Now FAU vertreten. and the enterprise Siemens Healthcare are two of the Ziel des europäischen Konsortiums ist es, mit Europe-wide 50 core partners. Medical Valley EMN den jährlich etwa 80 Mio. Euro Fördermitteln für die e.V. and Fraunhofer IIS are also aboard, being asso- nächsten 7 bis 15 Jahre exzellente Medizintechnik-For- ciate members. With a total venture volume of more schung zu vernetzen, kreatives Unternehmertum zu than 2 billion Euro, thereof up to 700 million Euro fördern, gemeinsame Innovationen für gesundes Le- for funding, EIT Health is one of the biggest publicly ben und aktives Altern zu entwickeln und den Europä- funded initiatives in the field of healthcare worldwide. ern so zu mehr Gesundheit, höherer Produktivität und Due to the preliminary work performed by ZiMT, FAU besserem Wohlbefinden zu verhelfen. is part of this unique network of excellence, too. ❚ „InnoLIFE“ wurde schließlich am 9. Dezember 2014 vom EIT zum Gewinner der Ausschreibung „Healthy Living & Active Ageing”, nun kurz „EIT Health“, gekürt. Die FAU und das Unternehmen Siemens Healthcare sind nun zwei von europaweit 50 Core Partnern. Auch der Medical Valley EMN e.V. und das Fraunhofer IIS sind als „Associate Members“ mit an Bord. Mit einem Gesamtprojektvolumen von über 2 Mrd. Euro, davon bis zu 700 Mio. Euro an Fördermitteln, handelt es sich bei EIT Health um eine der weltweit größten öffentlich geförderten Initiativen im Bereich Gesundheit. Aufgrund der Vorarbeiten des ZiMT ist nun auch die FAU Teil dieses einzigartigen Exzellenznetzwerks. ❚ ZiMT Activity Report 2009 – 2014 17 Bachelor- und Master-Studiengänge Medizintechnik Bachelor and Master Programs for Medical Engineering Der zunehmende Fortschritt in der Medizin for- Considering the increased speed of developments dert besonders im Bereich der Medizintechnik in- in medicine, the area of medical engineering requires novative Entwicklungen und verbesserte Verfahren. innovative ideas and improved processes. With re- Seit jeher stellt dies die Forschung vor große Her- spect to interdisciplinary research, this has always ausforderungen, da die einzelnen Disziplinen selten been a major challenge as the individual groups‘ ex- deckungsgleiche Erwartungen und Vorkenntnisse pectations of what should be achieved in a research zu den Projekten mitbringen. In der Industrie sind als project are rarely identical. In industry, transdisciplinary Ausgleich geeignete Schnittstellen etabliert. In der areas of work have been established which are suitable Regel lehrt allerdings erst das Berufsleben den Um- to accommodate this problem. In many respects, skills gang mit dem Ineinandergreifen der Disziplinen. Im- are only acquired during working life. Interdisciplinary mer häufiger sind interdisziplinäre Forscherteams an- research teams are becoming more and more com- zutreffen, die jedoch erst ein Verständnis füreinander mon, which, first of all, have to develop an understand- entwickeln müssen. Auch in der universitären For- ing of what each party wants. In university research, schung nehmen interdisziplinäre Forschungsprojekte too, the number of interdisciplinary research projects zu. Im Vergleich zu anderen Branchen ist speziell in is increasing. Compared with other industries, interdis- der Medizintechnik die interdisziplinäre Zusammen- ciplinary collaboration involving different professional arbeit verschiedener Berufsgruppen in besonderem groups is particularly necessary in medical engineer- Maße notwendig. Unternehmen und Forschungsein- ing. Therefore, medical engineering companies and richtungen im Bereich der Medizintechnik benötigen research institutions require specialists who, in addi- daher Fachkräfte, die zusätzlich zu einer fundierten tion to an in-depth engineering training, also possess ingenieurwissenschaftlichen Ausbildung auch medi- medical expertise and understanding. Especially, in the zinisches Fachwissen und Verständnis mitbringen. Medical Valley European Metropolitan Region Nurem- Gerade im Umfeld des Medical Valley der Europä- berg (EMN) this is becoming more and more evident. ischen Metropolregion Nürnberg wird dies immer stärker sichtbar. In order to meet this need, FAU has established two research-orientated engineering degree programs Dieser Bedarf führte an der FAU zur Konzeption focusing on medical topics: The three-year Bachelor‘s von zwei ingenieurwissenschafts- und forschungs degree program Medical Engineering started at FAU in orientierten Studiengängen mit Ausrichtung auf the winter semester 2009/2010 and was supplemented medizinische Fragestellungen: Der Studienbetrieb by the two-year interdisciplinary Master‘s degree pro- für den dreijährigen Bachelorstudiengang Medizin- gram Medical Engineering, which started in the winter technik wurde zum Wintersemester 2009/2010 an semester 2011/2012. The degree programs‘ guide- der FAU aufgenommen und zum Wintersemester lines specify the following goals: in-depth engineering 2011/2012 durch einen zweijährigen interdisziplinä- training, exploiting the specific regional advantages, 18 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 ren Masterstudiengang Medizintechnik ergänzt. Zu international orientation and interdisciplinary collabo- den Leitlinien der Studiengänge gehören u. a. eine ration. The successful accreditation by the ACQUIN solide Ingenieursausbildung, die Nutzung der spe- agency as the first degree program at the Faculty of zifischen Standortvorteile, Internationalität und Inter- Engineering which does not have to fulfil any further disziplinarität. Dass diese Ziele erfolgreich umgesetzt course-specific requirements proves that these goals werden konnten, beweist die erfolgreiche Akkredi- have been implemented successfully. tierung durch die Agentur ACQUIN im Jahr 2012 als erster und einziger Studiengang der Technischen Fakultät der FAU ohne weitere studiengangsspezifische Auflagen. Bachelorstudiengang Bachelor‘s degree program Die interdisziplinäre Ausrichtung des Bachelor- Thanks to its interdisciplinary focus, graduates studiengangs Medizintechnik der FAU bereitet die of the FAU Bachelor‘s degree program Medical En- Absolventen auf eine anspruchsvolle Ingenieurstä- gineering are equipped for demanding careers in tigkeit vor. Vornehmlich durch die intensive Ausbil- engineering. The intensive fundamental training in dung in mathematischen, naturwissenschaftlichen, particular in mathematics, natural sciences, tech- technischen und algorithmischen Grundlagen wird nology and algorithms ensures high quality basic die Qualität der ingenieurwissenschaftlichen Grund engineering training. This forms a challenging gen- lagen ausbildung abgesichert und eine allgemeine eral basis for any interdisciplinary specialization Basis für beliebige interdisziplinäre Vertiefungen zu chosen at a later point in career. That is why poten- einem späteren Zeitpunkt gelegt. Um die Bewerber tial students interested in the Medical Engineering schon im Vorfeld auf diese Ansprüche vorzuberei- degree program at FAU must pass a qualification ten, ist für die Aufnahme des Medizintechnikstudi- assessment process. In this process, applicants ums an der FAU das erfolgreiche Absolvieren eines must prove that they meet the specific quality re- Eignungsfeststellungsverfahrens notwendig. In die- quirements of the degree program in the areas of sem sollen die Studienbewerberinnen und Studi- mathematics, physics and/or chemistry and can be enbewerber nachweisen, dass sie den besonderen expected to successfully complete the degree pro- qualitativen Anforderungen des Studiengangs in den gram. Bereichen der Mathematik, Physik bzw. Chemie ge- In addition to the intensive fundamental training, recht werden und einen erfolgreichen Studienverlauf the participation in supervised projects enables stu- erwarten lassen. dents at an early stage to try and test the in-depth ZiMT Activity Report 2009 – 2014 19 Neben der intensiven Grundlagenausbildung ermöglicht eine intensiv betreute Projektarbeit bereits specialized skills they have acquired in medical engineering contexts as early as in the first semester. im ersten Semester, dass die Studierenden frühzei- In the third semester, students choose between tig fachlich vertiefte Fähigkeiten in medizintechni- the specialist areas “Imaging Techniques” with an schen Aufgabenstellungen handlungsbezogen er- emphasis on electrical engineering/information proben können. technology/computer science and “Medical Devices Eine Entscheidung ab dem dritten Semes- and Prosthetics” with an emphasis on mechanical ter zwischen den Kompetenzfeldern „Bildgebende engineering/materials science/chemical and biolog- Verfahren“ mit Schwerpunkt Elektrotechnik/Infor- ical engineering. This enables them to specialize in mationstechnik/Informatik und „Gerätetechnik und one of the two fundamental technical areas of med- Prothetik“ mit dem Schwerpunkt Maschinenbau/ ical engineering at an early stage. Werkstoffwissenschaften/Chemie- und Bio-Ingeni- The medical aspects of the degree program eurwesen ermöglicht eine frühzeitige Vertiefung in are taught in lectures at the Medical Faculty. They einem der beiden grundlegenden technischen Be- can be practiced in a clinical environment, for ex- reiche der Medizintechnik. ample during a four-week clinical placement. The Die medizinischen Aspekte des Studiums wer- particular interdisciplinary links between technology den in den Lehrveranstaltungen der Medizinischen and medicine and a technical language that can be Fakultät vermittelt und können direkt im klinischen understood in both subject areas play a prominent Umfeld, z. B. im Rahmen eines vierwöchigen Klinik- role in this respect. Throughout the university, great praktikums, vertieft werden. Die besondere Interdis- value is placed on linking the Faculties of Engineer- ziplinarität zwischen Technik und Medizin und eine ing, Sciences, and Medicine. The core skills that the beiderseits verständliche Sprache spielen dabei eine three faculties have in common are combined in the herausragende Rolle. Auch innerhalb der Universität Central Institute of Healthcare Engineering (ZiMT), wird auf die fachliche Verzahnung von Technischer, not only in lectures but also in the coordinated su- Naturwissenschaftlicher und Medizinischer Fakultät pervision of the Bachelor’s theses, all of which are größter Wert gelegt. Die gemeinsamen Kernkompe- interdisciplinary. tenzen der drei Fakultäten werden im Zentralinstitut für Medizintechnik (ZiMT) nicht nur im Rahmen der Vorlesungen, sondern auch bei der Koordination der Betreuung der ausnahmslos interdisziplinären Bachelorarbeiten gebündelt. Masterstudiengang Master‘s degree program Der forschungsorientierte Masterstudiengang The research-orientated Master‘s degree pro- komplettiert die interdisziplinäre Ausbildung von gram completes the interdisciplinary engineering Ingenieuren und bereitet die Absolventen für an- training. It prepares graduates for demanding ca- spruchsvolle Ingenieurstätigkeiten auf höchstem reers in engineering, which require the highest levels wissenschaftlichen Niveau vor. Das Studium baut of knowledge and expertise. The degree program auf die im Bachelorstudium intensiv vermittelten builds on the intensive fundamental training in math- Grundlagen der Mathematik, Algorithmik und Tech- ematics, algorithms and technology gained in the nik auf, so dass fachliche Spezialisierung und fach- Bachelor‘s degree program, making it possible to 20 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 übergreifende Anwendbarkeit kombiniert werden combine specialization and interdisciplinary applica- können. tion of the knowledge and skills required. Für die Aufnahme des Masterstudiengangs Me- Students who wish to take the Master‘s degree dizintechnik ist die Zulassung im Rahmen eines program Medical Engineering are required to pass a Qualifikationsfeststellungsverfahrens notwendig. In qualification assessment process. In this process, it diesem wird geprüft, ob die Leistungen im zuvor ab- is verified whether it can be expected that the Mas- solvierten Bachelorstudiengang einen erfolgreichen ter‘s degree program will be completed successfully Studienverlauf im Masterstudium erwarten lassen. based on the applicant‘s achievements in the Bach- Falls der Bachelortitel nicht an der FAU erworben elor‘s degree program. If the Bachelor‘s degree was wurde, wird die Gleichwertigkeit oder Fachverwandt- not obtained at FAU, it is validated whether the de- schaft überprüft. gree is equivalent and related to the subject of the Der medizintechnische Masterstudiengang er- Master‘s degree program. möglicht die Entscheidung für eine von drei Studi- In the Medical Engineering Master‘s degree pro- enrichtungen: „Medizinische Bild- und Datenverar- gram, students can choose between three branch- beitung“ mit Schwerpunkt Informatik und ergänzen- es of study: “Medical Imaging and Data Process- den Inhalten aus der Elektrotechnik (der International ing” with an emphasis on computer science and Master „Medical Imaging and Data Processing“ ist additional elements of electrical engineering (the komplett englischsprachig absolvierbar), „Medizin entire international Master‘s degree program “Med- elektronik“ mit Schwerpunkt Elektrotechnik oder ical Imaging and Data Processing” can be taken in „Medizinische Gerätetechnik, Produktionstechnik English), “Medical Electronics” with an emphasis on und Prothetik“ mit Schwerpunkt Maschinenbau bzw. electrical engineering, or “Medical Devices, Manu Werkstoffwissenschaften. So erwerben die Studie- facturing Engineering, and Prosthetics” with an em- renden in der jeweiligen Studienrichtung ein fundier- phasis on mechanical engineering and materials tes Fachwissen der Ingenieurwissenschaften zur science. Students thus gain in-depth knowledge of Problemlösung und Anwendung in korrespondieren- the respective branch of study within their chosen den Bereichen der Medizintechnik. field and are equipped to solve problems and apply Neben der Vertiefung und Spezialisierung der ingenieurwissenschaftlichen Inhalte aus dem Ba- their skills in the corresponding areas of medical engineering. chelorstudium erwerben die Studierenden direkt im In addition to deepening the knowledge gained klinischen Umfeld Detailwissen über medizinische in the Bachelor‘s degree program and specializing Abläufe und relevante biochemische und anato- in certain areas, students are directly introduced misch-physiologische Zusammenhänge. Durch die to the practical details of medical processes and enge Anbindung an die Universitätsmedizin im Stu- relevant biochemical, anatomical, and physiologi- diengang sind sie mit der medizinischen Fachspra- cal aspects in a clinical environment. At the end of che vertraut. Flankierend werden die Studierenden their studies, students know the specialist medical mit Lehrveranstaltungen zu Medizinprodukterecht, language since they are closely involved in the work Medizinethik und Gesundheitsökonomie bzw. Grün- at Universitätsklinikum Erlangen during their degree dungswesen auf die besonderen regulatorischen, program. Additionally, students are prepared for the ethischen und ökonomischen Anforderungen der specific regulatory, ethical, and economic require- Medizintechnikbranche vorbereitet. ments of the medical engineering industry in lectures on medical devices directives, medical ethics ZiMT Activity Report 2009 – 2014 21 Letztes und größtes Element des Studiums ist die ebenfalls ausnahmslos interdisziplinäre Masterar- and health economics, as well as on starting up a business. beit, die sowohl durch Angehörige der Technischen The final and largest element of the degree pro- als auch der Medizinischen Fakultät oder vergleich- gram is the Master‘s thesis, which is likewise entire- barer Einrichtungen betreut wird. ly interdisciplinary. It is supervised by members of both, the Faculty of Engineering and the Faculty of Medicine, or comparable institutions. Abb. 10: Entwicklung der Studierendenzahlen bis zum Wintersemester 2014/15. Fig. 10: Development of the numbers of students up until the winter semester 2014/15. Studierendenzahlen Student numbers Aktuell sind 800 Medizintechnikstudierende Currently, 800 students are enrolled in the Med- im Bachelor- und Masterstudiengang eingeschrie- ical Engineering Bachelor’s and Master’s degree ben, die Verteilung auf Jahrgänge ist aus Abb. 10 programs. For the exact distribution, please see ersichtlich. figure 10. Lässt man den außerturnusmäßig angebotenen Without considering the summer semester 2011 Beginn zum Sommersemester 2011 unberücksich- (which was exceptionally offered), an average of 164 tigt, immatrikulieren sich im Bachelor-Studiengang new students have registered each semester for the durchschnittlich 164 Studienanfänger pro Winterse- Bachelor’s degree program. The largest number 22 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 mester. Das stärkste Erstsemester mit 297 Anfängern of new students registered for the winter semester war das Wintersemester 2010/2011. 2010/2011, with a total of 297 students. Als Reaktion auf diese hohe Anfängerzahl und The qualification assessment process was intro- die damit einhergehende hohe Abbrecherquote wur- duced in the winter semester 2011/2012 in response de zum Wintersemester 2011/2012 das Eignungs- to this high number of new students and the corre- feststellungsverfahren eingeführt. In den vergan- sponding high drop-out rate. In the past winter se- genen Wintersemestern sind im Durchschnitt 344 mesters an average of 344 applications, submitted frist- und formgerechte Bewerbungen eingegangen. within the deadline and in the correct form, were re- Durchschnittlich wurden 77 % der Bewerber zu- ceived. On average, 77 % of the applicants were ad- gelassen, von diesen schrieben sich 43 % ein. Für mitted and 43 % of those admitted actually enrolled. ein technisches Studium beachtenswert ist die Ge- Particularly interesting is the gender distribution in schlechterverteilung mit einem leicht überwiegen- this engineering degree program. The percentage den Frauenanteil von 53 % sowohl bei Bewerbern als of female students both among applicants and new auch bei Anfängern. students – 53 % – outweighs the percentage of male Die Anzahl der Interessenten für den Master-Stu- students. diengang ist seit dem Wintersemester 2011/2012 An increasing number of students has applied for durchschnittlich steigend, im Schnitt wurden drei the Master’s degree program since the winter semes- Viertel der Bewerber zugelassen. Im Wintersemes- ter 2011/2012. An average of three fourth were admit- ter 2012/2013 konnten sich die ersten Bachelor-Ab- ted. In the winter semester 2012/2013, the first FAU solventen aus Erlangen für den konsekutiven Master graduates were able to apply for the consecutive Mas- bewerben, wodurch sich die Bewerberzahl sofort auf ter’s degree program, increasing the number of appli- über 100 verdoppelte. In den nächsten beiden Jah- cants by a factor of two up to more than 100 students. ren stieg die Zahl der Bewerber aus der Region wei- In the following two years an increasing number of ap- ter, da zusätzlich zu den Absolventen aus Erlangen plicants came from the region since besides the FAU die ersten Absolventen der Hochschulen Ansbach graduates also the first applicants with a Bachelor’s (seit Wintersemester 2012/2013) und der Georg-Si- degree from Ansbach University of Applied Scienc- mon-Ohm-Hochschule Nürnberg (seit Wintersemes- es (first graduated winter semester 2012/2013) and ter 2013/2014) hinzukamen. Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm Die Anzahl von Bewerbern, die ihren Bachelorabschluss an einer Universität erworben haben, hat sich (first graduated winter semester 2013/2014) came into effect. im zeitlichen Verlauf vom Wintersemester 2011/2012 The number of applicants having obtained their bis zum Wintersemester 2014/2015 mittlerweile von Bachelor’s degree at a traditional university mean- 15 % auf 75 % gesteigert. Bei den Zulassungen ging while increased from 15 % to 75 % in the course der Trend entsprechend über die Jahre von 21 % auf from winter semester 2011/2012 to winter semester 77 %. Der übrige Anteil von Bewerbungen bzw. Zu- 2014/2015. Correspondingly, regarding the number of lassungen entfällt auf Absolventen von (Fach-)Hoch- admitted students this figure developed from 21 % to schulen und anderen Bildungseinrichtungen wie z. B. 77 %. The remaining share of applications and admit- Studienakademien. ted students, respectively, results from graduates hav- Beim Masterstudiengang hat sich im Verlauf über ing obtained their Bachelor’s degree at universities of die Semester ein Prozentsatz von 57 % männlichen applied sciences (Fachhochschulen) and at other in- Bewerbern verglichen mit 43 % weiblichen Bewerbern eingependelt. ZiMT Activity Report 2009 – 2014 23 Sowohl der Bachelor- als auch der Masterstudiengang werden überregional äußerst gut angenom- stitutions of higher education, such as universities of co-operative education (Studienakademien). men. Abb. 11 zeigt für Studienanfänger im Bache- In the Master’s degree program the percentage lor bzw. Studienbewerber im Master die Herkunft of male applicants has levelled off at 57 % compared (Schulabschluss bzw. Bachelorabschluss) für das to 43 % female applicants during the past semesters. WS 2014/2015 nach Postleitzahlen. 34 % der Mas- Both, the Bachelor’s and the Master’s degree terbewerber kommen aus dem Ausland. program are exceptionally well received outside the Abb. 11: Herkunft der Studienanfänger im Bachelor im WS 2014/15 (Mitte) und Region des Bachelorabschlusses der Studienbewerber im Master im WS 2014/15. Fig. 11: Where new students starting the Bachelor’s degree program (winter semester 2014/15) come from (middle) and where students applying for the Master’s degree program obtained their Bachelor’s degrees (winter semester 2014/15). Das ZiMT hat nach der Konzeption der Studien- region. Figure 11 shows where new students starting gänge neben der Organisation auch die Betreuung the Bachelor’s degree program in the winter semes- der Studiengänge übernommen. Aus dem Kreis der ter 2014/2015 came from, sorted by postal codes, Dozenten, die den Studiengang entwarfen, fand sich and where students applying for the Master’s degree das Gründungskollegium des ZiMT in der ersten Mit- program obtained their Bachelor’s degrees, sorted gliederversammlung zusammen, um zukünftig auch by postal codes. 34 % of the Master’s degree pro- in der Forschung enger zusammenzuarbeiten. Prak- gram applicants come from abroad. tische Beispiele aus der interdisziplinären Forschung Having developed the degree programs in the in den einzelnen Vorlesungen sind dabei für die Stu- first place, ZiMT is now responsible for both, the or- dierenden genauso wichtig wie immer wiederkeh- ganization and the running of the degree programs. rende Bezüge auf den aktuellen Stand der Spitzen- From among the group of lecturers who developed forschung an den weltweit führenden Einrichtungen. the degree program, the ZiMT founding committee In diesem Sinne konnten in den letzten Jahren (Gründungskollegium) got together in the first mem- Kooperationen mit den wichtigsten Medizintech- bers meeting to co-operate more closely in future nik-Standorten der Welt aufgebaut werden. Neben also with regard to research. In this respect, it is im- Universitäten an den führenden Standorten in Europa portant for students that lecturers both give practical 24 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 nimmt seit einem entsprechenden Memorandum examples from interdisciplinary research in the individual of Understanding im Jahr 2012 auch die weltweit lectures and regularly refer to the most recent develop- führende Johns Hopkins University (JHU) in Balti- ments in cutting-edge research at the world’s leading more, Maryland, USA, Erlanger Studenten auf. In research institutions. Brasilien und Mexico sind bereits zahlreiche Part- It was thus possible to establish collaborations with nerschaften zum Teil auch vertraglich gesichert. major medical engineering locations all over the world Die Peking University (PKU), die beste Universität during the past few years. Following a memorandum Chinas und unter den Top 50 weltweit, hat nach of understanding (2012), the first FAU students are now der feierlichen Unterzeichnung eines Memorand- studying at Johns Hopkins University (JHU) in Balti- um of Understanding Anfang 2013 bereits die more, Maryland, USA, one of the global leaders in the ersten Schritte für eine gemeinsame Graduierten- field, and at other leading institutions in Europe. Numer- schule eingeleitet; erste Absolventen der PKU sind ous partnerships have been established in Brazil and zum Promotionsstudium in Erlangen eingeschrie- Mexico, some of which have already been contractually ben. Und Israel zeigt sich mit dem Technion und agreed. Peking University (PKU), China’s best university der Tel Aviv Universität ebenfalls offen für studenti- and one of the top 50 universities worldwide, is current- schen und wissenschaftlichen Austausch. ly in the process of preparing a joint graduate school Ebenso hervorzuheben sind die enge Zusam- following the ceremonial signing of a memorandum of menarbeit mit verschiedenen Abteilungen des understanding in early 2013. The Technion and Tel Aviv Universitätsklinikums, das Klinikpraktika für die University in Israel, too, have shown an interest in stu- Studierenden ermöglicht, sowie Kontakte zu ex- dent and research exchange programs. ternen Partnern wie beispielsweise Unternehmen Equally noteworthy are the close collaboration with verschiedener Größe, Fördervereinen, Verbänden, different departments at Universitätsklinikum Erlangen, Forschungsinstituten und anderen Hochschulen. where students can do clinical placements, and con- Diese ermöglichen letztendlich mit der Einbindung tacts with external partners, such as companies of all der Studiengänge in das nationale und internatio- sizes, associations, research institutes and other higher nale Netzwerk eine Orientierung am aktuellen For- education institutions. Ultimately, by including the de- schungsbedarf und den Erwartungen der späteren gree programs in the national and international network, Arbeitgeber. In einer ständigem Wandel unterwor- it is possible to determine where research is required at fenen Hochschul- und Forschungslandschaft ge- any given time and what future employers expect. In the rade im Bereich der Medizintechnik kann der per- university and research environment, which is subject manenten Weiterentwicklung der Studiengänge to constant change especially with regard to medical durch die Struktur des interdisziplinären Zentralins- engineering, ZiMT as a central administration point is tituts mit zentralverantwortlicher Geschäftsstelle in in an ideal position to cope with and accommodate the idealer Weise Rechnung getragen werden. ❚ ongoing development of the degree programs. ❚ ZiMT Activity Report 2009 – 2014 25 Spitzencluster Medical Valley EMN Leading Edge Cluster Medical Valley EMN Der Spitzencluster-Wettbewerb The leading edge cluster competition Der Spitzencluster-Wettbewerb des BMBF wur- The leading edge cluster competition of the Fed- de 2007 ins Leben gerufen, um Deutschlands Po- eral Ministry of Education and Research (BMBF) had sition unter den führenden Technologienationen zu been launched in 2007 in order to consolidate and festigen und weiter auszubauen. Das BMBF fördert further develop Germany’s position among the lead- die leistungsfähigsten Cluster, in denen Unterneh- ing technology nations. The BMBF promotes the most men, wissenschaftliche Einrichtungen und weitere capable clusters wherein enterprises, scientific facili- Akteure einer Region gemeinsam daran arbeiten, ties, and further players of a region join in working col- Schlüsseltechnologien marktnah zu entwickeln. Vor- lectively to develop key technologies close to the mar- gesehen waren drei Wettbewerbsrunden in einem ket. Three competition turns were scheduled in a time zeitlichen Abstand von etwa eineinhalb Jahren. In je- interval of approximately one and a half years. In each der der drei Wettbewerbsrunden wurden bis zu 200 of the three competition turns up to 200 million Euro Millionen Euro für jeweils bis zu fünf Spitzencluster for up to five leading edge clusters each during a pe- über einen Zeitraum von maximal fünf Jahren zur riod of five years maximum were granted. The imple- Verfügung gestellt. Die Umsetzung sah eine mindes- mentation stipulated financial investment of enterpris- tens ebenso hohe finanzielle Beteiligung der Wirt- es and private investors at least of the same amount. schaft und privater Investoren vor. Am 26. Januar On January 26, 2010 the five winners of the second 2010 wurden die fünf Gewinner der zweiten Runde turn were announced – Medical Valley European Met- bekannt gegeben – Medical Valley Europäische Met- ropolitan Region Nuremberg (EMN) was one of them. ropolregion Nürnberg (EMN) war einer davon. Spitzencluster Medical Valley EMN Leading edge cluster Medical Valley EMN Die nationale Spitzenstellung des Medical Valley The leading national position of Medical Valley EMN begründet sich in der engen Vernetzung von EMN is due to the close links between science, indus- Wissenschaft, Wirtschaft, Kliniken und Pflegeein- try, hospitals and nursing homes as well as their pow- richtungen sowie deren Innovationskraft. er of innovation. Hierfür stehen This is represented by ❚❚ ❚❚ mehr als 500 Unternehmen mit über 45.000 Beschäftigten, die ausschließlich oder teilweise in der Medizintechnik tätig sind, ❚❚ ❚❚ more than 500 companies with over 45,000 employees in medical technology business, ❚❚ more than 60 academic chairs and profes- mehr als 60 Lehrstühle und Professuren an sorships at the universities that focus on Universität und Fachhochschulen mit medi- medical engineering in their research and zintechnischen Schwerpunktthemen, teaching, über 20 außeruniversitäre Forschungseinrichtungen mit engem Bezug zur Medizin technik, 26 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 ❚❚ more than 20 extra-faculty research facilities closely linked to medical engineering, ❚❚ mehr als 500.000 stationär behandelte ❚❚ high-class public health care environment Patienten pro Jahr in einer hochwertigen treating more than 500,000 in-patients per Versorgungslandschaft. year. Das entscheidende Alleinstellungsmerkmal des The unique selling point of the leading edge clus- Spitzenclusters Medical Valley EMN liegt in der ge- ter Medical Valley EMN is the shared objective that meinsamen Zielsetzung, nur Produkte, Dienstleis- only such products, services and solutions will be tungen und Lösungen forschungsbasiert und in- research based and interdisciplinary developed that terdisziplinär weiterzuentwickeln, die helfen, die Ef- will help to improve the effectiveness and efficiency fektivität und Effizienz der Gesundheitsversorgung of public health care. The evidence will be provided überprüfbar zu verbessern, und den Nachweis hie- through close cooperation between the cluster part- rüber durch enge Kooperationen mit den Partnern ners - the core aspect of the „Center of Excellence im Cluster zu erbringen – der Kernaspekt für das for Medical Technology“. Especially on the university „Exzellenzzentrum für Medizintechnik“. Besonders level the Central Institute of Healthcare Engineering auf universitärer Ebene trägt das Zentralinstitut für (ZiMT) is contributing in order to tackle the coordina- Medizintechnik (ZiMT) dazu bei, die Koordination tion of the individual projects and to encourage the der einzelnen Projekte zu bewältigen und die fakul- cross-functional communication between faculties. tätsübergreifende Kommunikation zu fördern. ie fünf Leitthemen des Medical Valley D EMN The five central themes of Medical Valley EMN Die Partner im Cluster nehmen heute schon The Medical Valley EMN partners are already in- Spitzenstellungen in vielen medizintechnischen Pro- ternational leaders in important product categories of duktkategorien ein. Um die Führungsposition auf medical engineering. To secure the leading positions dem Weltmarkt weiter auszubauen, werden heraus- in the global market outstanding innovations concern- ragende Innovationen entlang der Leitthemen „Bild- ing the central themes “Diagnostic Imaging”, “Intelli- gebende Diagnostik“, „Intelligente Sensorik“, „The- gent Sensors”, „Treatment Systems“, „Ophthalmolo- rapiesysteme“ und „Augenheilkunde“ sowie des gy“, as well as the cross-sectional topic of “Horizontal Querschnittsthemas „Horizontale Innovationen zur Innovation for Product and Process Optimization” are Produkt- und Prozessoptimierung“ generiert. generated. Bildgebende Diagnostik Diagnostic Imaging Der Einsatz verbesserter Technologien in der The use of improved technologies in diagnostic bildgebenden Diagnostik führt zur früheren Erken- imaging means that illnesses can be detected earlier nung von Erkrankungen und damit zu einer weniger resulting in less invasive and more cost-effective treat- invasiven und kostengünstigeren Therapie. Ebenso ments. Diagnostic imaging plays an equally important ist die bildgebende Diagnostik wesentlich für die role in optimizing low-invasive intervention and deter- Optimierung minimalinvasiver Interventionen wie mining the effectiveness of treatments. The projects ZiMT Activity Report 2009 – 2014 27 auch für die Bestimmung von Therapiewirkungen. promise significant improvements in all these areas. Die Projekte lassen auf all diesen Gebieten bedeu- Within this central theme there is an emphasis on pro- tende Verbesserungen erwarten. Innerhalb der Pro- jects for integrated breast cancer diagnostics. jekte in diesem Leitthema bilden Vorhaben zur integrierten Brustkrebsdiagnostik einen Schwerpunkt. Intelligente Sensorik Intelligent Sensors Intelligente Sensorik kann in Verbindung mit In conjunction with communication and informa- Kommunikations- und Informationstechnologien tion technologies intelligent sensors can contribute wesentlich zur Kostensenkung im Gesundheits- significantly to reducing costs in the health system. system beitragen. Im Medical Valley EMN werden In Medical Valley EMN miniaturized sensor modules miniaturisierte Sensormodule entwickelt, die im au- are being developed that can reliably measure vital ßerklinischen mobilen Einsatz (Ferndiagnose und care-related data such as pulse and body temper- Behandlung) zuverlässig betreuungsrelevante Vital- ature in mobile situations outside hospitals (remote daten wie z. B. Puls und Körpertemperatur mes- diagnosis and treatment). The modules help to treat sen. Sie helfen damit, verschiedene Krankheitsbil- diverse illnesses with rapidly growing patient num- der mit stark wachsenden Patientenzahlen, wie die bers, such as chronic obstructive pulmonary disease chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD), (COPD), heart insufficiency, or chronic kidney failure. Herzinsuffizienz und chronisches Nierenversagen, zu therapieren. Therapiesysteme Treatment Systems Neben einer frühzeitigen und sicheren Diagnostik Along with early and reliable diagnosis selective ist die zielgerichtete Therapie entscheidend für eine treatment plays a decisive part in successful and ef- erfolgreiche und effiziente Krankenversorgung. Die ficient patient care. The research and development Forschungs- und Entwicklungsprojekte sind darauf projects are geared to improving control of pharma- ausgerichtet, die Kontrolle der Arzneimitteltherapie ceutical treatments by means of intelligent medica- durch intelligente Arzneimitteldosierungssysteme tion dosing systems and measures for avoiding un- und Maßnahmen zur Vermeidung von unerwünsch- desirable (side) effects. One promising approach is ten (Neben-)Wirkungen zu verbessern. Ein vielver- to combine pharmacogenomics with a knowledge sprechender Ansatz wird durch den kombinierten of population pharmacokinetics and pharmacody- Einsatz von Pharmakogenomik mit Erkenntnis- namics. The aim here is to optimize the treatment of sen der Populationspharmakokinetik und -dynamik chronic pain with innovative medication dosing sys- verfolgt. Dabei soll u. a. die Therapie chronischer tems and to handle the treatment with anti-infectives Schmerzen im Sinne einer besseren Therapiekon more efficiently and economically. trolle durch innovative Arzneimitteldosierungssysteme optimiert und die Behandlung mit Antiinfektiva effizienter und ökonomischer gestaltet werden. 28 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 Augenheilkunde Ophthalmology Unter den Augenerkrankungen nehmen Fehl- Among diseases of the eye, vision related defects sichtigkeiten wie insbesondere die Alterssichtigkeit, easily account for the largest and economically most die Erkrankungen Grauer Star und Grüner Star so- important proportion, especially presbyopia, illness- wie die alterskorrelierte Makuladegeneration den bei es such as cataract and glaucoma, and age-related Weitem größten und ökonomisch wichtigsten Teil macular degeneration. Several billion people around ein. Weltweit leiden mehrere Milliarden Menschen the world suffer from such illnesses. Cataract opera- an derartigen Erkrankungen. Die Kataraktoperati- tions are the most frequent surgical intervention in all on ist die häufigste chirurgische Maßnahme in der of medicine. In Medical Valley EMN optical/photonic gesamten Medizin. Im Medical Valley EMN spannen research, clinical ophthalmology, and optical medical optische/photonische Forschung, klinische Augen- engineering have opened up a separate, extraordi- heilkunde und optische Medizintechnik ein eige- narily dynamic and interdisciplinary field of research. nes, außerordentlich dynamisches und interdiszi- Technologically leading global players from the cluster plinäres Forschungsfeld auf. Technologieführende, are developing laser applications for refractive sur- global aktive Unternehmen aus dem Cluster entwi- gery, artificial lenses, and diagnostics systems. ckeln Laserapplikationen für die refraktive Chirurgie, künstliche Linsen und Diagnosesysteme. orizontale Innovationen zur ProduktH und Prozessoptimierung Horizontal Innovations for Product and Process Optimization Neben den technologischen Leitthemen wer- Besides the central technological themes hori- den im Spitzencluster horizontale Innovationen zur zontal innovations for product and process optimi- Produkt- und Prozessoptimierung generiert. Zentral zation are also generated in the leading edge cluster steht hier das Projekt „Prospective Health Techno- Medical Valley EMN. Of central importance here is logy Assessment (ProHTA)“. Hier werden Modelle the project “Prospective Health Technology Assess- geschaffen, die die Wirkung neuer Technologien ment” (ProHTA) where models are being created that und Produkte auf die Qualität der Versorgung und simulate the effect of new technologies and prod- die direkten bzw. indirekten Kosten simulieren so- ucts on the quality of care and on direct and indirect wie die Findung von Effizienzpotenzialen für neue costs. They therefore help to discover new efficiency Technologien und Produkte unterstützen. ❚ potential. ❚ ZiMT Activity Report 2009 – 2014 29 Start-Ups und Ausgründungen im Bereich Medizintechnik Start-Ups and Spin-Offs in the Healthcare Engineering Sector Medizintechnik ist eine der aktuell am stärksten Currently, healthcare engineering is one of the wachsenden Branchen. Sie ist gekennzeichnet durch most dynamically growing sectors. It is character- hohe Innovationsdichte und -notwendigkeit. Beson- ized by a high innovation density and innovation ders in der Europäischen Metropolregion Nürnberg necessity. Especially in the European Metropolitan mit Schwerpunkt um Erlangen ist die Medizintechnik Region Nuremberg with its center in and around zur treibenden Kraft und zum Kristallisationskeim vie- Erlangen, healthcare engineering has become the ler neuer Projekte, Aus- und auch Neugründungen driving force and the crystal nucleus of many new geworden. projects, spin-offs, and start-ups. Nach einer Studie zur Medizintechnik am Stand- According to a study about healthcare engi- ort Deutschland durch das Deutsche Institut für neering in Germany as a location für business by Wirtschaftsforschung im Auftrag des Bundesminis- the German Institute for Economic Research on be- teriums für Wirtschaft und Arbeit (Hornschild, K., half of the Federal Ministry for Economic Affairs and Raab, S. & Weiss, J.-P., DIW Berlin, 2005) hat der Labour (Hornschild, K., Raab, S. & Weiss, J.-P., DIW Heimatmarkt gerade für junge Unternehmen „eine Berlin, 2005) the domestic market is of “vital impor- existenzielle Bedeutung“. Zugleich sind Start-Up-Un- tance” especially for start-ups. At the same time, ternehmen ein „Innovationsmotor beim Einsatz jun- start-up enterprises are an “innovation driver by ap- ger Schlüsseltechnologien“. Standort und Unterneh- plying new key technologies”. Site and entrepreneur mensgründer gehen also quasi eine Symbiose ein. are kind of entering into a symbiosis. Eine der zentralen Aufgaben des ZiMT war von One of the central functions of the ZiMT right Anfang an die Unterstützung von universitären Aus- from the start has been the support of university gründungen im Bereich Medizintechnik. Dabei geht spin-offs in the field of healthcare engineering. And es nicht nur darum, Abschluss- und Doktorarbeiten yet it is not only about scanning final and doctoral auf Innovationsgehalt und Gründungspotential hin zu theses for innovation content and foundation po- durchforsten, sondern auch den Gründungswilligen tential, but also about supporting the persons in- und bereits in das Unternehmertum eingestiegenen terested in start-ups and the FAU alumni having al- FAU-Alumni durch Einbindung in das ZiMT-Netzwerk ready stepped into entrepreneurship by integration bestehend aus Verbänden, Forschungseinrichtun- into the ZiMT network consisting of associations, gen und Industriepartnern gerade in den schwierigen research facilities, and industry partners especial- Jahren der Anfangsphase unterstützend zur Seite zu ly during the difficult years of the initial phase. Vice stehen. Umgekehrt profitieren auch die Studenten versa the students and scientists of FAU benefit und Forscher der FAU von einer positiven und engen from a positive and close commitment of the grow- Bindung der wachsenden Unternehmen an die Uni- ing businesses to the university. The quantity of ac- versität. Die Anzahl der tatsächlich aus der FAU aus- tual FAU spin-offs is hard to put into numbers, thus gegründeten Unternehmen ist schwer zu beziffern, exemplarily the ventures officially listed in the BMBF daher werden im Folgenden exemplarisch die offiziell thematic campaign “3-D Imaging in Medicine” are in der BMBF-Themenkampagne „3-D Imaging in Me- introduced below. dicine“ gelisteten Unternehmen vorgestellt. 30 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 Die Metrilus GmbH wurde 2010 aus der FAU heraus In the beginning of 2010, the university spin- als eines der ersten Unternehmen weltweit gegründet, off Metrilus GmbH was founded as one of the first welches die komplette Bandbreite für Echtzeit 3D-Bild- companies worldwide to provide a profound and verarbeitung abdeckt. Metrilus bietet Software für Echt- complete solution for real-time 3-D imaging. Metri- zeit 3D-Anwendungen an. Sowohl die Standardsoftware lus offers software for real-time 3-D applications. als auch kundenspezifische Dienstleistungen in diesem The software and tailored solutions support all Bereich unterstützen alle gängigen 3D-Technologien. kinds of 3-D technologies. This includes the sup- Dies beinhaltet unter anderem die Unterstützung für eine port of a variety of 3-D acquisition modalities, in- Vielzahl an 3D-Aufnahmemodalitäten wie Time-of-Flight, cluding time-of-flight, structured light, light section strukturiertes Licht, Lichtschnitt und auch die Kombina- and the combination of all these modalities for mul- tion dieser Verfahren, z. B. für Multisensor-Aufbauten. ti-sensor set-ups. Metrilus addresses both, cus- Metrilus bietet sowohl Standardsoftware zur Beschleu- tomers that are searching for standard software nigung der eigenen Entwicklung als auch die spezifische components to help speeding up their own range Entwicklung von Spezialkomponenten an. Die Software imaging application development as well as cus- basiert auf der leistungsfähigen und bewährten Techno- tomers that are searching for someone to provide a logie metri[base], welche bereits von zahlreichen Kunden fully integrated software solution. Metrilus develop- aus verschiedenen Branchen eingesetzt wird. ments are based on the powerful and proven core MetriCam ist das erste einheitliche .NET-SDK für 2Dund 3D-Kameras. Es unterstützt alle wichtigen Time-of- technology called metri[base]. Several customers in various business fields already rely on metri[base]. Flight Kameras der Hersteller Fotonic, Mesa Imaging, ZiMT Activity Report 2009 – 2014 31 SoftKinetic, TriDiCam, PMD Technologies und ifm MetriCam is the first common and unified re- electronics sowie gängige 2D-Kameras, Webcams al-time 2-D/3-D camera SDK for .NET. It supports und auch Kinect und XtionPro. Mit MetriCam können all major time-of-flight cameras from Fotonic, Mesa verschiedene 2D- und 3D-Kameras in .NET-Anwen- Imaging, SoftKinetic, TriDiCam, PMD Technologies, dungen eingebunden werden. Somit beschleunigen and ifm electronics as well as 2-D (color) cameras B2B-Kunden ihre Softwareentwicklung und können and Kinect/XtionPro. With MetriCam it is possible to sich auf den eigentlichen Zweck ihrer 3D-Anwen- integrate all major 2-D and 3-D cameras into dedicat- dung konzentrieren. ed .NET applications. B2B customers can speed up their own development and concentrate on the prob- MetriCam bietet: lems they want to solve using time-of-flight cameras ❚❚ eine einheitliche Kameraschnittstelle, or PrimeSense sensors. ❚❚ simultane Verwaltung mehrerer Kameras, ❚❚ Konfiguration aller wichtigen MetriCam supports: Kameraparameter, ❚❚ unified interface for all cameras, einfaches Multithreading durch Thread ❚❚ simultaneous multi-camera management, sicherheit aller Komponenten, ❚❚ featuring all fundamental camera features, Unterstützung ereignisorientierter Program- ❚❚ thread-safety, mierung (z. B. beim Verbinden und Trennen ❚❚ events for camera connects and disconnects, von Kameras), ❚❚ object oriented programming interface, ❚❚ eine vollständig objektorientierte Schnittstelle, ❚❚ extensions for other sensors. ❚❚ beliebige Erweiterbarkeit mit unterschiedli- ❚❚ ❚❚ chen Sensortypen. Kontakt / Contact Metrilus GmbH Dr.-Ing. Christian Schaller Tel. +49 9131 9189771 Henkestr. 91 Fax +49 9131 9189772 91052 Erlangen www.metrilus.de 32 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 Die im Mai 2011 als Spin-Off der FAU gegrün- Explius GmbH was founded in May 2011 as a dete Explius GmbH entwickelt Medizinprodukte in spin-off of the Pattern Recognition Lab at FAU. Explius den Bereichen Orthopädie, Reha-Technik, individu- develops medical software products in the fields of or- elles Schuhdesign sowie Planung von rekonstruk- thopedics, rehab technology, custom shoe design, as tiven chirurgischen Eingriffen. Alle Produkte basie- well as the planning of reconstructive surgeries. All ren auf einer innovativen, von Explius entwickelten products are based on an innovative software library Softwarebibliothek, die es erlaubt, mehrere qualitativ that was developed by Explius. It allows combining minderwertige 3D-Aufnahmen zu einem einzelnen multiple 3-D acquisitions, scanned with low-cost sen- qualitativ hochwertigen dreidimensionalen Modell sors, to form a high quality model of the scanned ob- des gescannten Objekts zusammenzuführen und ject. Furthermore, the data can be processed through mit modernsten Methoden der Bildverarbeitung und modern image processing and computer vision tech- der Computer Vision weiterzuverarbeiten. Durch Ver- niques. Explius’ software library brings lightweight, wendung dieser Softwaretechnologie ist es möglich, portable, low-cost 3-D sensors into many new fields in vielen neuen Anwendungsbereichen kostengüns- of application. Now, Explius mainly develops solutions tige, leichte 3D-Kameras einzusetzen. Im Moment utilizing consumer cameras, such as ASUS Xtion Pro bietet Explius vorwiegend Lösungen basierend auf and Microsoft Kinect. den Consumerkameras ASUS Xtion Pro und Microsoft Kinect. Customers of Explius are primarily companies that are already firmly established in the target market and Kunden von Explius sind hauptsächlich Un- want to extend their range of products by high-tech ternehmen, die bereits stark im angestrebten Ziel- applications. These applications are individually and markt verankert sind und ihr Produktportfolio um exclusively developed for a customer. Furthermore, ZiMT Activity Report 2009 – 2014 33 High-Tech-Anwendungen erweitern möchten. Diese they can be licensed and sold as a white label OEM können sich Anwendungen individuell entwickeln las- product using the company’s own name. sen oder von Explius entwickelte Applikationen lizen- Many companies in the medical area, like techni- sieren und als White-Label-Produkte unter eigenem cal orthopedics, don’t have the required knowledge Namen vertreiben. to develop such projects themselves. Explius offers Viele Firmen im medizintechnischen Bereich, wie companies the opportunity to license an integral, beispielsweise der technischen Orthopädie, besitzen well-engineered product with marginal development keine ausreichende Kompetenz in der Eigenentwick- costs and hence little financial risk. lung derartiger Projekte. Explius bietet Partnerunter- An example for a white label product developed nehmen die Möglichkeit, mit geringen Entwicklungs- by Explius is the 3-D foot scanner “iScan 3Dp”. It is kosten und finanziellen Risiken ein vollständiges, successfully distributed by the company IETEC Bio- technologisch ausgereiftes Produkt zu lizensieren. mechanical Solutions (www. biomechanicalsolutions. Ein Beispiel für ein solches White-Label-Produkt de) and commercially available since September 2011. ist der seit September 2011 kommerziell erhältliche The system uses Microsoft’s “Kinect for Windows” as 3D-Fußscanner „iScan 3Dp“. Dieser wird von der Fir- 3-D camera sensor. Thus, iScan 3Dp enables a fast, ma IETEC Biomechanical Solutions (www.biomecha- precise, and portable acquisition and measurement of nicalsolutions.de) erfolgreich vertrieben. Als 3D-Ka- individual three-dimensional foot models. Time-con- merasensor wird die „Kinect for Windows“ der Firma suming, labor-intensive casting and form construc- Microsoft eingesetzt. Dies ermöglicht iScan 3Dp eine tion of foot positives during the development of cus- schnelle, präzise sowie transportable Erfassung und tom-made shoes is unnecessary. Vermessung individueller dreidimensionaler Fußmodelle. Ein zeitaufwändiges und arbeitsintensives Abgießen und eine Formerstellung von Fußpositiven bei der Entwicklung von Maßschuhen wird überflüssig. Kontakt / Contact Explius GmbH Dr.-Ing. Florian Jäger Tel. +49 911 4107879 Geuderstr. 13 www.explius.de 90489 Nürnberg 34 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 Die Chimaera GmbH ist eine Ausgründung des Chimaera GmbH is a spin-off of the Pattern Rec- Lehrstuhls für Mustererkennung der FAU und entwi- ognition Lab at FAU. It develops algorithms for re- ckelt Algorithmen zur Rekonstruktion, Registrierung, construction, segmentation, classification, and reg- Segmentierung und Klassifizierung medizinischer istration of medical images. Even before its founda- Bilddaten. Nicht erst seit der Unternehmensgrün- tion in 2007, Chimaera established itself by integrat- dung im Jahr 2007 hat sich Chimaera mit zahlreichen ing various specialized applications of the newest speziellen Verfahren im Einsatz der neuesten Bildge- medical imaging devices of big manufacturers such bungsgeräte großer Hersteller wie Siemens Health- as Siemens Healthcare. The company is divided into care etabliert. Das Unternehmen ist in die drei Be- three key competencies: image processing, soft- reiche Bildverarbeitung, Software-Dienstleistungen ware services, and consulting. Innovative products und Consulting aufgeteilt. Die innovativen Entwick- are based on a profound and developed background lungen basieren auf einem fundierten und über lange in the field of medical image processing, as well as Zeit entwickelten Background in medizinischer Bild- pattern recognition. Chimaera specializes on the de- verarbeitung und Mustererkennungsverfahren. Chi- velopment of high-tech software solutions. maera hat sich auf die Entwicklung hochspezifischer High-Tech-Software-Lösungen spezialisiert. Kontakt / Contact Chimaera GmbH Dr.-Ing. Dieter Hahn Tel. +49 9131 691385 Am Weichselgarten 7 Fax +49 9131 691386 91058 Erlangen www.chimaera.de ZiMT Activity Report 2009 – 2014 35 Die CT Imaging GmbH wurde 2008 als Spin-off des Instituts für Medizinische Physik der FAU gegründet. CT Imaging GmbH was founded in 2008 originating from the Institute of Medical Physics of FAU. Als Spezialist im Bereich der Computertomogra- As a specialist in the field of computed tomogra- phie (CT) entwickelt CT Imaging neuartige Verfahren phy (CT), CT Imaging develops new techniques and und Anwendungen für die medizinische Bildgebung applications for medical imaging and image process- und Bildverarbeitung. Das Produktspektrum beinhal- ing. The range of products includes complete CT sys- tet sowohl komplette CT-Systeme und Equipment als tems as well as CT equipment and CT software for auch CT-Software für alle Phasen der digitalen Bild- all stages of the digital imaging process. Dedicated gebungskette. Das Hauptaugenmerk der System high-resolution CT systems are the main focus of CT entwicklung liegt auf dedizierten, hochauflösenden Imaging’s system development efforts. Examples in- CT-Geräten, beispielsweise für die in vivo Kleintier- clude in vivo small animal imaging in research and de- bildgebung im Umfeld von Forschung und Entwick- velopment as well as breast imaging. lung oder die Bildgebung der weiblichen Brust. CT Imaging’s innovative capacity is not only Die Innovationskraft zeigt sich neben zahlrei- marked by numerous publications and patents, it chen Veröffentlichungen und Patentanmeldungen is furthermore clearly visible in the development of in der Entwicklung des weltweit ersten Dual-Sour- the world’s first dual-source micro-CT system and a ce-Mikro-CTs oder der Neuentwicklung eines Detek- brand-new detector chip for CT imaging applications. torchips für die Anwendung in der CT. Die modulare Using its modular software platform, CT Imaging Softwareplattform deckt wahlweise einzelne oder covers both, individual steps and the entire imaging alle Schritte der Bildgebungskette, wie zum Beispiel process chain, such as reconstruction and artifact Rekonstruktion und Artefaktkorrektur, Visualisierung correction, visualization, or dose simulation and cal- oder Dosissimulation und -kalkulation, ab. culation. 36 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 Als privatwirtschaftliches Unternehmen knüpft As a private enterprise CT Imaging networks with CT Imaging sowohl Kontakte zu medizinischen Ein- both, medical facilities for clinical trials and industrial richtungen für die Erprobung als auch zu Industrie- partners for technical development. partnern für die technische Weiterentwicklung. Kontakt / Contact CT Imaging GmbH Prof. Dr. Dr. med. h. c. mult. Tel. +49 9131 97310-0 Willi A. Kalender, Ph. D. Fax +49 9131 97310-10 Henkestr. 91 www.ct-imaging.de 91052 Erlangen ZiMT Activity Report 2009 – 2014 37 Cerbomed GmbH ist ein innovatives Medizin- Cerbomed GmbH is an innovative medical device technikunternehmen, das die Marktführerschaft im company located in Erlangen that aims for market Bereich der nicht-invasiven Therapien mittels Vagus- leadership in the field of non-invasive therapies us- nervstimulation (VNS) anstrebt. Das Unternehmen ing vagus nerve stimulation (VNS). The company was wurde 2005 aus der FAU ausgegründet mit dem Ziel, founded in 2005 as a spin-off of FAU. It focuses on die unternehmenseigene Technologie zur transkuta- its company owned technology, transcutaneous va- nen Vagusnervstimulation (t-VNS ) sowie Geräte für gus nerve stimulation (t-VNS®), as well as developing ihren therapeutischen Einsatz zu entwickeln. Cer- and providing devices for therapeutical applications. bomed besitzt großes Wissen im Bereich Planung, Cerbomed has great experience in planning, financ- Finanzierung, Dokumentation und Durchführung kli- ing, documentation, and realization of clinical studies nischer Studien und kennt die besonderen Anforde- and also knows the special requirements for medical rungen an ein Medizinprodukt. Weiterhin sind die NE- devices. Additionally, cerbomed’s NEMOS® products MOS®-Produkte von cerbomed die ersten nicht-in- are the first non-invasive VNS devices that enable se- vasiven VNS-Geräte, die eine gezielte, transkutane lective, transcutaneous stimulation of the vagus nerve. Stimulation des Vagusnervs ermöglichen. Das Unter- In March 2011, cerbomed received the European nehmen hat 2011 für NEMOS das CE-Zeichen erhal- clearance (CE mark) for NEMOS®. Since its founda- ten und zahlreiche Innovations- und Gründerpreise tion, cerbomed has won various awards for innovation gewonnen. and spin-offs. ® ® Kontakt / Contact cerbomed GmbH Dr. Robert Pfeffer Tel. +49 9131 920276-40 Henkestr. 91 Fax +49 9131 920276-740 91052 Erlangen www.cerbomed.de 38 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 Die CiNNAMED GmbH ist das jüngste FAU-Spin- CiNNAMED GmbH is the latest FAU spin-off at the Off im Medical Valley mit Eintrag ins Handelsregister Medical Valley with entry in the commercial register on am 3. April 2013. CiNNAMED entstand im Rahmen April 3, 2013. CiNNAMED evolved from the recent in- der internationalen Themenkampagne “Germany – ternational thematic campaign “Germany – Partner for Partner for Medical Technology”, die vom BMBF un- Medical Technology” launched by the Federal Ministry ter dem Dach von „Research in Germany - Land of of Education and Research (BMBF) under the motto Ideas“ gestartet wurde. Um die weltweiten Aktivitäten of „Research in Germany - Land of Ideas“. In order to auch nach Ende der Kampagne im Jahr 2014 fortfüh- continue the worldwide activities after the end of the ren zu können, war die Gründung von CiNNAMED ein campaign in 2014, the foundation of CiNNAMED was a logischer Schritt für die Kampagnenkoordinatoren aus logic step for the campaign coordinators of the Erlan- dem Erlanger Konsortium im Zentralinstitut für Medi- gen consortium at the Central Institute of Healthcare zintechnik (ZiMT) der FAU. Zu diesem Zweck werden Engineering (ZiMT). For that matter, not only connec- nicht nur die zahlreichen Kontakte und Verbindungen tions and contacts to the USA, Brazil and Russia will zu den USA, Brasilien und Russland intensiviert und be intensified and profitably used for the partners of gewinnbringend für die Partner des Medical Valley ein- the Medical Valley. Also, current projects in China will gesetzt. Auch aktuelle Projekte in China werden ent- be developed and supported. The consequent mis- wickelt und unterstützt. Die daraus abgeleitete Zielset- sion is communication, consulting and commerce with zung ist Kommunikation von, Beratung für und Handel products and services in the field of medical technolo- mit Produkten und Dienstleistungen in den Bereichen gy, health care and biomedical engineering. Medizintechnik, Gesundheitsversorgung und biomedizinisches Ingenieurwesen. Kontakt / Contact CiNNAMED GmbH Dipl.-Ing. Tobias Zobel Tel. +49 9131 974991 Henkestr. 91 Fax +49 9131 974992 91052 Erlangen www.cinnamed.de ZiMT Activity Report 2009 – 2014 39 40 Kollegiale Leitung, Geschäftsführung und Geschäftsstelle des ZiMT Management and Office of ZiMT 41 Kollegiale Leitung / Council Management Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger seit 01.04.2015: Präsident der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) bis 31.03.2015: Vizepräsident für Forschung und Leitung des Lehrstuhls für Informatik 5 (Mustererkennung) Sprecher der Kollegialen Leitung des ZiMT since April 1, 2015: President of FAU up to March 31, 2015: Vice President for Research and Head of the Chair of Computer Science 5 (Pattern Recognition Lab) Speaker of ZiMT’s council management Prof. Dr. med. Dr. h. c. Jürgen Schüttler Dekan der Medizinischen Fakultät Vorstand der Anästhesiologischen Klinik Dean of the Faculty of Medicine Head of the Institute of Anaesthesiology Prof. Dr. Ben Fabry Leitung des Lehrstuhls für Physikalisch-Medizinische Technik Head of the Biophysics Group 42 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 Geschäftsführung / Business Management Dr.-Ing. Kurt Höller, MBA Studiengangskoordinator Medizintechnik an der FAU Koordination der internationalen Themenkampagne „3-D Imaging in Medicine“ Konsortialvertreter für EIT Health Coordinator of the “Medical Engineering“ study programs at FAU Coordinator of the international thematic campaign “3-D Imaging in Medicine“ Consortium representative for EIT Health [email protected] +49 9131 85-26868 Dipl.-Ing. Tobias Zobel Koordination der internationalen Beziehungen Leitung der Medizinprodukterecht-Seminare Coordinator of international relations Management of Medical Device Directive seminars [email protected] +49 9131 85-26869 Dr. rer. nat. Eva Reinhart Assistentin der Geschäftsführung glasow, fotografie Executive Assistant [email protected] +49 9131 85-26861 Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen / Scientific Assistants Dr. rer. nat. Simone Reiprich Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Biochemie und Pathobiochemie Scientific Assistant at the Chair of Biochemistry and Pathobiochemistry STUDIOLINE PHOTOGRAPHY [email protected] Dr. biol. hum. Verena Vierow Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Physiologie Scientific Assistant at the Institute of Physiology [email protected] ZiMT Activity Report 2009 – 2014 43 44 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums Members of ZiMT 45 Prof. Dr. med. Christoph Alexiou Prof. Dr. med. Cord-Michael Becker, im Ruhestand HNO-Klinik, Sektion für Lehrstuhl für Biochemie und Molekulare Medizin Experimentelle Onkologie und Department of Biochemistry Nanomedizin (SEON) Fahrstr. 17, 91054 Erlangen ENT Clinic, Section for Experimental +49 9131 25659 Oncology and Nanomedicine (SEON) [email protected] Glückstr. 10, 91054 Erlangen www.biochem.uni-erlangen.de +49 9131 85-34769 [email protected] www.hno-klinik.uk-erlangen.de/ seon_nanomedizin Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Molekularbiologie hypertoner Bewegungsstörungen • NMDA-Rezeptoren und Neurodegeneration Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Nanomedizin Nanomedicine • Onkologie Oncology • Regenerative Medizin Regenerative medicine Dipl.-Ing. Peter Bechtold Prof. Dr. rer. nat. Christoph Bert Lehrstuhl für Photonische Strahlenklinik, Abt. Medizinische Technologien (LPT) Strahlenphysik Institute of Photonic Technologies Radiation Oncology, Medical Konrad-Zuse-Str. 3/5, Radiation Physics 91052 Erlangen Universitätsstr. 27, +49 9131 85-23237 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-44213 www.lpt.uni-erlangen.de [email protected] www.strahlenklinik.uk-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Ultrakurzplus-Lasertechnologien • Bildgestützte Radiotherapie (IGRT) Ultrashort pulsed laser technologies • Strahlführung Beam guidance • Strahlformung Beam shaping 46 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums Image guided radiotherapy (IGRT) • Organbewegung in der Strahlentherapie Organ motion in radiotherapy • Ionenstrahltherapie Ion beam therapy Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. Christian Brosch Aldo R. Boccaccini Department Informatik Lehrstuhl für Department of Computer Science Werkstoffwissenschaften Martensstr. 3, 91058 Erlangen (Biomaterialien) +49 9131 85-28806 Institute of Biomaterials [email protected] Cauerstr. 6, 91058 Erlangen www.cs.fau.de +49 9131 85-28601 [email protected] www.biomat.techfak.uni-erlangen.org Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Biomaterialien für Tissue Engineering und Regenerative Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Multiagentensysteme Multi-agent systems Medizin Biomaterials for tissue engineering and regenerative medicine • Biomedizinische Beschichtungen und Nanobiomaterialien Biomedical coatings and nanostructure biomaterials • Bioaktive Materialien und Komposite für Drug Delivery Bioactive materials and composites for drug delivery Dr.-Ing. Alexander Brost Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Chair of Computer Science 5 (Pattern Recognition Lab) Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] www5.cs.fau.de Prof. Dr. rer. nat. Armin Bolz Prof. Dr. rer. nat. Rainer Buchholz Corscience GmbH & Co KG Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik Hartmannstr. 65 (BVT) 91052 Erlangen Institute of Bioprocess Engineering +49 9131 977986-20 Paul-Gordan-Str. 3, 91052 Erlangen [email protected] +49 9131 85-23003 www.corscience.de [email protected] www.bvt.cbi.uni-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Elektrostimulation des Herzens, insbes. Defibrillation • Zelltechnologie Electrostimulation of the heart, esp. defibrillation • Vitalparametermessung und -analyse Measurement and analysis of vital signs • Gasmesstechnik Gas measurement technology Cell technology • Marine Biotechnologie Marine biotechnology • Bioanalytik Bioanalysis Members of ZiMT 47 Prof. Dr. med. Alexander Cavallaro Prof. Dr. med. Arnd Dörfler Imaging Science Institute in der Radiologie im Internistischen Neuroradiologische Abteilung Zentrum (INZ) Department of Neuroradiology Imaging Science Institute in the radiological department of the Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen Internal Medicine Centre +49 9131 85-34326 Ulmenweg 18, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-35500 www.neuroradiologie.uk-erlangen.de [email protected] www.radiologie-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Multimodale Bildgebung bei zerebrovaskulären Erkrankungen, Hirntumoren und Epilepsie Multimodal imaging of neurovascular disease, brain tumors, and epilepsy • Funktionelle Bildgebungstechniken Functional imaging techniques • Interventionelle Neuroradiologie Interventional neuroradiology Prof. Dr.-Ing. Michael Döllinger Prof. Dr.-Ing. Dietmar Drummer Phoniatrische und Pädaudiologische Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT) Abteilung in der Hals-Nasen-Ohren- Institute of Polymer Technology Klinik Am Weichselgarten 9, Dept. Phoniatrics & Pediatric 91058 Erlangen Audiology +49 9131 85-29700 Bohlenplatz 21, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-33814 www.lkt.uni-erlangen.de [email protected] www.hno-klinik.uk-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Strömungsphysikalische Grundlagen der menschlichen Stimmgebung Fluid mechanical basis of the human voice • Bewegungsanalyse von Stimmlippen während der Stimmgebung Experimental analysis of vocal folds dynamics • Experimentelle Audiologie Experimental audiology 48 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Additive Fertigung Additive manufacturing • Maschinenelemente/Tribologie Machine elements / tribology • Leichtbau Lightweight construction Prof. Dr. med. Michael Eichhorn Dr.-Ing. Rainer Engelbrecht Lehrstuhl für Anatomie II Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik Department of Anatomy II Institute of Microwaves and Universitätsstr. 19, 91054 Erlangen Photonics +49 9131 85-22830 Cauerstr. 9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27230 www.anatomie2.med.uni-erlangen.de [email protected] www.lhft.eei.uni-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Funktionelle Morphologie des Auges in der Pathogenese des • Faseroptik und Faserlaser Glaukoms (Ziliarepithel, Trabekelwerk, Glaukom, Fazilität) Functional morphology of the eye in the pathogenesis of glaucoma (ciliary epithelium, trabecular meshwork, glaucoma, outflow facility) • Lokalisation und funktionelle Bedeutung von Carboanhydrase Fiber optics and fiber lasers • Optische Messtechnik Optical metrology • Medizintechnik/MRT Medical engineering / MRI im Auge (Carboanhydrase, Carboanhydraseinhibitoren, Kammerwasser, Blutfluss) Localization and functional significance of carbonic anhydrase in the eye (carbonic anhydrase, carbonic anhydrase inhibitors, blood flow, aqueous humor) Prof. Dr. med. Jens Ellrich Prof. Dr. Björn Eskofier Cerbomed GmbH, Institut für Lehrstuhl für Informatik 5 Physiologie und Pathophysiologie, (Mustererkennung) Department of Health Science and Pattern Recognition Lab Technology, Aalborg University Martensstr. 3, 91058 Erlangen Cerbomed GmbH, Institute of +49 9131 85-27297 Physiology and Pathophysiology, [email protected] Department of Health Science and www5.cs.fau.de/our-team/eskofier- Technology, Aalborg University bjoern Henkestr. 91, 91054 Erlangen +49 9131 920276-0 [email protected] www.physiologie1.uni-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Schmerz, Neuromodulation Pain, neuromodulation Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Sportinformatik Computer science in sports • Mustererkennung auf eingebetteten Systemen Embedded pattern classification • Biomedizinische Signalanalyse Biomedical signal processing • Epilepsie Epilepsy • Physiologie, Pharmakologie Physiology, pharmacology Members of ZiMT 49 Prof. Dr. Ben Fabry Prof. Dr.-Ing. Georg Fischer Lehrstuhl für Physikalisch- Lehrstuhl für Technische Elektronik Medizinische Technik Institute of Electronics Engineerings Biophysics Cauerstr. 9, 91058 Erlangen Henkestr. 91, 91052 Erlangen +49 9131 85-27186 +49 9131 85-25610 [email protected] [email protected] www.lte.eei.uni-erlangen.de www.lpmt.biomed.uni-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Zelluläre und molekulare Biomechanik • Medizinelektronik Cellular and molecular biomechanics Medical electronics • Zellverhalten auf Biomaterialien • Gesundheitsassistenzsysteme Cell-biomaterial interactions Mobile health / AAL systems • Metastasierung von Tumorzellen Tumor metastasis • Mikrowellen-Sensoren Microwave sensors Prof. Dr. med. Rainer Fietkau Prof. Dr. med. Strahlenklinik Bernhard Fleckenstein, emeritiert Department of Radiation Oncology Institut für Klinische und Molekulare Universitätsstr. 27, Virologie 91054 Erlangen Institute of Clinical and Molecular +49 9131 85-33405 Virology [email protected] Schlossgarten 4, 91054 Erlangen www.strahlenklinik.uk-erlangen.de +49 9131 85-23563 [email protected] www.viro.med.uni-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Stereotaxie Stereotaxie • Radiochemotherapie Radiochemotherapy • Hyperthermie Hyperthermia 50 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Lymphotrope Herpesviren Lymphotropic herpesviruses Prof. Dr. Clemens Forster Dr. Michael J. Fried Institut für Physiologie und Lehrstuhl für Angewandte Pathophysiologie Mathematik 3 (Prof. Dr. Bänsch) Insitute of Physiology and Chair for Applied Mathematics 3 Pathophysiology Cauerstr. 11, 91058 Erlangen Universitätsstr. 17, 91054 Erlangen +49 9131 85-67196 +49 9131 85-22492 [email protected] [email protected] www.mso.math.fau.de/applied- www.physiologie1.fau.de/forster mathematics-3 Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Zentrale Verarbeitung sensorischen Inputs, speziell Schmerz • Mathematische Bildverarbeitung und Pruritus Image processing Central processing of sensory input, in particular pain and itch • Numerik partieller Differentialgleichungen Numerics of partial differential equations • Methoden: Psychophysik und Funktionelle Kernspintomografie (fMRI) • Adaptive Finite Elemente Methoden Adaptive finite element methods Methods: Psychophysics and functional MRI (fMRI) Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke Prof. Dr. Günther Greiner Lehrstuhl für Fertigungs Lehrstuhl für Informatik 9 automatisierung und (Graphische Datenverarbeitung) Produktionssystematik (FAPS) Computer Graphics Group Institute for Factory Automation Cauerstr 11, 91058 Erlangen and Production Systems (FAPS) +49 9131 85-29919 Egerlandstr. 7-9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27569 lgdv.cs.fau.de [email protected] www.faps.de/1/startseite/index Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Mechatronische Systeme in der Medizin • Visual Computing Mechatronics in medicine • Mensch-Maschine-Interaktion Human machine interaction • Optimierung klinischer Workflows Visual computing • Geometrische Modellierung • Visualisierung Visualization Clinical workflow optimization Members of ZiMT 51 Prof. Dr. Dirk Guldi Prof. Dr. med. Arndt Hartmann Lehrstuhl für Physikalische Chemie I Direktor Institut für Pathologie Insitute of Physical Chemistry I Head of Institute of Pathology Egerlandstr. 3, 91058 Erlangen Krankenhausstr. 8-10, +49 9131 85-27340 91054 Erlangen [email protected] +49 9131-85 22286 www.chemie.uni-erlangen.de/ [email protected] dcp/department/lehrstuehle/ www.pathologie.uk-erlangen.de physikalische-chemie Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Hybridsysteme fuer die künstliche Photosynthese • Molekulare Pathologie urologischer und gynäkologischer Hybrid systems for artificial photosynthesis Tumore Molecular pathology of urological and gynecological tumors • Reaktive Intermediate • Automatische Bildanalyse zur Tumorcharakterisierung Reactive intermediates • Imaging mit Quantendots und Quantenrods Imaging via quantum dots and quantum rods Automated image analysis for characterization of tumors • Diagnostische Molekularpathologie Diagnostic molecular pathology PD Dr. med. Frank Harig PD Dr.-Ing. Peter Hastreiter Herzchirurgische Klinik Neurochirurgische Klinik, Center of Cardiac Surgery Neurozentrum Krankenhausstr. 12, 91054 Erlangen Department of Neurosurgery, +49 9131 85-33296 Neurocenter [email protected] Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen www.herzchirurgie.uk-erlangen.de/ +49 9131 85-34261 e1585/e82/e90/e590 [email protected] www.neurochirurgie.uk-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Optimierung der Sauerstoffversorgung im ischämischen • Medizinische Visualisierung und Bildverarbeitung Herzmuskel - Möglichkeiten der Selektiven Retroperfusion Optimizing oxygen delivery in ischemic myocardium selective retroperfusion studies • Extrakorporale Zirkulation und Biokompatibilitätsstudien Extracorporeal circulation and biocompatibility studies • Experimentelle Großtiermodelle und herzchirurgische Operationstechniken: Langzeitanwendung von Kreislaufassistmodellen (LVAD) am Schaf Experimental animal studies and cardiosurgical techniques: Long-term circulatory assist models in sheep 52 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums Medical visualization and image processing • Intraoperative Bildgebung und Navigation Intraoperative imaging and navigation • Neurovaskuläre Erkrankungen Neurovascular diseases Dipl.-Ing. Johannes Heberle PD Dr. rer. nat. Andreas Hess Lehrstuhl für Photonische Institut für Experimentelle und Technologien (LPT) Klinische Pharmakologie und Institute of Photonic Technologies Toxikologie Konrad-Zuse-Str. 3/5, Institute of Experimental and Clinical 91052 Erlangen Pharmacology and Toxicology +49 9131 85-23244 Fahrstr. 17, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-22003 www.lpt.uni-erlangen.de [email protected] www.pharmakologie.uni-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Ultrakurzpulslaser-Technologien • Translationale (f)MRT-Bildgebung Ultrafast laser technologies • Photonische Medizintechnik Medical photonics Translational (f)MRT imaging • Optische Bildgebung Optical imaging • Lasersystemtechnik • Bildanalyse Laser system engineering Image analysis Prof. Dr. rer. nat. habil. Dipl.-Ing. Maximilian Hofmann Bernhard Hensel Lehrstuhl für Technische Elektronik Max Schaldach-Stiftungsprofessur Institute of Electronics Engineerings für Biomedizinische Technik Cauerstr. 9, 91058 Erlangen Max Schaldach Professor of +49 9131 85-27187 Biomedical Engineering [email protected] Henkestr. 91, 91052 Erlangen www.lte.eei.uni-erlangen.de +49 9131 85-25632 bernhard. [email protected] www.biomedical-research.net Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Biodegradable Metalle für kardiovaskuläre Implantate Biodegradable metals for cardiovascular implants • Materialien und Prozesse für Implantate zum Herzklappenersatz Materials and processes for artificial heart valves Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • HF-Sensorik RF sensors • Nicht-invasive Methoden Non-invasive techniques • Konzentrationsmessung Concentration measurements • Sensoren und Algorithmen für die kardiorespiratorische Diagnostik Sensors and algorithms for cardio-respiratory diagnostics Members of ZiMT 53 Dr.-Ing. Kurt Höller, MBA Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Zentralinstitut für Medizintechnik Lehrstuhl für Informatik 5 (ZiMT) (Mustererkennung), Central Institute of Healthcare seit 01.04.2015 Präsident der FAU Engineering (ZiMT) Chair of Computer Science 5 Henkestr. 91, 91052 Erlangen (Pattern Recognition Lab), +49 9131 85-26868 since April 1, 2015 President of FAU [email protected] Martensstr. 3, 91058 Erlangen www.zimt.fau.de +49 9131 85-26600 [email protected] Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: www5.cs.fau.de • 3D-Bildgebung und Endoskopie 3-D imaging and endoscopy • Time-of-Flight (ToF) Kameras und Inertialsensorik Time-of-Flight (ToF) cameras and inertial sensors • Endoskopische Operation durch natürliche Körperöffnungen (NOTES) Natural Orifice Translumenal Endoscopic Surgery (NOTES) Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Anwendungen der Mustererkennung in der Medizin und Medizintechnik Applications of pattern recognition in medicine and medical engineering • Kognitive technische Systeme und statistische Methoden der Mustererkennung Cognitive technical systems and statistical pattern recognition • Rekonstruktionsalgorithmen, Sensordatenfusion und Bildregistrierungen Reconstruction algorithms, sensor data fusion, and image registration Prof. Dr. med. Prof. Dr. Christian Jeleazcov Thomas Horbach Lehrstuhl für Anästhesiologie Schönklinik Nürnberg-Fürth, Chefarzt Institute of Anaesthesiology Allgemein- und Viszeralchirurgie Krankenhausstr. 12, 91054 Erlangen Schönklinik Nürnberg-Fürth, +49 9131 85-33901 General & Visceral Surgery, Head of [email protected] Department www.anaesthesie.uk-erlangen.de Europa-Allee 1, 90763 Fürth +49 911 9714-677 [email protected] www.schoen-kliniken.com Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Gastrointestinale Schrittmacher (Adipositas, Diabetes, Magenentleerungsstörung) Gastrointestinal electrical stimulation (obesity, diabetes, delayed gastric emptying) • Magenballonsysteme (Gewichtsreduktion) Gastric ballon (weight reduction) • Sprachsteuerung im OP-Saal Voice controlled integrated minimally invasive surgery 54 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums Prof. Dr. habil. Dr. med. h. c. mult. Prof. Dr.-Ing. André Kaup Willi A. Kalender, Ph. D. Lehrstuhl für Lehrstuhl für Medizinische Physik Multimediakommunikation und Institute of Medical Physics Signalverarbeitung Henkestr. 91, 91052 Erlangen Chair of Multimedia Communications +49 9131 85-22310 and Signal Processing [email protected] Cauerstr. 7, 91058 Erlangen www.imp.uni-erlangen.de +49 9131 85-27101 [email protected] www.lms.lnt.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Computertomographie (CT) Computed Tomography (CT) • Magnetresonanztomographie (MRT) Magnetic Resonance Imaging (MRI) • Medizinische Bildverarbeitung Medical imaging processing Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Videosignalverarbeitung und -übertragung Video signal processing and communication • Videocodierung und Videokommunikation Image and video coding • Videoanalyse und Videoverarbeitung Video signal analysis Dr.-Ing. Joachim Kaschta PD Dr. med. Jochen Klucken Lehrstuhl für Polymerwerkstoffe Molekular-Neurologische Abteilung in Institute of Polymer Materials der Neurologischen Klinik Martensstr. 7, 91058 Erlangen Department of Molecular Neurology +49 9131 85-27606 Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34127 www.lsp.fau.de [email protected] www.molekulare-neurologie.ukerlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Rheologie und Verarbeitung von Materialien für • Sensor-basierte Mobilitätsanalyse bei biomedizinische Materialien Bewegungserkrankungen Rheology and processing of materials for biomedical Sensor-based mobility analysis in movement disorders applications • Verbundwerkstoffe Composites • Mechanische Eigenschaften • Biomarker Screening beim Morbus Parkinson Biomarker screening in Parkinson’s disease • Zellbiologische Aspekte neurodegenerativer Erkrankungen Cell biology of neurodegenerative diseases Mechanical properties Members of ZiMT 55 Prof. Dr. med. Dr. hum. biol. Dipl.-Ing. (Univ.) Peter Kolominsky-Rabas, MBA Laura Cristina Konerth Interdisziplinäres Zentrum für Health Institut für Experimentelle und Technology Assessment und Public Klinische Pharmakologie und Health (IZPH) Toxikologie Interdisciplinary Centre for Health Institute of Experimental and Clinical Technology Assessment and Public Pharmacology and Toxicology Health Fahrstr. 17, 91054 Erlangen Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen +49 9131 85-26937 +49 9131 85-35855 [email protected] [email protected] www.pharmakologie.uni-erlangen.de www.public-health.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Nutzenbewertung von Medizinprodukten Health technology assessment of medical devices Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • CT- und MRT-Bildgebung und Datenverarbeitung in der Pharmakologie CT and MR imaging and data processing in pharmacology • Technikfolgenabschätzung und strategische Planung für Medizinprodukte-Portfolios Technology foresight and strategic planning for medical product portfolios • Gesundheitsökonomie und Versorgungsforschung chronischer Erkrankungen Health economics and outcomes research (HEOR) of chronic diseases Prof. Dr. Jan Kremers • Marktzugang von Arzneimitteln und Medizinprodukten im globalen Kontext Augenklinik (Klinikbereich) Market access of pharmaceuticals and medical devices in Department Of Ophthalmology the global context Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen +49 9131 85-34595 [email protected] www.tierphys.nat.uni-erlangen.de/ research/kremers Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Glaukomforschung Glaucoma research • Netzhautphysiologie Retinal physiology • Visuelle Informationsverarbeitung Visual information processing 56 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums Prof. Dr. med. Torsten Kuwert Prof. Dr.-Ing. Reinhard Lerch Nuklearmedizinische Klinik Lehrstuhl für Sensorik Chair of Clinical Nuclear Medicine Chair of Sensor Technology Ulmenweg 18, 91054 Erlangen Paul-Gordan-Str. 3/5, +49 9131 85-33411 91052 Erlangen [email protected] +49 9131 85-23131 www.nuklearmedizin.uk-erlangen.de [email protected] www.lse.uni-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Korrelative Bildgebung • Ultraschall-Bildgebung Correlative imaging Ultrasonic imaging • Molekulare Bildgebung • MEMS (Micro Electromechanical Systems) Molecular imaging • Elektromechanische Sensoren und Aktoren, insbesondere • Schilddrüsenerkrankungen Thyroid disease piezoelektrische Wandler Electromechanical sensors and actuators, especially piezoelectric transducers • Finite-Elemente-Simulation gekoppelter Feldprobleme Finite element simulation of coupled field problems Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Prof. Dr. Günter Leugering Alfred Leipertz Lehrstuhl für Angewandte Lehrstuhl für Technische Mathematik, Vizepräsident FAU Thermodynamik (LTT) Chair for Applied Mathematics, Institute of Engineering Vice President FAU Thermodynamics Cauerstr. 11, 91058 Erlangen Am Weichselgarten 8, +49 9131 85-67135 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-29900 www.mso.math.fau.de/applied- [email protected] mathematics-2/staff-members/ www.ltt.uni-erlangen.de leugering-guenter Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Optimierung und optimale Steuerung in Zusammenhang mit Prof. Dr. Richard Lenz partiellen Differentialgleichungen Lehrstuhl für Informatik 6 (Datenmanagement) Optimization with PDE constraints Chair of Computer Science 6 • Mathematische Methoden der medizinischen (Data Management) Bildverarbeitung Martensstr. 3, 91058 Erlangen Mathematical methods for medical imaging +49 9131 85-27899 [email protected] www6.cs.fau.de Members of ZiMT 57 Prof. Dr. med. Dr. rer. physiol. Prof. Dr. med. Harald Mang Matthias Lochmann Koordinator Masterstudiengang Institut für Sportwissenschaft und Medical Process Management Sport, Lehrstuhl für Sportbiologie Master Program Coordinator und Bewegungsmedizin Krankenhausstr. 12, 91054 Erlangen Institute for Sportscience and Sport, +49 9131 85-36985 Chair of Sports and Excercise [email protected] Medicine www.mpm.med.uni-erlangen.de Gebbertstr. 123b, 91058 Erlangen +49 9131 85-25201 [email protected] www.sport.fau.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Bewegungsneurowissenschaft Excercise neuroscience Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Klinische Notfallmedizin Clinical emergency medicine • Medizinmanagement Healthcare delivery science • Disruptive Technologie • Biosignalverarbeitung Disruptive innovation Biosignal processing • Sporttechnologie Sport technologies Prof. Dr.-Ing. Andreas Maier Prof. Dr.-Ing. Marion Merklein Lehrstuhl für Informatik 5 Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (Mustererkennung) (LFT) Chair of Computer Science 5 Institute of Manufacturing Technology (Pattern Recognition Lab) Egerlandstr. 13, 91058 Erlangen Martensstr. 3, 91058 Erlangen +49 9131 85-27140 +49 9131 85-27883 [email protected] [email protected] www.lft.fau.de www5.cs.fau.de/~maier Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Medizinischen Bildrekonstuktion • Umformtechnik Medical image reconstruction Forming • Medizinische Bildregistrierung • Mechanisches Fügen Medical image registration Joining by forming • Medizinische Sprachverarbeitung Medical speech processing 58 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums • Trennen Shearing Prof. Dr. Wilhelm Merz Prof. Dr. med. Georg Michelson Department Mathematik 1 Interdisziplinäres Zentrum für Department of Mathematics 1 augenheilkundliche Präventivmedizin Cauerstr. 11, 91058 Erlangen und Imaging, Augenklinik +49 9131 85-67221 Interdisciplinary Center for [email protected] Ophthalmic Preventive Medicine www.am.uni-erlangen.de and Imaging, Department of Ophthalmology Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen +49 9131 85-44494 Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: [email protected] • Modellierung von Reaktions-Diffusionsprozessen www.izpi.de Modeling of reaction-diffusion processes • Theorie partieller Differentialgleichungen Theory of partial differential equations • Numerik partieller Differentialgleichungen Numerics of partial differential equations Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Glaukome Glaucoma • Computergestützte Diagnostik Computer aided diagnosis • Telemedizin Telemedicine Prof. Dr. med. Karl Messlinger Prof. Dr. Winfried Neuhuber Institut für Physiologie und Institut für Anatomie, Lehrstuhl I Pathophysiologie Institute of Anatomy, Department I Institute of Physiology and Krankenhausstr. 9, 91054 Erlangen Pathophysiology +49 9131 85-22264 Universitätsstr. 17, [email protected] 91054 Erlangen www.anatomie1.med.uni-erlangen.de +49 9131 85-22483 [email protected] www.physiologie1.uni-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Struktur und Funktion von Nozizeptoren Structure and function of nociceptors • Neurobiologie des trigeminovaskulären Systems Neurobiology of the trigeminovascular system • Meningeale Nozizeption und Kopfschmerzentstehung Meningeal nociception and headache generation Members of ZiMT 59 Prof. Dr. med. Friedrich Paulsen Prof. Dr. biol. hom. Institut für Anatomie II Hans-Ulrich Prokosch Department of Anatomy II Lehrstuhl für Medizinische Informatik Universitätsstr. 19, 91054 Erlangen Chair of Medical Informatics +49 9131 85-22865 Wetterkreuz 13, [email protected] 91058 Erlangen www.anatomie2.med.uni-erlangen.de +49 9131 85-26721 [email protected] www.imi.med.fau.de/95 Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Virtuelle Mikroskopie und histologische 3D-Rekonstruktion • Architektur, Konzeption und Management moderner Virtual microscopy and histological 3-D reconstruction • Peptide und Proteine des angeborenen Immunsystems Peptides and proteins of the innate immune system Krankenhaus-Informationssysteme Architecture, design and management of modern hospital information systems • IT-Infrastrukturen für die medizinische Forschung • Korneal Vernetzung IT infrastructure components for medical research Corneal cross-linking • Integration wissensverarbeitender Funktionen in Krankenhaus-Informationssysteme Integration of knowledge-based functions in clinical information systems Prof. Dr. Monika Pischetsrieder Prof. Dr. rer. medic. Dipl.-Ing. Henriette Schmidt-Burkhardt Harald H. Quick Lehrstuhl für Lebensmittelchemie Institut für Medizinische Physik (IMP) Henriette Schmidt-Burkhardt Chair of Institute of Medical Physics (IMP) Food Chemistry Henkestr. 91, 91052 Erlangen Schuhstr. 19, 91052 Erlangen +49 9131 85-25900 +49 9131 85-24102 [email protected] [email protected] www.imp.uni-erlangen.de/mri www.lebensmittelchemie.nat.unierlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Systemgeleitete Lebensmittelchemie • MR-Bildgebung System-guided food chemistry • Interaktion zwischen Nahrung und Gehirn (Neurotrition) Nutrition and neurofunction (neurotrition) • Massenspektroskopische und bioanalytische Methoden für die Lebensmittel- und Bioanalytik Mass spectrometric and bioanalytical methods in food and bio analysis 60 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums MR imaging • PET/MR-Hybridbildgebung PET/MR hybrid imaging • Hochfeld MR-Bildgebung Highfield MR imaging Dr. rer. nat. Simone Reiprich Prof. Dr.-Ing. Bernhard Schmauß Lehrstuhl für Biochemie und Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik Pathobiochemie Institute of Microwaves and Institute of Biochemistry Photonics Fahrstr. 17, 91054 Erlangen Cauerstr. 9, 91058 Erlangen +49 9131 85-24638 +49 9131 85-27213 [email protected] [email protected] www.biochem.uni-erlangen.de www.lhft.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Entwicklungsbiologie (Schwerpunkt Nervensystem) • Ophthalmoskopie Developmental biology (nervous system) Ophthalmoscopy • Transkriptionelle Kontrolle • Fasersensoren und Faserlaser Transcriptional regulation Fiber sensors and fiber lasers • Mikroskopie • Optische Nachrichtentechnik Microscopy Optical communications Dipl.-Ing. Sebastian Reitelshöfer Prof. Dr.-Ing. Lehrstuhl für Fertigungs Lorenz-Peter Schmidt automatisierung und Produktions Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik systematik (FAPS) Institute of Microwaves and Institute for Factory Automation and Photonics Production Systems (FAPS) Cauerstr. 9, 91058 Erlangen Egerlandstr. 7-9, 91058 Erlangen +49 9131 85-27215 +49 9131 85-27962 [email protected] [email protected] www.lhft.de www.faps.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Bionische Robotersysteme • Radar- und Bildgebungssysteme Biomimetic robotic systems Radar and imaging systems • Künstliche Muskeln auf Basis dielektrischer Elastomeraktoren • Millimeterwellen- und Terahertz-Messsysteme Artificial muscles based on dielectric elastomer actuators • Kollaborative und Serviceroboter Collaborative and service robotics Millimeter wave and terahertz measurement systems • Medizinische Anwendungen der Mikrowellentechnik und Photonik Medical applications of microwave and photonic technologies Members of ZiMT 61 Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt Prof. Dr. Oliver Schöffski, MPH Lehrstuhl für Photonische Lehrstuhl für Technologien (LPT) Gesundheitsmanagement Chair of Photonic Technologies Chair of Health Management Konrad-Zuse-Str. 3/5, Lange Gasse 20, 90403 Nürnberg 91052 Erlangen +49 911 5302-313 +49 9131 85-23456 [email protected] [email protected] www.gm.wiso.uni-erlangen.de www.lpt.uni-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Simulation & Modellierung Simulation & modeling • Sensorik, Regelung & Echtzeitsysteme Sensing, control & real-time systems • Ultrakurzpulslaser-Technologien • Gesundheitsökonomische Evaluationen Health economic evaluations • Klassifikation von Medizinprodukten Classification of medical devices • AAL und Telemedizin AAL and Telemedicine Ultrafast laser technologies Prof. Dr. Patrik Schmuki Prof. Dr. rer. nat. Dirk Schubert Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften Lehrstuhl für Polymerwerkstoffe (Korrosion und Oberflächentechnik) Institute of Polymers Chair for Surface Science and Corrosion Martensstr. 7, 91058 Erlangen Martensstr. 7, 91058 Erlangen +49 9131 85-27752 +49 9131 85-27575 [email protected] [email protected] www.lsp.uni-erlangen.de www.lko.uni-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Nichtlineare Dynamik in der Polymerverarbeitung Nonlinear dynamics in polymer processing • Nanokomposite Nano composites • Silikonimplantate & Weichmacher Silicone implants & plasticizers 62 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums Prof. Dr. med. Dr. h. c. Dr. med. Stefan Sesselmann, Jürgen Schüttler MHBA Lehrstuhl für Anästhesiologie Forschungslabor Orthopädie Institute of Anaesthesiology für Radiostereoanalyse und Krankenhausstr. 12, 91054 Erlangen Medizintechnik (FORM), +49 9131 85-33676 Lehrstuhl für Orthopädie mit [email protected] Orthopädischer Chirurgie erlangen.de Rathsberger Str. 57, 91054 Erlangen www.anaesthesie.uk-erlangen.de +49 9131 822-3903 [email protected] www.orthopaedie.med.fau.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Radiostereoanalyse und spezielle Bildgebung orthopädischer Implantate Radiostereoanalysis and special imaging of orthopaedic implants • In vivo Biofilm-Detektion In vivo biofilm detection • Orthopädieschuhtechnik Orthopaedic shoe technique Prof. Dr.-Ing. Thomas Seeger Prof. Dr.-Ing. Marc Stamminger Gastprofessor: Erlangen Graduate Lehrstuhl für Informatik 9 School in Advanced Optical (Graphische Datenverarbeitung) Technologies (SAOT) Chair of Computer Science 9 Visiting professor: Erlangen Graduate (Computer Graphics) School in Advanced Optical Cauerstr. 11, 91058 Erlangen Technologies (SAOT) +49 9131 85-29919 Am Weichselgarten 8, [email protected] 91058 Erlangen lgdv.cs.fau.de +49 9131 85-29900 [email protected] www.ltt.uni-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Lasermesstechniken Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Interaktive Computergrafik Interactive computer graphics • Medizinische Visualisierung Medical visualization Laser-based diagnostics • Raman/CARS Spektroskopie Raman/CARS spectroscopy • Gasanalyse Gas analysis Members of ZiMT 63 Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. med. René Tandler Paul Steinmann Klinik für Herzchirurgie Lehrstuhl für Technische Mechanik Cardiac Surgery (LTM) Krankenhausstr. 12, 91054 Erlangen Chair of Applied Mechanics +49 9131 85-33319 Egerlandstr. 5, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28501 www.herzchirurgie.uk-erlangen.de [email protected] www.ltm.uni-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Kontinuumsmechanik Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Mechanische Kreislaufunterstützung Mechanical circulatory support • Herztransplantation Continuum mechanics Cardiac transplantation • Numerische Mechanik Computational mechanics • Materialtheorie Constitutive modeling Dipl.-Ing. Johannes Strauß Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich Lehrstuhl für Photonische Lehrstuhl für Informatik 12 Technologien (LPT) (Hardware-Software Co-Design) Institute of Photonic Technologies Chair of Computer Science 12 Konrad-Zuse-Str. 3/5, (Hardware-Software Co-Design) 91052 Erlangen Cauerstr. 11, 91058 Erlangen +49 9131 85-23237 +49 9131 85-25150 [email protected] [email protected] www.lpt.techfak.uni-erlangen.de www12.informatik.uni-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Ultrakurzpulslaser-Technologien • Embedded Systems Ultrafast laser technologies • Photonische Medizintechnik Optics in medicine • Photonische Messtechnik Optical metrology 64 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums • Reconfigurable Computing • Invasive Computing Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing. habil. Prof. Dr. med. Michael Uder Michael Thoms Lehrstuhl für Diagnostische Professur für Radiologie Werkstoffwissenschaften (Werkstoffe Maximiliansplatz 1, 91054 Erlangen der Elektrotechnik) +49 9131 85-36065 Professor of Material Science (WW 6) [email protected] Martensstr. 7, 91058 Erlangen www.radiologie.uk-erlangen.de +49 9131 8273359 [email protected] Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Bildgebende Detektoren in der Medizintechnik • Bildgebung in der Kopf-Hals-Diagnostik Imaging detectors in the field of medical engineering • Medizinische Bildverarbeitung Medical imaging • Biologischer Nachweis von DNA-Schäden durch Röntgenstrahlen in der Radiologie • Funktionelle und metabolische Bildgebung in der MRT Dr.-Ing. Ralf-Peter Tornow Prof. Dr. Kai-Ingo Voigt Augenklinik (Klinikbereich) Lehrstuhl für Department of Ophthalmology Betriebswirtschaftslehre, Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen insbesondere Industrielles +49 9131 85-34274 Management [email protected] Chair of Industrial Management www.augenklinik.uk-erlangen.de Lange Gasse 20, 90403 Nürnberg +49 (911) 5302-244 Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: [email protected] • Entwicklung ophthalmologischer Untersuchungsmethoden www.industrial-management.org Development of ophthalmic examination methods • Früherkennung von Erkrankungen Early detection of diseases • Glaukom Glaucoma Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Management von Kooperationen zwischen Wissenschaft und Praxis Management of cooperations between science and industry • Akademische Spin-Offs im Bereich der Medizintechnik Academic spin-offs in the field of medical engineering • Geschäftsmodellinnovationen Business model innovation Members of ZiMT 65 Prof. Dr.-Ing. Martin Vossiek Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. habil. Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik Robert Weigel Institute of Microwaves and Photonics Lehrstuhl für Technische Elektronik Cauerstr. 9, 91058 Erlangen (LTE) +49 9131 85-20773 Chair of Electronics Engineering [email protected] Cauerstr. 9, 91058 Erlangen www.lhft.eei.uni-erlangen.de +49 9131 85-27200 [email protected] www.lfte.de Dr. med. Sören Wagner Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Anästhesiologische Klinik • Elektronische System- und Schaltungstechnik Clinic for Anaesthesiology Krankenhausstr. 12, 91054 Erlangen +49 9131 85-42386 [email protected] www.anaesthesie.uk-erlangen.de Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Electronic systems and circuits • Integrierte Schaltungen Integrated circuits • Funksysteme und -technologien Wireless systems and technologies • Septische Kardiomyopathie Septic cardiomyopathy • Kardiale Calciumhomöostase Cardiac calcium homeostasis • Calcium Imaging Prof. Dr. rer. nat. Michael Wegner Dr.-Ing. Jochen Weinzierl Lehrstuhl für Biochemie und Leiter der Stabsabteilung Pathobiochemie, Institut für Schlossplatz 4, 91054 Erlangen Biochemie +49 9131 85-24804 Chair of Biochemistry and [email protected] Pathobiochemistry, Institute of Biochemistry Fahrstr. 17, 91054 Erlangen +49 9131 85-24620 [email protected] www.biochem.uni-erlangen.de/ forschung Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Erkrankungen des Nervensystems Nervous system diseases • Entwicklung präklinischer Tiermodelle Development of preclinical animal models • Entwicklung zellulärer Testsysteme Development of cellular test systems 66 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums Prof. Dr.-Ing. Michael Wensing Lehrstuhl für Technische Thermodynamik (LTT) Institute of Engineering Thermodynamics Am Weichselgarten 8, 91058 Erlangen +49 9131 85-29782 [email protected] www.ltt.uni-erlangen.de PD Dr.-Ing. Thomas Wittenberg Dr. med. Thorsten Zielezinski Lehrstuhl für Informatik 9 Herzchirurgische Klinik (Graphische Datenverarbeitung) Center for Cardiac Surgery Chair of Computer Science 9 Krankenhausstr. 12, (Computer Graphics) 91054 Erlangen Cauerstr. 11, 91058 Erlangen +49 9131 85-42073 +49 9131 85-67272 [email protected] [email protected] www.herzchirurgie.uk-erlangen.de erlangen.de www.lgdv.cs.fau.de/people/card/ thomas/wittenberg/ Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • GLP zertifizierte Zulassungsstudien für Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Herzunterstützungssysteme im Schafmodell • Medizinische Bildverarbeitung GLP certified registration trials for ventricular assist devices in Visual computing in medicine • Computerassistierte Mikroskopie Computer assisted microscopy • Computerintegrierte Endoskopie Computer integrated endoscopy sheep model • GCP Studien nach AMG und MPG GCP studies in agreement with German Medicine Act (AMG) and German Medical Devices Act (MPG) • Klinische Studien im Großtiermodell (Schaf/Schwein) Clinical trials in animal model (sheep/pig) Dr.-Ing. Christian Ziegler Dipl.-Ing. Tobias Zobel Lehrstuhl für Zentralinstitut für Medizintechnik Fertigungsautomatisierung und (ZiMT) Produktionssystematik (FAPS) Central Institute of Healthcare Institute for Factory Automation Engineering (ZiMT) and Production Systems (FAPS) Henkestr. 91, 91052 Erlangen Egerlandstr. 7-9, 91058 Erlangen +49 9131 85-26869 +49 9131 85-28783 [email protected] [email protected] www.zimt.fau.de www.faps.de/1/lehrstuhl Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: Forschungsschwerpunkte / Scope of research activities: • Mechatronische Systeme in der Medizin • Anwendungen von craniomandibulären Therapiesystemen in Mechatronics in medicine • Mensch-Maschine-Interaktion Human machine interaction der Medizintechnik und klinische Studien Applications of craniomandibular therapy systems in medical technology and clinical studies • Optimierung klinischer Workflows Clinical workflow optimization Members of ZiMT 67 Personenindex / Index of ZiMT Members A Fietkau, Rainer ............................ 50 Kaup, André ............................... 55 Alexiou, Christoph ...................... 46 Fischer, Georg ............................ 50 Klucken, Jochen ......................... 55 Fleckenstein, Bernhard ............... 50 Kolominsky-Rabas, Peter ........... 56 B Forster, Clemens ........................ 51 Konerth, Laura Cristina ............... 56 Bechtold, Peter .......................... 46 Franke, Jörg ............................... 51 Kremers, Jan .............................. 56 Becker, Cord-Michael ................. 46 Fried, Michael J. ......................... 51 Kuwert, Torsten .......................... 57 Boccaccini, Aldo R. .................... 47 G L Bolz, Armin ................................. 47 Greiner, Günther ......................... 51 Leipertz, Alfred ........................... 57 Brosch, Christian ........................ 47 Guldi, Dirk .................................. 52 Lenz, Richard ............................. 57 Bert, Christoph ........................... 46 Brost, Alexander ......................... 47 Buchholz, Rainer ........................ 47 Lerch, Reinhard .......................... 57 H Leugering, Günter ....................... 57 Harig, Frank ................................ 52 Lochmann, Matthias ................... 58 C Hartmann, Arndt ......................... 52 Cavallaro, Alexander ................... 48 Hastreiter, Peter .......................... 52 M Heberle, Johannes ..................... 53 Maier, Andreas ............................ 58 D Hensel, Bernhard ........................ 53 Mang, Harald .............................. 58 Döllinger, Michael ........................ 48 Hess, Andreas ............................ 53 Merklein, Marion ......................... 58 Dörfler, Arnd ............................... 48 Hofmann, Maximilian .................. 53 Merz, Wilhelm ............................. 59 Drummer, Dietmar ...................... 48 Höller, Kurt .................................. 54 Messlinger, Karl .......................... 59 Horbach, Thomas ....................... 54 Michelson, Georg ....................... 59 E Hornegger, Joachim ................... 54 N Eichhorn, Michael ....................... 49 Ellrich, Jens ................................ 49 J Engelbrecht, Rainer .................... 49 Jeleazcov, Christian .................... 54 Eskofier, Björn ............................ 49 Neuhuber, Winfried ..................... 59 P K Paulsen, Friedrich ....................... 60 F Kalender, Willi A. ......................... 55 Pischetsrieder, Monika ................ 60 Fabry, Ben .................................. 50 Kaschta, Joachim ....................... 55 Prokosch, Hans-Ulrich ................ 60 68 Die Mitglieder des ZiMT-Kollegiums Q V Quick, Harald H. ......................... 60 Voigt, Kai-Ingo ............................ 65 Vossiek, Martin ........................... 66 R Reiprich, Simone ........................ 61 W Reitelshöfer, Sebastian ............... 61 Wagner, Sören ............................ 66 Wegner, Michael ......................... 66 S Weigel, Robert ............................ 66 Schmauß, Bernhard ................... 61 Weinzierl, Jochen ....................... 66 Schmidt, Lorenz-Peter ................ 61 Wensing, Michael ....................... 66 Schmidt, Michael ........................ 62 Wittenberg, Thomas ................... 67 Schmuki, Patrik .......................... 62 Schöffski, Oliver .......................... 62 Z Schubert, Dirk ............................ 62 Ziegler, Christian ......................... 67 Schüttler, Jürgen ........................ 63 Zielezinski, Thorsten ................... 67 Seeger, Thomas ......................... 63 Zobel, Tobias .............................. 67 Sesselmann, Stefan .................... 63 Stamminger, Marc ...................... 63 Steinmann, Paul ......................... 64 Strauß, Johannes ....................... 64 T Tandler, René .............................. 64 Teich, Jürgen .............................. 64 Thoms, Michael .......................... 65 Tornow, Ralf-Peter ...................... 65 U Uder, Michael ............................. 65 Members of ZiMT 69 70 Medizintechnik-Forschungs projekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 71 Inhalt / Table of Contents Lebenshilfe im Alltag Lifestyle Assistance Sensorbasierte Navigation für Sehbehinderte bei sportlichen Aktivitäten (Sensor-guided Jogging) .................. 78 Sensor based navigation of visually impaired people during sports (sensor-guided jogging) ............................. 79 Design und Herstellung neuartiger Matrizen für den Einsatz als Drug-Delivery Systeme zur Behandlung von Pathologien mit hoher sozialer und wirtschaftlicher Auswirkung .................................................................. 80 Design and development of novel matrices for tissue engineering and/or drug delivery for pathologies of high social and economic impact ...................................................................................................................... 81 Rechnergestützte biometrische Ganganalyse ...................................................................................................... 82 eGaIT - embedded Gait analysis using Intelligent Technology ............................................................................. 83 miLife - Entwicklung einer innovativen Wearable Computing Plattform zur Datenanalyse von in Schuhen und Kleidung integrierten Sensoren für den Einsatz in Teamsport und Gesundheit ........................................... 84 miLife - Development of an innovative wearable computing platform for data analysis of sensors integrated in shoes and clothing for team sport and health applications ............................................................ 85 „PEP“ – Personalisierte Effektgesteuerte Pharmakonapplikation ............................................................................ 88 “PEP” – Personalized Effect-controlled Pharmacotherapy ................................................................................... 89 Personalisierte Pharmakotherapie in der Psychiatrie ........................................................................................... 90 Personalized pharmacotherapy in psychiatry ....................................................................................................... 91 Selbstbestimmtes Gesundheitsmanagement Self-Management of Health Kinästhetische und auditive Feedbackmechanismen während der Phonation und Artikulation ......................... 94 Kinesthetic and auditory feedback during phonation and articulation ................................................................. 95 Entwicklung eines Invivo Sensors zur Detektion von Infektionen mit Heliobacter Pylori ..................................... 96 Developing an in vivo sensor to detect infections with helicobacter pylori .......................................................... 97 Integrated breastcare ............................................................................................................................................ 98 Integrated breastcare ............................................................................................................................................ 99 Home Monitoring von Patienten mit Herzinsuffizienz zur Vermeidung der Dekompensation ............................ 100 Home monitoring of patients with cardiac insufficiency to prevent decompensation ....................................... 101 PULSERA - Sturzrisikosensorentwicklung .......................................................................................................... 102 PULSERA - Developing a fall risk sensor ............................................................................................................ 103 SmartSensorsB: Erforschung eines Millimeterwellen-Sensors zur nicht-invasiven Erfassung von Blutparametern ............................................................................................................................................. 104 SmartSensorsB: Investigation of a millimeter wave sensor for non-invasive blood parameter detection ......... 105 72 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 SmartSensorsC: Energieeffiziente, mobile Kommunikationsplattform zur Anbindung von Sensoren an eine Netzwerkinfrastruktur ................................................................................................................................... 106 SmartSensorsC: Energy efficient mobile communication platform for connecting sensors to a network infrastructure ........................................................................................................................................................ 107 Kompensation von Funktionsverlust Overcoming Functional Loss Gezielte Oberflächenmodifiktation von Intraokularlinsen mittels ultrakurzer Laserstrahlung zur Minderung von Reflexen ...................................................................................................................................... 110 Selective surface modification of intraocular lenses by means of ultrashort Laser radiation for reduction of reflections ........................................................................................................................................ 111 Effekt Cu-haltiger bioaktiver Gläser und Peroxidation I ...................................................................................... 112 Effect of novel Cu-doped 45S5 bioactive glasses I ............................................................................................ 113 Effekt Cu-haltiger bioaktiver Gläser und Peroxidation II ..................................................................................... 114 Effect of novel Cu-doped 45S5 bioactive glasses II ........................................................................................... 115 Differenzierte objektive Analyse der Sprechqualität chronisch heiserer Patienten zur evidenzbasierten Diagnostik ............................................................................................................................................................ 116 Differentiated objective analysis of the speech quality of chronically hoarse patients ...................................... 117 Bioceramics for bone repair ................................................................................................................................ 118 Bioceramics for bone repair ................................................................................................................................ 119 Novel polymer-inorganic nanocomposite scaffolds ............................................................................................ 120 Novel polymer-inorganic nanocomposite scaffolds ............................................................................................ 121 Erarbeitung technologischer Grundlagen für die spätere Entwicklung und Herstellung von optimierten phaken Intraokularlinsen ...................................................................................................................................... 122 Working out a technical foundation for subsequent development and manufacture of optimized phakic intraocular lenses ..................................................................................................................................... 123 Glass and ceramic composites for high technology applications ...................................................................... 124 Glass and ceramic composites for high technology applications ...................................................................... 125 Kurzpulslasersystem zur Behandlung der altersbedingten Makuladegeneration .............................................. 126 Short puls laser system for treating age-related macula degeneration .............................................................. 127 Semisynthetisches Hornhautsubstrat zur Rekonstruktion und Regeneration der Augenoberfläche ................ 128 Semi-synthetic corneal substrate for reconstructing and regenerating the surface of the eye ......................... 129 Untersuchungen zur Herstellung von keramisch-metallischen Komplettimplantaten für die Dentalchirurgie im Pulverspritzguss „Komplettimplantat“ .................................................................................. 130 Examinations into the manufacture of ceramic-metallic complete implants for dental surgery in powder injection molding - “complete implant” ............................................................................................................... 131 Bioactive highly porous and injectable scaffolds controlling stem cell recruitment, proliferation and differentiation and enabling angiogenesis for cardiovascular engineered tissues ............................................. 132 Bioactive highly porous and injectable scaffolds controlling stem cell recruitment, proliferation and differentiation and enabling angiogenesis for cardiovascular engineered tissues ............................................. 133 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 73 Maßnahmen am Arbeitsplatz Workplace Interventions Qualitätssicherung von medizinischen Röntgenanlagen mit einem neuartigen spektroskopischen Pixeldetektor ........................................................................................................................................................ 136 Quality assurance of medical X-ray systems with a novel spectroscopic pixel detector ................................... 137 Standardisierung der Akquisition und des Postprocessing der cerebralen MR Perfusion ................................ 138 Standardization of acquisition and post-processing MRI perfusion techniques ............................................... 139 Datenqualität und Innovationsfähigkeit von Medizinprodukten .......................................................................... 140 Data quality and innovative capability of medical products ................................................................................ 141 Assistenzsysteme für die Produktion und für Medizinnahe Anwendungen (AsProMed) ................................... 142 Assistence system for Production and Medicine near applications (AsProMed) ............................................... 143 Echtzeit-ERP-System für Medizinische Versorgungszentren (MVZ) und Praxisverbünde ................................. 144 Real-time ERP system for medical care centers (MCCs) and amalgamated medical practices ........................ 145 FOR 894: Strömungsphysikalische Grundlagen der menschlichen Stimmgebung ........................................... 146 FOR 894: Fluid mechanical basis of the human voice ........................................................................................ 147 Leben mit chronischen Krankheiten Managing Chronic Diseases Früherkennung von Osteoarthritis mithilfe von C-Bogen Computertomographie ............................................. 150 Improved C-arm computed tomography for the early diagnosis of osteoarthritis ............................................. 151 Interferometrische Röntgenbildgebung .............................................................................................................. 152 Interferometric X-ray imaging .............................................................................................................................. 153 Multimodale Flachdetektor-Volumen-CT bei neurovaskulären Erkrankungen ................................................... 154 Multimodal flat-panel detector CT in neurovascular disorders ........................................................................... 155 Entwicklung eines Verfahrens zur Vorhersage angiographischer Parameter mit Hilfe der virtuellen Angiographie ........................................................................................................................................ 156 Process development for predicting angiographic parameters using virtual angiography ............................... 157 Alzheimer Frühdiagnose mittels resting state fMRI ............................................................................................. 158 Alzheimer early diagnosis using resting state fMRI ............................................................................................. 159 3D-Bildgebung der Koronargefäße mit C-Bogen CT .......................................................................................... 160 3-D imaging of coronary vasculature using C-arm CT ....................................................................................... 161 3D-Bildgebung der Herzkammern mit C-Bogen CT ........................................................................................... 162 3-D imaging of the heart chambers with C-arm CT ............................................................................................ 163 Offene und leise MR-Tomographen durch neue Spulen- und Gradiententechnologie ...................................... 164 Open and quiet MR tomographs thanks to new coil and gradient technology .................................................. 165 74 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Bildgebung und externes Magnetfeld für die lokale Tumortherapie mit magnetischen Nanopartikeln ............. 166 Imaging and external magnetic field for local tumor therapy with magnetic nanoparticles ............................... 167 CT-Angiographie zur Früherkennung der Koronaren Herzerkrankung ............................................................... 168 CT angiography for the early detection of coronary heart disease .................................................................... 169 Iterative Rekonstruktionstechniken für die Magnetresonanz-Bildgebung .......................................................... 170 Iterative reconstruction techniques for magnetic resonance imaging ............................................................... 171 Diffusions-Tensor-Bildgebung der Sehbahn bei glaukomatöser Optikusatrophie ............................................. 172 Diffusion tensor imaging of the intracranial optic pathways in glaucoma .......................................................... 173 SFB 796: Steuerungsmechanismen mikrobieller Effektoren in Wirtszellen Automatische multi-dimensionale Bildanalyse für die Fluoreszenzmikroskopie (A04) ....................................... 174 SFB 796: Reprogramming of host cells by microbial effectors Automated multi-dimensional, high-content image-analysis for fluorescence-microscopy (A04) .................... 175 Quantifizierung der Gewebeperfusion mittels der C-Bogen CT ......................................................................... 178 Tissue perfusion quantification with C-arm CT ................................................................................................... 179 Korrelative Bildgebung ........................................................................................................................................ 180 Correlative imaging .............................................................................................................................................. 181 Entwicklung einer Methode zur Messung der Verteilung des Makular-Pigments in der Netzhaut .................... 182 Development of a method to measure the distribution of macular pigment in the retina .................................. 183 Erfassung der retinalen Nervenfaserschicht aus Farbaufnahmen der Netzhaut ................................................ 184 Erfassung der retinalen Nervenfaserschicht aus Farbaufnahmen der Netzhaut ................................................ 185 Optimierung von Farbaufnahmen der Netzhaut .................................................................................................. 186 Improving the quality of color fundus images ..................................................................................................... 187 Verbesserung des Gesundheitssystems Improving the Healthcare System Low-Cost Funduskamera für die Dritte Welt ....................................................................................................... 190 Low-cost fundus camera for the Third World ..................................................................................................... 191 Parallele optische Pulsationsmessung ................................................................................................................ 192 Parallel optical pulsation measurement .............................................................................................................. 193 Messung herzschlagbedingter pulsatiler Änderungen am Auge mit der Laser-Specklemethode .................... 194 Measurement of heart beat induced pulsatile changes in the eye using the laser speckle method ................. 195 COSIR - Combination of Chemical-Optical Sensors and Image Recognition ................................................... 196 COSIR - Combination of Chemical-Optical Sensors and Image Recognition ................................................... 197 Integrierte Femtosekundenlaser-Technologie zur therapeutischen Anwendung cornealer Chirurgie ............... 198 Integrated femtosecond laser technology for therapeutic application in corneal surgery ................................ 199 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 75 CT-Rekonstruktion mit Compressed Sensing ..................................................................................................... 200 CT reconstruction using compressed sensing .................................................................................................... 201 Analyse und Modellierung der pharyngo-ösophagealen Schleimhaut nach krankheitsbedingter Kehlkopfentfernung .............................................................................................................................................. 202 Analysis and modeling of vibrations of the pharyngoesophageal segment in substitute voice production ...... 203 E-ATLAS - Plattformunabhängiges und barrierefreies Publizieren von ärztlichen Bildern sowie Verdachtsdiagnoseerstellung .............................................................................................................................. 204 E-ATLAS - Platform independent and barrier-free publication of medical images as well as tentative diagnosis ............................................................................................................................................... 205 Verarbeitung und Rekonstruktion medizinischer Bilddaten ................................................................................ 206 Processing and reconstruction of medical image data ....................................................................................... 207 Verbesserung der Absolutgenauigkeit von medizinschen Positioniergeräten ................................................... 208 Improving the absolute accuracy of medical positioning devices ...................................................................... 209 Klinische Vor-Ort- und Online-Anästhesiegasanalyse und -kontrolle ................................................................ 210 Clinical local and online anesthetic gas analysis and monitoring ....................................................................... 211 3D-Katheterlokalisierung zur Ablation im Herzen mittels biplanarer Fluoroskopie ............................................ 212 3-D catheter localization for ablation in the heart by means of biplanar fluoroscopy ........................................ 213 ProHTA – Prospective Health Technology Assessment ...................................................................................... 214 ProHTA – Prospective Health Technology Assessment ...................................................................................... 215 76 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Lebenshilfe im Alltag Lifestyle Assistance Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 77 Sensorbasierte Navigation für Sehbehinderte bei sportlichen Aktivitäten (Sensor-guided Jogging) Förderer Bayerische Forschungsstiftung Schlüsselwörter Assistenzsystem, Objekterkennung Abstract Ziel des beantragten Projekts ist die Entwicklung und Erprobung eines technischen Systems, das es seinem sehbehinderten Träger ermöglicht gefahrlos seinen Laufweg zu verfolgen. Hierbei soll die Erfassung der Umgebung mittels 3D-Sensorik erfolgen. Das ebenfalls am Körper angebrachte eingebettete System wertet die Sensordaten in Echtzeit aus und generiert mittels zu entwickelnder Abstraktionsalgorithmen essentielle Weg- und Hindernisinformationen. Diese werden über ein spezielles Feedback-System an den Jogger weitergegeben, sodass dieser jederzeit die aktuelle Umgebungssituation abschätzen kann. Startdatum 01.04.2013 Enddatum 31.12.2014 Kontaktinformation Dr.-Ing. Christian Ziegler Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) Egerlandstr. 7-9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28783 +49 9131 302528 Beteiligte Wissenschaftler Christina Ramer Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik 78 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Sensor based navigation of visually impaired people during sports (sensor-guided jogging) Funders Bavarian Research Foundation Keywords Assistance system, Object recognition Start Date 2013-04-01 End Date 2014-12-31 Contact Information Dr.-Ing. Christian Ziegler Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) Egerlandstr. 7-9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28783 +49 9131 302528 Involved Coworkers Christina Ramer Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 79 Design und Herstellung neuartiger Matrizen für den Einsatz als Drug-Delivery Systeme zur Behandlung von Pathologien mit hoher sozialer und wirtschaftlicher Auswirkung Förderer Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Schlüsselwörter Medizintechnik, Bewegungskorrektur, Biomaterialien Abstract Das Ziel dieses Projektes ist das Design und die Herstellung multifunktionaler, bioaktiver 3D-Strukturen (Scaffolds) aus natürlichen Polymeren, wie z.B. Natriumalginat, und Keramiken, wie nanoskalige bioaktive Glaspartikel mit der Zusammensetzung des kommerziell verfügbaren Bioglass(R). Dieser Komposit ermöglicht eine Kombination der Drug-Delivery Eigenschaften und des stimulierenden Potenzials für Knochenregeneration in einem System. Insbesondere soll das Projekt dazu dienen, implantierbare Scaffolds für den Einsatz in der Knochengewebsregeneration zu entwickeln, die kontrolliert antiresorptive Medikamente (wie z.B. Bisphosphonate (BF) und besonders Alendronat und Zolendronat), freisetzen, die nachweislich effektiv in der Behandlung von Knochenpathologien eingesetzt werden können. Startdatum 01.01.2012 Enddatum 01.01.2013 Projektleitung Prof. Dr. Aldo Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Kontaktinformation Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 Externe Partner University of Buenos Aires (UBA) - Buenos Aires, Argentinien 80 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Design and development of novel matrices for tissue engineering and/or drug delivery for pathologies of high social and economic impact Funders Federal Ministry of Education and Research (BMBF) Keywords Medical Engineering, Motion correction, Biomaterials Abstract The aim of this project is to design and develop multifunctional bioactive matrices in three dimensions (scaffolds) made from natural polymers, such as sodium alginate and ceramics such as bioactive glass nanoparticles in particular bioactive glasses with the standard 45S5 Bioglass composition, allowing the advantageous combination of therapeutic drug release and bone regeneration in the same system. In particular, it is aimed to design implantable scaffolds for their application in bone tissue engineering with the capability to control the local release of antiresorptive drugs (bisphosphonates - BFs-in particular alendronate or zoledronic acid) due to their proven effectiveness in bone Start Date 2012-01-01 End Date 2013-01-01 Project Leader Prof. Dr. Aldo Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Contact Information Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 External Partners University of Buenos Aires (UBA) - Buenos Aires, Argentina Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 81 Rechnergestützte biometrische Ganganalyse Förderer Bayerische Forschungsstiftung, Industrie Acronym eGaIT - embedded Gait analysis using Intelligent Technology Schlüsselwörter Bewegungsanalyse, Gangstörungen, Inertialsensorik, Gyroskope, Beschleunigungssensoren, Parkinson, Signalanalyse URL http://www5.cs.fau.de/en/our-team/barth-jens/projects/ Abstract Bewegungsstörungen führen zu einer erheblichen Beeinträchtigung der individuellen Autonomie und Lebensqualität. Mit zunehmendem Alter und bei Bewegungsstörungen wie dem Parkinson-Syndrom erhöht sich die Wahrscheinlichkeit von Gangstörungen. Durch die Entwicklung eines mobilen sensorbasierten Systems zur rechnergestützten Ganganalyse soll (1) die Frühdiagnose des Parkinson-Syndroms unterstützt, (2) ein kontinuierliches Monitoring der Therapie ermöglicht und (3) der im Verlauf der Krankheit zunehmenden Sturzgefahr vorgebeugt werden. Durch im Schuh des Patienten integrierte Sensoren werden Daten beim Gehen erfasst, mit Methoden der Mustererkennung auf relevante Merkmale überprüft und dem Therapeuten eine detaillierte Auswertung bereitgestellt. Es soll ein Komplettsystem zur Ganganalyse sowohl für Bewegungsambulanzen, Rehabilitationskliniken und niedergelassene Ärzte, als auch für den Patienten und deren Betreuer entwickelt werden. Es werden mobile und stationäre Systeme konfiguriert, deren Auswertung netzwerk-basiert über zentrale Serversysteme erfolgt. Die mobilen und anwenderfreundlichen Systeme sollen insbesondere das Therapie Monitoring der Patienten in ihrer Alltagsumgebung unterstützen. Die rechnergestützte biometrische Ganganalyse beim Parkinson-Syndrom dient als „Proof-of-Concept” und kann für andere häufige Gangstörungen, wie beispielsweise muskuloskelettal bedingte Erkrankungen bei orthopädisch/chirurgischen Krankheitsbildern, angewendet werden. Startdatum 08.12.2011 Publikationen Beitrag in einer Fachzeitschrift Klucken Jochen / Barth Jens / Maertens Katharina / Eskofier Björn / Kugler Patrick / Steidl Ralph / Hornegger Joachim / Winkler Jürgen (2011): Mobile biometrische Ganganalyse, Nervenarzt (12), S. 16041611. Beitrag bei einer Tagung Barth Jens / Sünkel Michael / Bergner Katharina / Schickhuber Gerald / Winkler Jürgen / Klucken Jochen / Eskofier Björn (2012): Combined analysis of sensor data from hand and gait motor function improves automatic recognition of Parkinson’s disease, S. 5122-5125. Kugler Patrick / Schlarb Heiko / Blinn J. / Picard A. / Eskofier Björn (2012): A wireless trigger for synchronization of wearable sensors to external systems during recording of human gait, S. 4537-4540. Barth Jens / Klucken Jochen / Kugler Patrick / Kammerer Thomas / Steidl Ralph / Winkler Jürgen / Hornegger Joachim / Eskofier Björn (2011): Biometric and Mobile Gait Analysis for Early Detection and Therapy Monitoring in Parkinson’s Disease, Band null, S. 868-871. Signalbeispiele von gesunden Kontrollen(unten) und Parkinson Patienten (oben). Graph zeigt ein Gyroskop Signal während einer Kreisenden Fußbewegung. Enddatum 07.12.2014 Kontaktinformation Jens Barth ASTRUM IT GmbH Am Wolfsmantel 2, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 9408-352 Externe Partner Astrum IT GmbH - Erlangen, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland 82 Sensor Setup zur Datenaufzeichnung: Sportschuh mit SHIMMER Sensoreinheit Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 eGaIT - embedded Gait analysis using Intelligent Technology Publications Funders Bavarian Research Foundation, industry Journal Article Acronym eGaIT - embedded Gait analysis using Intelligent Technology Keywords Motion analysis, Gait impairments, Inertial sensors, Gyroscopes, Accelerometers, Parkinson, Signal analysis URL http://www5.cs.fau.de/en/our-team/barth-jens/projects/ Abstract Parkinson`s disease (PD) is a chronic disorder of the central nervous system, characterized by degeneration of dopaminergic neurons leading to progressive gait dysfunction. To maintain patient’s quality of life, objective classification of gait symptoms in PD is crucial to adequately manage the individual treatment. We will establish a sensor based biometric gait-analysis that enables reproducible, objective, rater-independent assessment of gait symptoms. With a therapist independent rating completely comparable results can be reached. Different sensors (gyroscopes, accelerometers, in-sole pressure sensors,...) attached to a comfortable sport shoe detected motion signals assessed during standardized exercises while the subject is walking or sitting on a chair. Using pattern recognition methods, signal features should be analyzed from PD patients and healthy controls. Classification between patients and controls and an identification of different PD stages should be done. A pilot study suggests that biometric gait-analysis may be an important and complementary mean to support disease management in PD. Future biometric studies will help to monitor the disease course, to modify and adjust treatment thus rationalizing therapeutic decisions. To differentiate between PD specific and age dependent gait disorders also data from subjects in different decades of life should be analyzed. Start Date 2011-12-08 Klucken Jochen / Barth Jens / Maertens Katharina / Eskofier Björn / Kugler Patrick / Steidl Ralph / Hornegger Joachim / Winkler Jürgen (2011): Mobile biometrische Ganganalyse, Nervenarzt (12), S. 16041611. Conference Contribution Barth Jens / Sünkel Michael / Bergner Katharina / Schickhuber Gerald / Winkler Jürgen / Klucken Jochen / Eskofier Björn (2012): Combined analysis of sensor data from hand and gait motor function improves automatic recognition of Parkinson’s disease, S. 5122-5125. Kugler Patrick / Schlarb Heiko / Blinn J. / Picard A. / Eskofier Björn (2012): A wireless trigger for synchronization of wearable sensors to external systems during recording of human gait, S. 4537-4540. Barth Jens / Klucken Jochen / Kugler Patrick / Kammerer Thomas / Steidl Ralph / Winkler Jürgen / Hornegger Joachim / Eskofier Björn (2011): Biometric and Mobile Gait Analysis for Early Detection and Therapy Monitoring in Parkinson’s Disease, Volume null, S. 868-871. End Date 2014-12-07 Contact Information Jens Barth ASTRUM IT GmbH Am Wolfsmantel 2, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 9408-352 External Partners Astrum IT GmbH - Erlangen, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 83 miLife - Entwicklung einer innovativen Wearable Computing Plattform zur Datenanalyse von in Schuhen und Kleidung integrierten Sensoren für den Einsatz in Teamsport und Gesundheit Förderer Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie (StMWIVT) (bis 09/2013) Acronym miLife Schlüsselwörter Körpersensornetzwerk, Eingebettete Mustererkennung, tragbare Datenverarbeitung, Soziale Netzwerke URL http://www5.cs.fau.de/research/projects/milife/ Abstract Körpernahe Sensoren spielen eine immer größer werdende Rolle im Sport- und Gesundheitsumfeld. Es existieren dabei zahlreiche Insellösungen, welche körpernahe Sensoren einsetzen um Sportler zu unterstützen, ältere Menschen zu überwachen oder neuartige Eingabeformen für Computerspiele bereitstellen. Systeme wie adidas miCoach oder Nike+ zeigen, dass sich durch den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnik völlig neue Geschäftsfelder für Sportartikelhersteller eröffnen und ein enormes Marktpotential vorliegt. Das ideale Produkt für eine herausragende Marktpositionierung stellt hierbei eine Abkehr von den genannten Insellösungen hin zu einer zentralen, vielfach einsetzbaren Wearable Computing Plattform 84 dar. Für diese Lösung müssen allerdings die Integration von Sensoren in Kleidung und Sportgeräten und die Möglichkeiten zur Verarbeitung der entstehenden Informationen entschieden vorangetrieben werden. Um mit diesem Produkt schlussendlich erfolgreich auf dem Markt bestehen zu können, müssen auch völlig neue Kommunikations- und Sensor-Technologien geschaffen und innovative Anwendungen bereitgestellt werden. Ziel dieses Projekts ist es daher, die von den Partnern in diesem Umfeld gesammelten Erfahrungen zu bündeln und auszubauen, um innovative Produkte zu entwickeln. Hierbei soll ausgehend von der bestehenden Plattform miCoach eine umfassende Kommunikations- und Anwendungsplattform “miLife” für körpernahe Sensoren geschaffen werden. Die entstehende Plattformlösung wird durch flexible Möglichkeiten zur Sensoranbindung, Datenanalyse und sozialen Vernetzung für vielfältige Einsatzgebiete wie Teamsport, Bewegungsmotivation und Gesundheitsmonitoring geeignet sein. Schlüsseltechnologien sind dabei die Integration von Sensoren in Kleidung, die Nahfeldkommunikation der Sensoren untereinander, die sichere Übertragung zu einer zentralen Wearable Computing Plattform und die dort stattfindende Fusion und Analyse der Sensordaten. Im Rahmen dieses Projekts sollen dabei ausgehend vom aktuellen Stand der Technik die notwendigen Technologien, Protokolle und Algorithmen zur Datenerfassung, Kommunikation und Auswertung schrittweise entwickelt werden und anhand von Prototypanwendungen evaluiert werden. Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 miLife - Development of an innovative wearable computing platform for data analysis of sensors integrated in shoes and clothing for team sport and health applications Funders Bavarian Ministry of Economic Affairs, Infrastructure, Transport and Technology (StMWIVT) (up to September 2013) Acronym miLife Keywords Body sonsor networks, Embedded Pattern Recognition, Wearable computing, Social networking URL http://www5.cs.fau.de/research/projects/milife/ Start Date 2011-07-01 End Date 2014-10-31 Contact Information Ulf Jensen Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27890 +49 9131 303811 Involved Coworkers Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Prof. Dr. med. Johannes Kornhuber Lehrstuhl für Psychiatrie und Psychotherapie Ulf Jensen Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Heike Leutheuser Stiftungs-Juniorprofessur für Sportinformatik (Digital Sports) Dominik Schuldhaus Stiftungs-Juniorprofessur für Sportinformatik (Digital Sports) External Partners adidas AG - Herzogenaurach, Germany Astrum IT GmbH - Erlangen, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Publications Conference Contribution Ring Matthias / Jensen Ulf / Kugler Patrick / Eskofier Björn (2012): Software-based Performance and Complexity Analysis for the Design of Embedded Classification Systems, S. 2266-2269. Schuldhaus Dominik / Kugler Patrick / Leible Magnus / Jensen Ulf / Schlarb Heiko / Eskofier Björn (2012): Classification of Surfaces and Inclinations During Outdoor Running Using Shoe-Mounted Inertial Sensors, S. 2258-2261. Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 85 Daraus sollen Anwendungen entstehen, welche weit über die bekannten Insellösungen hinausgehen. Dies umfasst Systeme für die Trainingsunterstützung im Teamsport, Systeme zur Bewegungsmotivation und sozialen Vernetzung im Alltag, sowie alltagstaugliche Systeme zur Gesundheitsunterstützung im Alter. Mit diesen Innovationen werden neue Anwendungen für Menschen verschiedener Alters- und Aktivitätsgruppen erschlossen, um deren Lebensqualität und Gesundheit nachhaltig zu verbessern. Startdatum 01.07.2011 Enddatum 31.10.2014 Kontaktinformation Ulf Jensen Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27890 +49 9131 303811 Beteiligte Wissenschaftler Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Prof. Dr. med. Johannes Kornhuber Lehrstuhl für Psychiatrie und Psychotherapie Ulf Jensen Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Heike Leutheuser Stiftungs-Juniorprofessur für Sportinformatik (Digital Sports) Dominik Schuldhaus Stiftungs-Juniorprofessur für Sportinformatik (Digital Sports) Externe Partner adidas AG - Herzogenaurach, Deutschland Astrum IT GmbH - Erlangen, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Publikationen Beitrag bei einer Tagung Ring Matthias / Jensen Ulf / Kugler Patrick / Eskofier Björn (2012): Software-based Performance and Complexity Analysis for the Design of Embedded Classification Systems, S. 2266-2269. Schuldhaus Dominik / Kugler Patrick / Leible Magnus / Jensen Ulf / Schlarb Heiko / Eskofier Björn (2012): Classification of Surfaces and Inclinations During Outdoor Running Using Shoe-Mounted Inertial Sensors, S. 2258-2261. Jensen Ulf / Weilbrenner Fabian / Rott Franz / Eskofier Björn (2012): Sensor-based Mobile Functional Movement Screening, S. 215-223. Schuldhaus Dominik / Leutheuser Heike / Eskofier Björn (2012): Automatic Classification of Sport Exercises for Training Support, S. 140-143. Jensen Ulf / Ring Matthias / Eskofier Björn (2012): Generic Features for Biosignal Classification, S. 112-115. 86 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Jensen Ulf / Weilbrenner Fabian / Rott Franz / Eskofier Björn (2012): Sensor-based Mobile Functional Movement Screening, S. 215-223. Schuldhaus Dominik / Leutheuser Heike / Eskofier Björn (2012): Automatic Classification of Sport Exercises for Training Support, S. 140-143. Jensen Ulf / Ring Matthias / Eskofier Björn (2012): Generic Features for Biosignal Classification, S. 112-115. Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 87 „PEP“ – Personalisierte Effektgesteuerte Pharmakonapplikation Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym T-01 Externe Partner Fresenius Kabi AG - Bad Homburg, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Schlüsselwörter Arzneimitteltherapie, Infusionspumpensystem, Schmerztherapie, Personalisierte Medizin, Fernmonitoring URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2910/244 Abstract Die Therapie mit Arzneimitteln lässt sich heute nur in engen Grenzen patientenindividuell und situationsadaptiert gestalten. Die kontinuierliche und variable Zufuhr von flüssigen Medikamenten über ein neues, miniaturisiertes Infusionspumpensystem soll eine personalisierte, patientenindividuelle, effektgesteuerte Arzneimitteltherapie ermöglichen. Insbesondere in der postoperativen und onkologischen Schmerztherapie können damit substantielle Fortschritte erzielt werden. Es sollen Algorithmen entwickelt werden, welche den patientenseits bewerteten therapeutischen Zielerreichungsgrad und das Monitoring der Nebenwirkung von Analgetika durch Kopplung mit Sensoren für geeignete atem- und kreislaufphysiologische Korrelate berücksichtigen. In diesem Zusammenhang werden auch Fernüberwachungssysteme evaluiert, um sie in späteren Ausbaustufen des Basisproduktes integrieren zu können. Die Arbeitsplanung gliedert sich in zwei eng verzahnte Projektschwerpunkte: 1. In einer technischen Basisentwicklung für ein miniaturisiertes Infusionspumpensystems werden Konzepte ausgearbeitet und hinsichtlich ihrer Stärken und Schwächen bewertet. Es werden dann Prototypen entwickelt, labortechnisch verifiziert und klinisch validiert. 2. Parallel dazu werden in wissenschaftlichen Arbeitspaketen die Algorithmen erarbeitet und bewertet, die in mehreren Ausbaustufen hin zu einer personalisierten effektgesteuerten Infusionstechnik führen sollen. Startdatum 01.04.2010 Enddatum 30.04.2015 Kontaktinformation PD Dr. Christian Jeleazcov Universitätsklinikum Erlangen, Anästhesiologische Klinik Krankenhausstr. 12, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-39157 +49 9131 85-39161 88 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 “PEP” – Personalized Effect-controlled Pharmacotherapy Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym T-01 Keywords Pharmacotherapy, Infusion pump system, Pain Therapy, Personalized medicine, Remote monitoring URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2910/244 Abstract Nowadays, treatment with medicines can only be handled within strict limits according to the needs of the individual patient and adapted to the situation in hand. The continuous and variable intake of liquid medicines through a new, miniaturized infusion pump system is designed to enable personalized, individual, effect-controlled treatment with drugs. This could lead to substantial progress, especially in post-operative and oncologic pain management. The aim is to develop algorithms that take into account the degree of therapeutic success as assessed by the patient, as well as the monitoring of the side-effects of analgesics by means of coupling with sensors for appropriate respiratory and circulatory correlates. Remote monitoring systems are also being evaluated in this context, so that they can be integrated into subsequent developments of the basic product. Planning is divided into two closely meshed focal points of the project: 1. Concepts will be drawn up and assessed in terms of their strengths and weaknesses in a basic technical development for a miniaturized infusion pump system. Prototypes will then be developed, verified in laboratory tests and clinically validated. 2. At the same time, the algorithms will be worked out and evaluated in scientific work packages. Through a number of development stages, they should then lead to a personalized effect-controlled infusion system. Start Date 2010-04-01 End Date 2015-04-30 Contact Information PD Dr. Christian Jeleazcov Universitätsklinikum Erlangen, Anästhesiologische Klinik Krankenhausstr. 12, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-39157 +49 9131 85-39161 External Partners Fresenius Kabi AG - Bad Homburg, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 89 Personalisierte Pharmakotherapie in der Psychiatrie Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym T-03 Schlüsselwörter Chemoinformatik, Pharmakotherapie, Personalisierte Medizin, Arzneimitteltherapie, Psychiatrische Erkrankung, Unerwünschte Arzneimittelwirkungen URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2911/244 Abstract Die Minimierung unerwünschter Arzneimittel(wechsel)wirkungen und die damit einhergehende Verbesserung der Patientenversorgung bei gleichzeitiger Reduzierung der Kosten im Gesundheitswesen sind Ziel des vorliegenden Projektes. Bisherige Arzneimittelinformationen und deren elektronische Umsetzung haben noch erhebliche Defizite. Die individuelle Patientensituation (Geschlecht, Verträglichkeit oder spezifische genetische Merkmale; insbesondere bei Polymedikationen) wird in bisherigen Systemen noch zu wenig berücksichtigt. Ebenso fehlen häufig Daten zur Hemmung des aktiven Transports und zur subzellulären Biolokalisation von Arzneimitteln. Dieses Projekt fokussiert auf die Pharmakotherapie von Patienten mit psychiatrischen Erkrankungen, denn in diesem Feld stellen Therapieabbrüche aufgrund unerwünschter Wirkungen sowohl unter klinischen als auch unter Kostengesichtspunkten ein besonderes Problem der Arzneimitteltherapie dar. Psychiatrische Erkrankungen gehören zu den besonders häufigen und schweren Erkrankungen überhaupt. In diesem Projekt soll mit Hilfe eines chemoinformatischen Ansatzes ein daten- und modellgetriebenes Softwaremodul zur individualisierten, optimierten Pharmakotherapie für den ambulanten und stationären Bereich erarbeitet werden. Der Ansatz beruht auf der für den Anwender transparenten Integration dreier Säulen: 1. Auf dem existierenden, in Datenbanken verfügbaren Wissen über Arzneimittel(wechsel)wirkungen, das redaktionell überprüft und ggf. auch durch experimentelle Daten ergänzt wurde. 2. Auf den klinischen Patientendaten für die individualisierte Therapie. 3. Auf strukturbasierten, chemoinformatischen Modellen, die mit maschinellen Lernverfahren erstellt werden und die erstmals auch eine Integration von chemisch-pharmakologischen und klinischer Eigenschaften der Substanzen erlauben. Startdatum 01.07.2010 Beteiligte Wissenschaftler Prof. Dr. Hans-Ulrich Prokosch Lehrstuhl für Medizinische Informatik PD Dr. Thomas Bürkle Lehrstuhl für Medizinische Informatik Prof. Dr. med. Johannes Kornhuber Lehrstuhl für Psychiatrie und Psychotherapie Prof. Dr. Martin Fromm Lehrstuhl für Klinische Pharmakologie und Klinische Toxikologie Prof. Dr. Renke Maas Professur für Klinische Pharmakologie Externe Partner Molecular Networks GmbH - Erlangen, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Enddatum 30.04.2015 Kontaktinformation Lothar Terfloth Molecular Networks GmbH Henkestr. 91, 91052 Erlangen 90 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Personalized pharmacotherapy in psychiatry Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym T-03 Keywords Chemoinformatics, Pharmacotherapy, Personalized medicine, Pharmacotherapy, Psychiatric disease, Unwanted effects of drugs URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2911/244 Abstract The aims of this project are to minimize the unwanted effects of drugs or of interaction between drugs and to thus improve patient care while, at the same time, reduce costs in health services. Currently available drug information systems and their electronic implementation still have considerable deficits. In today’s systems, not enough consideration is given to the patient’s individual circumstances (sex, tolerance or specific genetic features, especially in connection with polymedication). Often there is also a lack of data regarding the inhibition of active transport and the sub-cellular localization of drugs. This project focuses on pharmacotherapy of patients suffering from psychiatric illnesses. The reason is that, in this field, termination of treatment due to unwanted effects represents a particular problem both in clinical terms and in terms of costs. Psychiatric illnesses are among the most common and serious illnesses that health services have to deal with. In this project, a chemoinformatic approach will be taken to draw up a data and model-driven software module for individualized, optimized pharmacotherapy for both in-patients and out-patients. The approach is based on the integration of three pillars in a way that is transparent for the user: 1. On the existing knowledge of drugs, available in databases, regarding their effects and interaction with other drugs. This will be subjected to editorial scrutiny and, if appropriate, experimental data will be added. 2. On clinical patient data for individualized treatment. 3. On structure-based, chemoinformatic models created using the machine learning process. For the first time, such models will allow integration of chemo-pharmacological and clinical properties of substances. Project Partners Molecular Networks GmbH Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Universitätsklinikum Erlangen Start Date 2010-07-01 Involved Coworkers Prof. Dr. Hans-Ulrich Prokosch Lehrstuhl für Medizinische Informatik PD Dr. Thomas Bürkle Lehrstuhl für Medizinische Informatik Prof. Dr. med. Johannes Kornhuber Lehrstuhl für Psychiatrie und Psychotherapie Prof. Dr. Martin Fromm Lehrstuhl für Klinische Pharmakologie und Klinische Toxikologie Prof. Dr. Renke Maas Professur für Klinische Pharmakologie External Partners Molecular Networks GmbH - Erlangen, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany End Date 2015-04-30 Contact Information Lothar Terfloth Molecular Networks GmbH Henkestr. 91, 91052 Erlangen Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 91 92 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Selbstbestimmtes Gesundheitsmanagement Self-Management of Health Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 93 Kinästhetische und auditive Feedbackmechanismen während der Phonation und Artikulation Förderer DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH) Acronym DFG DO1247/4-1 Schlüsselwörter Biosignalverarbeitung, Phoniatrie, Medizinische Mustererkennung Abstract Die Präzision seines Sprachsignals kontrolliert der Mensch während des Sprechens durch eine Reihe parallel ablaufender Rückkopplungsprozesse. Diese Feedback-Mechanismen werden während des Spracherwerbs erlernt und in die „kinästethische” und „auditive” Kontrolle unterteilt. Sie sind bei Erkrankungen mit Beteiligung von Stimme und Sprache in unterschiedlicher Weise betroffen. Das Projekt untersucht Feedbackkontrollmechanismen der Stimmgebung und Artikulation bei gesunden Probanden und vergleicht diese mit denen von Patienten mit Störungen im Bereich der Stimmgebung (funktionelle Stimmstörungen) und Sprechmotorik (Sprechapraxie). Die synchrone Datenerhebung (visuell und EEG) ermöglicht zum ersten Mal Zusammenhänge auditiver und kinästhetischer Feedbackkontrollprozesse zu analysieren. Es werden aktuelle Methoden der Elektrophysiologie und quantitativen Endoskopie parallel eingesetzt, an deren Entwicklung die Antragsteller maßgeblich beteiligt waren. Die Hypothese ist, dass (1) der kinästhetische Feedbackprozess als schneller und die auditive Steuerung als langsamer (Feinabstimmung) identifiziert wird. (2) bei Stimm- und sprechgestörten Patienten eine Beeinträchtigung des kinästhetischen Kontrollprozesses ermittelt wird. Ziel des beantragten Projektes ist ein erstes Verständnis des Zusammenspiels von auditiver und kinästhetischer Feedbackkontrolle. Beide Prozesse werden bezüglich der Funktion und Verarbeitungsgeschwindigkeit miteinander verglichen. Dazu wird der pitch-shift-Reflex (Tonhöhenadaptation bzw. -kompensation) bei 60 erwachsenen Probanden aufgerufen. Die Mismatch-Negativity (MMN) wird mittels EEG abgeleitet und die induzierte Veränderung der Stimmlippenschwingungen parallel mit endoskopischen High-Speed-Videos aufgezeichnet. Startdatum 01.01.2013 Kontaktinformation Dr. rer. medic. Dipl. Log. Anke Ziethe Phoniatrie und Pädaudiologie Bohlenplatz 21, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-33815 Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland University of Southern California (USC) - Los Angeles, CA, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Louisiana State University - Baton Rouge, LA, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Indiana University - Bloomington, IN, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Palacký University, Olomouc - Olomouc (Olmütz), Tschechische Republik Enddatum 31.12.2015 Projektleitung Prof. Dr. Michael Döllinger Medizinische Fakultät 94 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Kinesthetic and auditory feedback during phonation and articulation Funders DFG individual funding / noncash allowance (EIN-SBH) Acronym DFG DO1247/4-1 Keywords Biosignal processing, Phoniatrics, Medical pattern recognition Abstract The precision of the human speech signal is controlled by parallel working feedback processes while speaking. The feedback mechanisms are developed during language acquisition and can be divided into kinesthetic and auditory control. The feedback mechanisms can be affected by voice and speech disorders in different ways. This project investigates the feedback mechanisms of phonation and articulation of healthy test persons and compares their performance with patients suffering from voice disorders (hyper-, hypotension dysphonia (MTD)) and speech disorder (Apraxia of Speech (AOS)). The synchronous data acquisition (visual and EEG) enables for the first time the analysis of the connection between kinesthetic and auditory feedback processes. Current methods of electrophysiology and quantitative endoscopy are used simultaneously. The hypotheses are: (1) The kinesthetic feedback process is faster than the auditory control (fine-tuning). (2) Voice and speech disordered patients display an impairment of the kinesthetic feedback process. The goal of the study is a first understanding of the cooperating auditory and kinesthetic feedback control. Both processes will be compared with regard to their function and speed of processing. Therefore, the pitch shift reflex (adaptation or compensation of the tone) will be evoked in 60 adults, consisting of 20 adults for the control group, 20 with a voice disorder and 20 with a speech disorder. The Mismatch-Negativity (MMN) will be conducted via EEG and the induced changes of vocal fold vibrations will be recorded simultaneously via High-Speed Video Endoscopy. Start Date 2013-01-01 External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany University of Southern California (USC) - Los Angeles, CA, United States of America (USA) Louisiana State University - Baton Rouge, LA, United States of America (USA) Indiana University - Bloomington, IN, United States of America (USA) Palacký University, Olomouc - Olomouc (Olmütz), Czech Republic End Date 2015-12-31 Project Leader Prof. Dr. Michael Döllinger Medizinische Fakultät Contact Information Dr. rer. medic. Dipl. Log. Anke Ziethe Phoniatrie und Pädaudiologie Bohlenplatz 21, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-33815 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 95 Entwicklung eines Invivo Sensors zur Detektion von Infektionen mit Heliobacter Pylori Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym T-09 Schlüsselwörter Bakterielle Infektionskrankheiten, Helicobacter pylori, Heliobacter Schnelltest, Heliobacter Sensor, Magengeschwür, Hp Sensor, Magenblutung, Magenkrebs, Urease Test URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2916/244 Abstract Mit diesem Projekt sollen verschiedene Ziele erreicht werden. Das Hauptziel ist das Entwickeln eines schnellen und hochselektiven Helicobacter pylori (Hp) InVivo-Sensors. Das Messverfahren soll auf der Basis eines bereits entwickelten und durch eine klinische Studie getesteten InVitro-Sensors erfolgen. Mit dieser neuen und einzigartigen Technik soll dem Gastroenterologen ermöglicht werden, während einer laufenden Gastroskopie schnell und einfach mehrere biopsielose Hp-Diagnosen durchzuführen. Die Entnahme einer Biopsie würde dann für einen Hp-Test entfallen. Auch sind die Ergebnisse sofort ablesbar und eine mögliche Therapie kann sofort nach der Untersuchung gestartet werden. Ein weiteres Ziel ist das Erzeugen einer Hp-Lebendkultur. An einer hochreinen Hp-Kultur kann durch geeignete Experimente sehr einfach das Wuchsbzw. Toleranzverhalten erforscht werden. Mit den ereichten Erkenntnissen kann dann für den klinischen Partner Hp infizierte Magenmodelle angefertigt werden, was das Erforschen neuer Diagnose- bzw. Therapieansätze ermöglicht. Startdatum 01.10.2010 Enddatum 30.06.2012 Kontaktinformation Prof. Dr. med. Markus F. Neurath Universitätsklinikum, Medizinische Klinik 1 Gastroenterologie, Pneumologie und Endokrinologie Ulmenweg 18, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-35204 +49 9131 35209 Externe Partner Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland 96 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Developing an in vivo sensor to detect infections with helicobacter pylori Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym T-09 Keywords Bacterial infectious diseases, Helicobacter pylori, Helicobacter rapid test, Helicobacter sonsor, Stomach ulcer, Hp Sensor, Stomach bleeding, Stomach cancer, Urease Test URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2916/244 Abstract This project has various goals. The main aim is to develop a fast and highly selective helicobacter pylori (Hp) in vivo sensor. The measuring procedure is to be performed on the basis of an already developed in vitro sensor, which has been tested in a clinical study. This new and unique technique should enable gastroenterologists to quickly and simply conduct multiple Hp diagnoses during a gastroscopy, making the need to perform a biopsy for Hp testing superfluous. The results can be read immediately and any treatment can be commenced straight away following the examination. A further aim is to produce a living Hp culture. Appropriate experiments can be conducted on an ultra-pure Hp culture which make it very easy to research into growth and tolerance behavior. The findings can then be used to produce stomach models infected with Hp for clinical partners, thereby enabling them to conduct research into new approaches to diagnosis or treatment. Start Date 2010-10-01 End Date 2012-06-30 Contact Information Prof. Dr. med. Markus F. Neurath Universitätsklinikum, Medizinische Klinik 1 Gastroenterologie, Pneumologie und Endokrinologie Ulmenweg 18, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-35204 +49 9131 35209 External Partners Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 97 Integrated breastcare Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym BD-04 Schlüsselwörter Bildgebende Diagnostik, Brust MR, Immune Diagnostik, CAD, miRNA-Diagnostik, Molekular-Diagnostik, Tomosynthese, Magnetresonanz-Positronen-Emissions-Tomographie (MRPET) URL https://www.medical-valley-emn.de/en/node/3272/244 Abstract Das Spitzenclusterprojekt „Integrated Breast Care” deckt mit seinen sieben Unterprojekten den größten Teil des Forschungsspektrums der Brustkrebsdiagnostik ab. Im Bereich der in-vitro Diagnostik, der MR-, MR-PET-, Tomosynthese- und Ultraschalluntersuchung sowie im Bereich CAD wird der aktuelle Stand der Brustkrebsdiagnostik weiterentwickelt. Eine Studie, bei der die Patientin die Möglichkeit hat, von allen Diagnoseverfahren zu profitieren, ist im Rahmen dieses Projekts aufgesetzt worden. Ein solches Projekt und eine solche Studie sind nach unserem Wissen weltweit einzigartig und bergen ein enormes Potential für Forschung und klinische Diagnostik. Startdatum 01.10.2010 Enddatum 30.06.2013 Kontaktinformation Dr. Marcus Radicke Siemens Healthcare Allee am Röthelheimpark 2, 91052 Erlangen [email protected] +49 9131 84-8607 Beteiligte Wissenschaftler Prof. Dr. med. Peter Fasching Professur für Translationale Frauenheilkunde und Geburtshilfe Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Siemens AG - München, Deutschland Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) - Erlangen, Deutschland Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS - Bremen, Deutschland 98 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Integrated breastcare Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym BD-04 Keywords Diagnostic Imgaging, Breast MR, Immune diagnostics, CAD, miRNA Diagnostics, Molecular diagnostics, Tomosynthesis, MR-PET URL https://www.medical-valley-emn.de/en/node/3272/244 Abstract With its seven sub-projects, the leading edge cluster’s “Integrated Breast Care” project covers most of the research spectrum in the field of breast cancer diagnostics. The state-of-the art in breast cancer diagnostics is currently being advanced in the field of in-vitro diagnostics, MR, MR PET, tomosynthesis and ultrasound scans as well as in the field of CAD. A study has been initiated within the framework of this project in which the patient has the opportunity of benefiting from all these diagnostic procedures. As far as we aware, these are the only projects and studies of their kind anywhere in the world and they possess enormous potential for research and clinical diagnostics. Start Date 2010-10-01 End Date 2013-06-30 Contact Information Dr. Marcus Radicke Siemens Healthcare Allee am Röthelheimpark 2, 91052 Erlangen [email protected] +49 9131 84-8607 Involved Coworkers Prof. Dr. med. Peter Fasching Professur für Translationale Frauenheilkunde und Geburtshilfe External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Siemens AG - München, Germany Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) - Erlangen, Germany Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS - Bremen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 99 Home Monitoring von Patienten mit Herzinsuffizienz zur Vermeidung der Dekompensation Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym IS-08 Schlüsselwörter Dekompensation, E-Gesundheit, Herzinsuffizienz, Home Monitoring, Impedanz, Prädiktion URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2907/244 Abstract Im Rahmen dieses Projektes soll ein Prädiktor entwickelt werden, der eine Verschlechterung der Herzinsuffizienz bei Patienten mit einem implantierten Defibrillator oder Herzschrittmacher zuverlässig vorhersagen kann. Unter einem Prädiktor wird ein Algorithmus verstanden, der anhand von physiologischen Messdaten, die auf täglicher Basis im Implantat gewonnen und per Home Monitoring telemedizinisch übertragen werden, das Risiko einer bevorstehenden Dekompensation bestimmt und den Arzt bei einem bedrohlichen Zustand warnt. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 31.12.2014 Kontaktinformation Dr. med. Martin Arnold Universitätsklinikum Erlangen, Medizinische Klinik 2 Kardiologie, Angiologie Ulmenweg 18, 91054 Erlangen [email protected] Externe Partner BIOTRONIK SE & Co. KG - Berlin, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland 100 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Home monitoring of patients with cardiac insufficiency to prevent decompensation Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym IS-08 Keywords Decompensation, E-Health, Cardiac insufficiency, HomeMonitoring, Impedance, Prediction URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2907/244 Abstract This project has been set up to develop a predictor that can reliably forecast a deterioration in cardiac insufficiency in patients implanted with a defibrillator or heart pacemaker. A predictor means an algorithm that determines the risk of impending decompensation and warns the doctor in the event of a threatening condition on the basis of physiological measurement data acquired on a daily basis in the implant and transmitted via a telemedical home monitoring system. Start Date 2010-07-01 End Date 2014-12-31 Contact Information Dr. med. Martin Arnold Universitätsklinikum Erlangen, Medizinische Klinik 2 Kardiologie, Angiologie Ulmenweg 18, 91054 Erlangen [email protected] External Partners BIOTRONIK SE & Co. KG - Berlin, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 101 PULSERA - Sturzrisikosensorentwicklung Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym IS-09 Schlüsselwörter E-Gesundheit, Prävention, Sensor, Monitoring, Sturz URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2908/244 Abstract Der Unternehmensverbund SOPHIA Franken, bestehend aus regionalen Wohnungsunternehmen und ambulanten Pflegediensten, hat direkten Zugang zu mehr als 5.000 Pflegepatienten und 50 000 Mietern. Aufbauend auf diesem Marktzugang soll mit der Entwicklung einer Methode zur intelligenten Verwendung eines am Handgelenk fixierten 3D-Beschleunigungssensors zur permanenten und häuslichen Sturzrisikoprognose (Fall-Risk-Detection - FRD) ein weiterer wichtiger Meilenstein für eine hochwertige und effiziente häusliche Versorgung in der Region entwickelt werden, mit der Perspektive, das Verfahren in das bestehende Angebot zu integrieren und zu vermarkten. Die Notwendigkeit der Entwicklung eines solchen FRD-Konzepts basiert auf dem Wissen um die dramatische Bedeutung von Stürzen in der Zielgruppe (65 Jahre und älter). Stürze im Alter haben drastische Folgen. Präventive Maßnahmen zur Erkennung des Sturz-Risikos und zur Minderung der Risikofaktoren (Umgebung, physische, psychische Faktoren) können nicht effektiv greifen, da es derzeit keine zuverlässige Methode zur Erkennung eines wachsenden Sturzrisikos in der häuslichen Umgebung gibt. Die (statistische) Sturzrisikoprognose soll sich sowohl auf längerfristige Veränderungen von Bewegungsparametern als auch auf Beschleunigungsmuster von Beinahe-Stürzen stützen. Reflexhafte Reaktionen der oberen Extremitäten zum Erhalt des Gleichgewichtes sind die Grundlage für die Annahme, dass diese automatisierten Bewegungsmuster auch im Alltag (Stolpern, Wanken, etc.) auftreten und den Bewegungsmustern eines balancierenden Menschen ähneln. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 30.06.2012 Kontaktinformation Stefan Bienk AG Digital Humanities Externe Partner SOPHIA living network GmbH - Bamberg, Deutschland 102 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 PULSERA - Developing a fall risk sensor Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym IS-09 Keywords E-Health, Prevention, Sensor, Monitoring, Fall URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2908/244 Abstract SOPHIA Franken is a group of companies consisting of regional housing companies and home care services. The group has direct access to over 5 000 care patients and 50 000 tenants. Taking this market access as a basis, the aim of the project is to develop a method for the intelligent use of a 3D acceleration sensor attached to the wrist for the purpose of permanent and home fall risk detection (FRD), thereby developing a further important milestone for high-quality and efficient home care in the region, with the prospect of integrating the process into the existing range of services and subsequently marketing it. The need to develop such an FRD concept is based on knowledge of the dramatic significance of falls in the target group concerned (65 years and older). Falls can have drastic consequences for the elderly. Preventive measures for detecting fall risk and minimizing the risk factors (surroundings, physical and psychological factors) cannot take effective hold as there is currently no reliable method of detecting a growing fall risk in the home. (Statistical) fall risk detection needs to be based on long-term changes in movement parameters, as well as on acceleration patterns of narrowly avoided falls. Reflex reactions by the upper extremities to help people keep their balance form the basis for the assumption that these automatic motion patterns also occur on an everyday basis (tripping, staggering), and are similar to the motion patterns of people when they are balancing. Start Date 2010-07-01 End Date 2012-06-30 Contact Information Stefan Bienk AG Digital Humanities External Partners SOPHIA living network GmbH - Bamberg, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 103 SmartSensorsB: Erforschung eines Millimeterwellen-Sensors zur nicht-invasiven Erfassung von Blutparametern Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym IS-05 Schlüsselwörter Hochfrequenz-Messtechnik, Blutparameter-Messung, Diabetes, Nicht-invasiv, Sensorknoten URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2904 Abstract In dem Forschungsvorhaben „Smart Sensors B” wird im Rahmen des Spitzenclusters Medical Valley an einem hochfrequenzbasiertem Sensorknoten zur nicht-invasiven Messung von Blutparametern gearbeitet. Die elektrische Eigenschaften erfahren eine Konzentrationsabhängige, charakteristische Änderung. Diese Änderungen lassen sich mit immer kostengünstigeren, integrierten Hochfrequenzschaltungen nicht-invasiv ermitteln. Letzteres könnte zukünftig eine portable, automatisierbare Langzeitmessung diverser Blutparameter erlauben. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 30.06.2014 Kontaktinformation Maximilian Hofmann Lehrstuhl für Technische Elektronik Cauerstr. 9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27187 +49 9131 302951 Beteiligte Wissenschaftler Dipl.-Ing. Maximilian Hofmann Prof. Dr. Dietmar Kissinger Prof. Dr. Georg Fischer Externe Partner Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Infineon Technologies AG - Neubiberg, Deutschland 104 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 SmartSensorsB: Investigation of a millimeter wave sensor for non-invasive blood parameter detection Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym IS-05 Keywords High frequency measurement engineering, Blood parameters measurement, Diabetes, Non-invasiv, Sensor nodes URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2904 Abstract In the “Smart Sensors B” research project, work is being done within the framework of the Medical Valley leading edge cluster on a high-frequency-based sensor node for non-invasive measurement of blood parameters. The electrical properties undergo a characteristic change depending on the concentration. These changes can be detected by non-invasive means using integrated high-frequency circuits, whereby costs are getting lower and lower all the time. In future, this could enable portable, automatable long-term measurement of various blood parameters. Start Date 2010-07-01 End Date 2014-06-30 Contact Information Maximilian Hofmann Lehrstuhl für Technische Elektronik Cauerstr. 9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27187 +49 9131 302951 Involved Coworkers Dipl.-Ing. Maximilian Hofmann Prof. Dr. Dietmar Kissinger Prof. Dr. Georg Fischer External Partners Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Infineon Technologies AG - Neubiberg, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 105 SmartSensorsC: Energieeffiziente, mobile Kommunikationsplatt form zur Anbindung von Sensoren an eine Netzwerkinfrastruktur Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym IS-01 Schlüsselwörter Assistenzsystem, Datenkonzentrator, Demenz, E-Gesundheit, Körpersensornetzwerk, Mobilfunkplattform, Nahtlose Kommunikation, Sensorfusion, Sensorplattform Beteiligte Wissenschaftler Dipl.-Ing. Andre Schwarzmeier Dipl.-Ing. Jasmin Walk Prof. Dr. Thomas Ußmüller Prof. Dr. Robert Weigel Prof. Dr. Georg Fischer URL http://www.medical-valley-emn.de/ Abstract Die Bereitstellung lückenloser Kommunikationswege für medizinische Sensorsignale vom Sensor bis hin zu einer Servicezentrale leistet einen enormen Beitrag zur Steigerung der Effektivität und der Effizienz der Gesundheitsversorgung. Dabei nimmt die mobile Kommunikationsplattform, die als Assistenzsystem für den Patienten fungiert, eine Schlüsselstelle in diesem Kommunikationsweg sowie in den Smart Sensors Projekten ein. Hier werden die Signale unterschiedlichster Sensoren gebündelt, vorverarbeitet und der Servicezentrale bereitgestellt. Beispiel: Unterstützung demenzkranker Menschen Die Betreuung dementiell erkrankter Menschen erfordert viel Aufmerksamkeit und ist bspw. für betreuende Angehörige enorm belastend. Neben möglichen Weglauftendenzen und Verwirrtheitszuständen sind zusätzlich die multimorbiden Begleiterscheinungen (Sturzgefahr, Herz-Kreislauf-Erkrankungen) problematisch. Kommt es zu Auffälligkeiten/Anormalitäten kann das Assistenzsystem eine Servicezentrale oder die betreuenden Personen informieren, so dass diese eine Sprachverbindung mit dem Betroffenen aufbauen, Unterstützung leisten oder im Notfall die Rettungsleiststelle anrufen können. Der Einsatz eines solchen Systems führt dazu, dass der Betroffene und die betreuenden Personen eine spürbare Entlastung erfahren und sorgt so für eine signifikante Steigerung der Lebensqualität aller Beteiligten. Darüber hinaus können die Betroffenen so länger in ihrer vertrauten Umgebung leben und tragen so gleichermaßen zu einer Kostensenkung im Gesundheitswesen bei. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 30.04.2015 Kontaktinformation Andre Schwarzmeier Lehrstuhl für Technische Elektronik Cauerstr. 9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27185 +49 9131 302951 106 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 SmartSensorsC: Energy efficient mobile communication platform for connecting sensors to a network infrastructure Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym IS-01 Keywords Assistance system, Data concentrator, Dementia, E-Health, Body sonsor networks, Mobile radio platform, Seamless communications, Sensor fusion, Sensor platform Involved Coworkers Dipl.-Ing. Andre Schwarzmeier Dipl.-Ing. Jasmin Walk Prof. Dr. Thomas Ußmüller Prof. Dr. Robert Weigel Prof. Dr. Georg Fischer URL http://www.medical-valley-emn.de/ Abstract Providing gap-free communication channels for medical sensor signals from the sensor to the service center level makes an enormous contribution to increasing the effectiveness and efficiency of health services. The mobile communication platform, which acts as an assistance system for the patient, plays a key role both in this communication channel and in the Smart Sensors projects. It is the place where the signals from a variety of sensors are pooled, pre-processed and made available to the service center. Example: Support for dementia patients Care for dementia sufferers requires a lot of attention and is an enormous strain for relatives providing the care. Besides possible tendencies to wander off alone and become confused, multimorbid accompanying effects (risk of falling, cardio-vascular illnesses) may also cause problems. In the event of any irregularity, the assistance system can inform a service center or carers so that they can make verbal contact with the person concerned, give support or, if appropriate, call the emergency services. When such a system is installed, the person concerned and their carers notice that things become considerably easier and the quality of life of all involved improves significantly. Patients can also remain longer in their familiar surroundings, which, in turn, leads to a cost reduction in the health service. Start Date 2010-07-01 End Date 2015-04-30 Contact Information Andre Schwarzmeier Lehrstuhl für Technische Elektronik Cauerstr. 9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27185 +49 9131 302951 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 107 108 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Kompensation von Funktionsverlust Overcoming Functional Loss Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 109 Gezielte Oberflächenmodifiktation von Intraokularlinsen mittels ultrakurzer Laserstrahlung zur Minderung von Reflexen Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym A-07 Schlüsselwörter Intraokularlinse (IOL), Ultrakurz gepulste Laser, Oberflächenmodifikation, Negative Dysphotopsie URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2918/242 Abstract Das Projekt ist Teil des Spitzenclusters Medical Valley, Verbund “Augenheilkunde”. Das gesamte Forschungsvorhaben zielt auf die Entwicklung einer IOL, mit der das Auftreten der sogenannten negativen Dysphotopsie sicher ausgeschlossen werden kann, indem durch gezielte ultrakurzpulslasergestützte Oberflächenveränderung im Randbereich der IOL die Schattenbildung vermieden wird. Im vorliegenden Teilprojekt soll ein entsprechender Laserbearbeitungsprozess zur Oberflächenmodifikation erarbeitet und untersucht werden. Dabei soll das Potential moderner Kurzpuls- und Ultrakurzpulslaser für die Mikromaterialbearbeitung genutzt werden. Startdatum 01.01.2013 Enddatum 31.12.2014 Kontaktinformation Johannes Heberle Lehrstuhl für Photonische Technologien Paul-Gordan-Str. 3, 91052 Erlangen [email protected] +49 9131 85-23244 +49 9131 85-23234 Externe Partner HumanOptics AG - Erlangen, Deutschland 110 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Selective surface modification of intraocular lenses by means of ultrashort Laser radiation for reduction of reflections Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym A-07 Keywords Intraocular lens (IOL), Ultrashort pulsed laser, Surface modification, Negative dysphotopsia URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2918/242 Abstract The project is part of leading edge cluster Medical Valley, alliance “Ophthalmology”. The overall research project aims to develop an IOL, which certainly rules out the occurrence of the so-called negative dysphotopsia. The shadowing, which is causing the complaints, shall be avoided by a laser-based surface modification process of the marginal area of the IOL. In the present sub-project an appropriate laser machining process for surface modification will be developed and investigated. Therefore, the potential of modern short-pulsed and ultrashort-pulsed laser in micro-fabrication processes shall be used. Start Date 2013-01-01 End Date 2014-12-31 Contact Information Johannes Heberle Lehrstuhl für Photonische Technologien Paul-Gordan-Str. 3, 91052 Erlangen [email protected] +49 9131 85-23244 +49 9131 85-23234 External Partners HumanOptics AG - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 111 Effekt Cu-haltiger bioaktiver Gläser und Peroxidation I Förderer Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD) Acronym DAAD PPP Kroatien Startdatum 01.01.2013 Enddatum 01.01.2014 Projektleitung Prof. Dr. Aldo Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Kontaktinformation Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 Externe Partner Institute Ruđer Bošković - Zagreb, Kroatien 112 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Effect of novel Cu-doped 45S5 bioactive glasses I Funders German Academic Exchange Service (DAAD) Acronym DAAD PPP Kroatien Abstract Bone healing is a complex biological process that could be prolonged or incomplete, especially concerning long bones and large joints defects. The intention is to find a biomaterial that would have osteoconductive, osteoinductive properties and will enhance bone formation as well as vascularisation. Bioactive glasses (BGs), such as 45S5 Bioglass®, are very attractive biomaterials due to their osteoconductive and osteostimulative properties. On the other hand copper is known as an essential cofactor of several enzymes, proangiogenic and antimicrobial agent and has been found to stimulate osteogenic differentiation. For these reasons we believe that a novel Cu-doped bioactive glass (type 45S5) could be very attractive biomaterial for bone regeneration in tissue engineering technology. We developed novel Cu-doped bioactive glasses (Cu-BG) based on the standard 45S5 silicate glass composition (wt.%: 45SiO2, 24.5Na2O, 24.5CaO, 6P2O5) by incorporating CuO into the silicate glass network. Different amounts of CuO (0.001 to 0.1 wt%) were added to the silicate glass matrix and the effects of the doping will be evaluated in terms of structural changes in the glass network. These new glasses are also being investigated in terms of bioactivity by soaking them in simulated body fluid (SBF) revealing a rapid formation of Hydroxyapatite which is an indicator of the materials ability to form strong bonding to bone in vivo. Moreover, the novel Cu-BG will be investigated in terms of degradation behaviour and ion release capability. Our recent results have also shown that 4-hydroxynonenal (HNE), a lipid peroxidation product, is generated in bone cells while grown in vitro on the surfaces of BGs thus suggesting its potentially important role in enhanced osteogenesis. For this reason we will investigate the presence of HNE-protein adducts in cell culture (HOS, human osteoblast cells) lysates by the dot blot method. Our preliminary results have shown that endogenous HNE can be found in cell lysates while grown on Cu-BGs which supports our previous findings. Contact Information Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 External Partners Institute Ruđer Bošković - Zagreb, Croatia Start Date 2012-01-01 Project Leader Prof. Dr. Aldo Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 113 Effekt Cu-haltiger bioaktiver Gläser und Peroxidation II Förderer Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD) Acronym DAAD PPP Kroatien Startdatum 01.01.2013 Enddatum 01.01.2014 Projektleitung Prof. Dr. Aldo Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Kontaktinformation Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 Externe Partner Institute Ruđer Bošković - Zagreb, Kroatien 114 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Effect of novel Cu-doped 45S5 bioactive glasses II Funders German Academic Exchange Service (DAAD) Acronym DAAD PPP Kroatien Abstract This bilateral collaboration (between Rudjer Boskovic Institute in Zagreb and University Erlangen-Nuremberg) developed a hypothesis about influence of signalling molecules and biomaterials in the context of bone healing. Preliminary studies, which were carried out in the framework of the bilateral project approved for the 2012 showed promising results confirming the correlation between this marker (lipid peroxidation product) and bioactive glasses. Bone healing is a complex biological process that could be prolonged or incomplete, especially concerning long bones and large joints defects. Since this presents severe medical and social problems, the clinical demand on engineered bone tissue has been growing in recent years to find a solution to this problem. The intention is to find a biomaterial that would have osteoconductive, osteoinductive properties and will enhance bone formation as well as vascularisation. Bioactive glasses (BGs), such as 45S5 Bioglass®, are very attractive biomaterials due to their osteoconductive and osteostimulative properties. On the other hand copper is known as an essential cofactor of several enzymes, proangiogenic and antimicrobial agent and has been found to stimulate osteogenic differentiation. For these reasons we believe that a novel Cu-doped bioactive glass (type 45S5) could be very attractive biomaterial for bone regeneration in tissue engineering technology. We developed novel Cudoped bioactive glasses (Cu-BG) based on the standard 45S5 silicate glass composition (wt.%: 45SiO2, 24.5Na2O, 24.5CaO, 6P2O5) by incorporating CuO into the silicate glass network. We believe that designing this new and potentially better CuBG together with deeper insight of lipid peroxidation role in osteoinducing mechanism could suggest new possibilities in tissue engineering. This cooperation could also lead to a better understanding of the overall effects of the ionic dissolutions products from BG and of the mechanisms involved during the interaction between inorganic ions and human cells. Start Date 2013-01-01 Contact Information Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 External Partners Institute Ruđer Bošković - Zagreb, Croatia End Date 2014-01-01 Project Leader Prof. Dr. Aldo Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 115 Differenzierte objektive Analyse der Sprechqualität chronisch heiserer Patienten zur evidenzbasierten Diagnostik Förderer Else Kröner-Fresenius-Stiftung Acronym 2011_A167 Schlüsselwörter Phoniatrie Abstract Zur umfassenden differenzierten Funktionsdiagnostik und Evaluation von Stimmstörungen, wie chronischer Heiserkeit, fehlen bisher validierte objektive Verfahren. Bisherige apparative Methoden bewerten die Stimmqualität lediglich anhand gehaltener Vokale. Wichtige Sprechkriterien, wie die Verständlichkeit, die Übereinstimmung von Atem- und Sinneinheiten oder die Sprechanstrengung, werden nicht analysiert. Im vorliegenden Projekt werden Verfahren entwickelt und angewendet, die dies berücksichtigen. Untersucht wird chronische Heiserkeit. Dazu wird eine Querschnittsstudie mit 120 erwachsenen Patienten durchgeführt. Erstes Ziel ist es, subjektive, klinische Bewertungskriterien durch objektiv berechnete Parameter zu beschreiben. Die Analyse erfolgt anhand eines gelesenen Textes. Die Bewertung der Sprechqualität erfolgt mittels automatischer Spracherkennung, prosodischer Analyse sowie phonemischer und phonologischer Merkmale. Somit werden speziell von Heiserkeit betroffene Lautklassen identifiziert und nicht wie bisher nur die Pathologie als Ganzes gesehen. Mathematische Visualisierungsmethoden auf Basis der Sammon-Transformation ermöglichen die intuitive grafische Darstellung der individuellen Pathologie und der Ausprägung der Heiserkeit. Zweites Ziel ist die Quantifizierung der Heiserkeit, die erstmals auch sprechbezogene Parameter in wenigen Maßzahlen abbildet und somit eine objektive klinische Bewertung darstellt. Die zu entwickelnde automatische Analyse ist die Grundlage für zukünftige telemedizinische Verfahren zur Verlaufskontrolle der Stimmrehabilitation. Zusätzlich dient die Analyse in der klinischen Praxis als äußerst hilfreiche, objektive Ergänzung zur bisherigen subjektiven Stimm- und Sprechbewertung. Das Verfahren ist ein weiterer wichtiger Schritt hin zur evidenzbasierten Diagnose im zukünftigen phoniatrischen Alltag. Startdatum 01.05.2012 Kontaktinformation PD Dr.-Ing. Tino Haderlein Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27872 +49 9131 303811 Beteiligte Wissenschaftler Prof. Dr.-Ing. Elmar Nöth Professur für Informatik (Mustererkennung) PD Dr. Tino Haderlein Medizinische Fakultät Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Prof. Dr. Gerhard Wellein Professur für Höchstleistungsrechnen Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Ghent University - Ghent (Gent), Belgien Enddatum 30.04.2014 Projektleitung Prof. Dr. Michael Döllinger Medizinische Fakultät 116 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Differentiated objective analysis of the speech quality of chronically hoarse patients Funders Else Kröner-Fresenius Foundation Acronym 2011_A167 Keywords Phoniatrics Abstract For differentiated diagnostics of functioning and evaluation of distorted voice (i.e. for chronic hoarseness), there are currently no validated objective approaches. Established methods evaluate voice quality only by processing sustained vowels. Important speech criteria, such as intelligibility, are not analyzed. This project serves for the development of adequate methods in the context of a cross-sectional study with 80 adult patients. The first topic is modeling clinical evaluation criteria by objectively obtained parameters. The analysis will be done text-based. Evaluation of speech quality will be performed by automatic speech recognition, prosodic analysis, phonemic, and phonological features. In this way, those phone classes will be identified which are specifically affected by the distortion. Mathematical visualization methods, such as the Sammon Transform, allow for intuitive graphical depiction of the individual impairment and its extent. The second topic is the quantification of hoarseness which will also include speech-related parameters for the first time. In this way, an objective clinical evaluation is created. The automatic analysis that will be developed in this project is the basis for future telemedical applications for the control of the progress of voice rehabilitation. Furthermore, this analysis will serve as objective addition to the established subjective voice and speech evaluation in clinical practice. The approach is another important step towards evidence-based diagnostics in Phoniatrics. Start Date 2012-05-01 Involved Coworkers Prof. Dr.-Ing. Elmar Nöth Professur für Informatik (Mustererkennung) PD Dr. Tino Haderlein Medizinische Fakultät Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Prof. Dr. Gerhard Wellein Professur für Höchstleistungsrechnen External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Ghent University - Ghent (Gent), Belgium End Date 2014-04-30 Project Leader Prof. Dr. Michael Döllinger Medizinische Fakultät Contact Information PD Dr.-Ing. Tino Haderlein Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27872 +49 9131 303811 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 117 Bioceramics for bone repair Förderer EU - 7. RP / People / Initial Training Networks (ITN) Acronym BIOBONE URL http://www.biobone-itn.eu Abstract Continuous advances in the treatment of damaged and diseased bone will lead to a strong demand for new treatments, and for the qualified professionals able to develop and implement them. Due to their unique properties, the use of ceramics for bone substitution and engineering is expanding fast. Ceramics are currently making inroads in high volume applications such as dental or orthopedic implants. However, much work is still needed for ceramics to reach their full potential. This work will demands new scientist and engineers with multidisciplinary backgrounds incorporating fields as diverse as materials science and engineering, orthopedics, tissue engineering, biology, chemistry and biomedical engineering.The ultimate objective of the BioBonenetwork is to train young researchers to fill this demand in the strategic area of bioceramics for bone repair.BioBone will provide a multidisciplinary training that will combine advanced tools and knowledge with academic and industrial experience. The goal is to form professionals that will play a pivotal role in pushing forward this highly competitive, knowledge-intense field for the coming decades. These professionals will allow Europe to reach and maintain a leading role in an area of healthcare with large economical implications. In order to achieve this goal the BioBone is based on three main principles: *A multidisciplinary approach integrating internationally recognized groups and companies working in different areas of research and development; *A comprehensive training itinerary that incorporates hands-on training through collaborative, multidisciplinary research projects with continuous education in workshops and meetings; *A coordinated effort between academic and industrial partners. Startdatum 01.03.2012 Externe Partner Imperial College London - London, Großbritannien (UK) Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) Barcelona, Spanien AO Research Institute - Davos, Schweiz University of Mons - Mons, Belgien CeramTec - Plochingen, Deutschland Noraker - Villeurbanne, Frankreich CERAM - Stoke-on-Trent, Staffordshire, Großbritannien (UK) Keramat - Santiago de Compostela, Spanien Enddatum 29.02.2016 Kontaktinformation Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 118 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Bioceramics for bone repair Funders EU - 7. RP / People / Initial Training Networks (ITN) Acronym BIOBONE URL http://www.biobone-itn.eu Abstract Continuous advances in the treatment of damaged and diseased bone will lead to a strong demand for new treatments, and for the qualified professionals able to develop and implement them. Due to their unique properties, the use of ceramics for bone substitution and engineering is expanding fast. Ceramics are currently making inroads in high volume applications such as dental or orthopedic implants. However, much work is still needed for ceramics to reach their full potential. This work will demands new scientist and engineers with multidisciplinary backgrounds incorporating fields as diverse as materials science and engineering, orthopedics, tissue engineering, biology, chemistry and biomedical engineering.The ultimate objective of the BioBonenetwork is to train young researchers to fill this demand in the strategic area of bioceramics for bone repair.BioBone will provide a multidisciplinary training that will combine advanced tools and knowledge with academic and industrial experience. The goal is to form professionals that will play a pivotal role in pushing forward this highly competitive, knowledge-intense field for the coming decades. These professionals will allow Europe to reach and maintain a leading role in an area of healthcare with large economical implications. In order to achieve this goal the BioBone is based on three main principles: *A multidisciplinary approach integrating internationally recognized groups and companies working in different areas of research and development; *A comprehensive training itinerary that incorporates hands-on training through collaborative, multidisciplinary research projects with continuous education in workshops and meetings; *A coordinated effort between academic and industrial partners. Start Date 2012-03-01 External Partners Imperial College London - London, United Kingdom Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) Barcelona, United Kingdom AO Research Institute - Davos, United Kingdom University of Mons - Mons, United Kingdom CeramTec - Plochingen, Germany Noraker - Villeurbanne, France CERAM - Stoke-on-Trent, Staffordshire, United Kingdom Keramat - Santiago de Compostela, Spain End Date 2016-02-29 Contact Information Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 119 Novel polymer-inorganic nanocomposite scaffolds Förderer Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD) Acronym DAAD PPP Griechenland Startdatum 01.01.2012 Enddatum 01.01.2013 Projektleitung Prof. Dr. Aldo Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Kontaktinformation Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 Externe Partner Aristotle University of Thessaloniki - Thessaloniki, Griechenland 120 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Novel polymer-inorganic nanocomposite scaffolds Funders German Academic Exchange Service (DAAD) [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 Acronym DAAD PPP Griechenland Abstract The objective of the proposed research is the synthesis and study of new biocompatible and biodegradable nanocomposites and their application in the preparation of appropriate scaffolds for bone tissue engineering. The project estimated duration is two years. During the first year a biocompatible and biodegradable aliphatic polyesters, poly(butylene succinate), prepared from renewable naturally derived monomers and will be used as the polymer matrix of choice. Furthermore, its copolymers with poly(propylene succinate), poly(butylene adipate) and poly(propylene adipate) will be studied. In order to increase the mechanical performance of the polymer, nanoparticles will be incorporated, in particular SiO2, hydroxyapatite and silica nanotubes, in situ during polycondensation procedure and corresponding nanocomposites will be prepared. Silica nanotubes are not available in the market and will be synthesised for the first time for the needs of this project. Furthermore, the application of the proposed polyesters as scaffolds for tissue engineering will be examined for the first time. Ensuing, in the second year chitosan scaffolds will be prepared and studied. For this reason in the present project derivate chitosan with 2-carboxybenzaldehyde will be synthesized via a Schiff reaction in order to form N-(2-Carboxybenzyl)chitosan (CBCS) polyelectrolyte. This derivative will be also cross-linked with glutaraldehyde leading to the formation of a pH-sensitive hydrogel. Nanoparticles, such as silica nanotubes and TiO2, will be added for the formation of nanocomposites through solvent evaporation. All the prepared materials will be characterized thoroughly, with special attention shown on their mechanical properties, microstructure, thermal properties, cytotoxicity and biodegradability and will be used for the preparation of 3D-porous scaffolds. Osteoblast cells will be cultured on the nanocomposite scaffolds for several days, and the cell growth and function will be analyzed. Start Date 2012-01-01 External Partners Aristotle University of Thessaloniki - Thessaloniki, Greece End Date 2013-01-01 Project Leader Prof. Dr. Aldo Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Contact Information Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91058 Erlangen Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 121 Erarbeitung technologischer Grundlagen für die spätere Entwicklung und Herstellung von optimierten phaken Intraokularlinsen Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym A-03 Schlüsselwörter Fertigungseffizienz, Implantierbare Kontaktlinse, Lasermaterialbearbeitung, Oberflächenmikrostrukturierung, Presbyopiekorrektur URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2918/244 Abstract Basierend auf bekannten technologischen Ergebnissen an phaken Intraokularlinsen sollen neue Technologien zur Behandlung der Presbyopie entwickelt werden. Im Mittelpunkt des Forschungsprojekts steht die Erarbeitung und Nutzung neuer Potenziale zur lasergestützten Herstellung phaker IOLs. Bestehende Fertigungsprozesse zur Herstellung (phaker) IOLs erfordern einen hohen zeitlichen und kostenintensiven Herstellungsprozess. Ansatz für eine lasergestützte Herstellung ist daher die Optimierung der Fertigungszeiten und des Werkzeugverschleißes mit dem Potenzial die Oberfläche mit einer Mikrostruktur zu versehen. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 31.12.2012 Kontaktinformation Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt Lehrstuhl für Photonische Technologien (LPT) Paul-Gordan-Str. 3, 91052 Erlangen [email protected] +49 9131 85-23456 +49 9131 85-23234 Externe Partner HumanOptics AG - Erlangen, Deutschland 122 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Working out a technical foundation for subsequent development and manufacture of optimized phakic intraocular lenses Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym A-03 Keywords Manufacturing efficiency, Implantable contact lenses, Laser material processing, Surface micromachining, Presbyopia correction URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2918/244 Abstract The objective here is to develop new technologies for treating presbyopia based on known technological results relating to phakic intraocular lenses. The research project is focusing on creating and utilizing new potential for the laser-aided manufacture of phakic IOLs. Existing processes for the manufacture of (phakic) IOLs are time consuming and cost-intensive. Laser-aided manufacturing should therefore be based on potentially giving the surface a microstructure to optimize production times and tool wear. Start Date 2010-07-01 End Date 2012-12-31 Contact Information Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt Lehrstuhl für Photonische Technologien (LPT) Paul-Gordan-Str. 3, 91052 Erlangen [email protected] +49 9131 85-23456 +49 9131 85-23234 External Partners HumanOptics AG - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 123 Glass and ceramic composites for high technology applications Förderer EU - 7. RP / People / Initial Training Networks (ITN) Acronym GlaCERCo URL http://www.glacerco.eu Startdatum 01.01.2011 Enddatum 01.01.2015 Kontaktinformation Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 Externe Partner Politecnico di Torino - Turin, Italien Centre National De La Recherche Scientifique (CNRS) Montpellier, Frankreich University of Padua - Padua, Italien Institute of Physics of Materials - Brünn (Brno), Tschechische Republik Materials Engineering Research Laboratory Limited (MERL) Hitchin, Herts, England Colorobbia Italia SpA - Montelupo Fiorentino (Firenze), Italien Nanoforce Technology Limited - London, Großbritannien nLIGHT Corporation - Lohja, Finnland Nuova Ompi - Padua, Italien 124 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Glass and ceramic composites for high technology applications Funders EU - 7. RP / People / Initial Training Networks (ITN) Acronym GlaCERCo URL http://www.glacerco.eu Abstract The aim of this project is to offer a multidisciplinary training in the field of high-tech glasses and composites, in tight contact with companies and universities within this consortium. Our scientific goals are to develop advanced knowledge on glass based materials and to develop innovative, cost-competitive, and environmentally acceptable materials and processing technologies. The inter/multi-disciplinary characteristic is guaranteed by the presence, within this consortium, of five academic partners and five companies, from six countries, having top class expertise in glass science and technology, modelling, design, characterization and commercialization of glass and composite based products.Beside, new high-tech glass-based materials (glasses, glass-ceramics, glass- and glass-ceramic composites and fibbers) are themselves an emerging supra-disciplinary field: expertise on these new materials bring competitiveness in strategic fields as medicine (bioactive glasses as bone replacement and drug delivery systems), telecommunications (glass devices for broad-band applications), photonics (glass based photonic sensors), clean energy (Solid Oxide Fuel Cells glass sealants), waste management (vitrification and re-use of wastes), The scientific quality of the research programme is guaranteed by the quality of the academic and industrial partners, as well as from their proven success stories in previous EU projects participation and international ranking.The originality of the research programme is to be seen in the supra-disciplinary approach to new glassbased materials and their applications: recruited researchers can benefit of a complete set of equipments and expertise able to develop advanced knowledge in highly strategic fields for EU, such as medicine, telecommunications, photonics, clean energy production and waste management. Start Date 2011-01-01 Contact Information Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 External Partners Politecnico di Torino - Turin, Italy Centre National De La Recherche Scientifique (CNRS) Montpellier, France University of Padua - Padua, Italy Institute of Physics of Materials - Brünn (Brno), Czech Republic Materials Engineering Research Laboratory Limited (MERL) Hitchin, Herts, United Kingdom (UK) Colorobbia Italia SpA - Montelupo Fiorentino (Firenze), Italy Nanoforce Technology Limited - London, United Kingdom (UK) nLIGHT Corporation - Lohja, Finland Nuova Ompi - Padua, Italy End Date 2015-01-01 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 125 Kurzpulslasersystem zur Behandlung der altersbedingten Makuladegeneration Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym A-05 Schlüsselwörter Kurzpulslasersystem, Altersbedingte Makuladegeneration, Augenheilkunde, Patientengerecht, Medikamentenunabhängig URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2919/244 Abstract Entwicklung eines Laserverfahrens (frequenzverdoppelter Nd:YAG Festkörperlaser) zur Behandlung der Pathologischen Veränderungen im retinalen Pigmentepithel bei der altersbedingten Makuladegeneration. Das zu entwickelnde Produkt bietet erstmals eine Behandlungsoption für die frühe Form der altersbedingten Makuladegeneration, die progredient im Alter zu einem Verlust des zentralen Sehens und somit der Lesefähigkeit führt. In Deutschland alleine ist für diese Indikation ein Markt für bis zu 3.000.000 Personen einmalig zu erwarten. Ziel ist es ein System zu entwickeln, das gegenüber den existierenden Systemen entscheidende Vorteile aufweist. Damit könnte über den jetzigen Stand der Technik hinaus, welcher darauf basiert, dass in einem aufwendigen und teuren Verfahren ein Farbstoff über den Blutkreislauf in den Patienten injiziert wird und danach der Augenhintergrund mit einem auf den Farbstoff abgestimmten Laserlicht bestrahlt wird, ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, welche auch die Behandlung der trockenen Form der AMD ermöglicht, die mit der Anreicherung des Farbstoffs in den Blutgefässen nicht behandelbar ist. Das System soll die Applikation kurzer Laserpulse im Mikrosekundenbereich ermöglichen, welche eine thermische Schädigung der Netzhaut minimieren Startdatum 01.07.2010 Enddatum 30.06.2013 Kontaktinformation Prof. Dr. Christian Y. Mardin Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34491 +49 9131 85-36401 Externe Partner A.R.C. Laser GmbH - Nürnberg, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland 126 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Short puls laser system for treating age-related macula degeneration Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym A-05 Keywords Short puls laser system, age-related macula degeneration, Ophthalmology, Patient oriented, Medication-independent URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2919/244 Abstract Developing a laser procedure (frequency-doubled Nd:YAG solid-state lasers) for treating pathological changes in the retinal pigment epithelium in connection with age-related macula degeneration. For the first time ever, the product to be developed will provide a treatment option for the early form of age-related macula degeneration, which progressively leads to a loss of central vision and, with it, the ability to read. In Germany alone, a one-off market for up to 3,000,000 people can be expected for this indication. The goal is to develop a system that has decisive advantages over existing systems. The current stateof-the-art is based on an elaborate and expensive procedure for injecting the patient with a dye via the bloodstream and then firing a laser light adjusted to the dye at the ocular fundus. However, beyond this, the project could lead to a procedure that enables treatment of the dry form of AMD, which cannot be treated by enriching the dye in the blood vessels. The system should enable the application of short laser pulses in the microsecond range; these minimize thermal damage to the retina. Start Date 2010-07-01 End Date 2013-06-30 Contact Information Prof. Dr. Christian Y. Mardin Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34491 +49 9131 85-36401 External Partners A.R.C. Laser GmbH - Nürnberg, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 127 Semisynthetisches Hornhautsubstrat zur Rekonstruktion und Regeneration der Augenoberfläche Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym A-06 Externe Partner RESORBA Wundversorgung GmbH & Co. KG - Nürnberg, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Schlüsselwörter Cornea, Augenheilkunde, Biomatrix, Hornhautulzera, Kollagen URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2920/244 Abstract Es gibt eine große Anzahl Patienten, die an Hornhauterkrankungen leiden, die zu oberflächlichen Wundheilungsstörungen mit Trübung von Hornhautvorderfläche (Hornhautepithel) und/ oder Hornhautstroma führen. Der Bedarf an Materialien zur Deckung solcher Hornhautoberflächendefekte ist hoch. Ziel des Versuchsvorhabens ist die Entwicklung sowie experimentelle und klinische Erprobung unterschiedlicher semisynthetischer Biomatrices auf Kollagenbasis zur krankheitsindividuellen Behandlung von Defekten der Augenoberfläche. Im Rahmen der Entwicklung sollen verschiedene Varianten einer Biomatrix aus equinem Kollagen hergestellt werden. Diese Biomatrices werden im Erprobungsteil hinsichtlich der Eigenschaften Festigkeit, Transparenz, Quellungsverhalten, Biokompatibilität im Sinne von Induktion von Entzündungsreaktionen und Gefäßwachstum, Einfluss auf Migration des Hornhautepithels, Invasion von Keratozyten und Nerven sowie Resorptions- und Abbaugeschwindigkeit untersucht. Die Untersuchungen werden zunächst in Kulturen aus Hornhautepithelzellen durchgeführt, in denen die Biomatrices als Wachstumsunterlage dienen. Hieran schließen sich tierexperimentelle Untersuchungen an, bei denen die Biomatrices in Kaninchenhornhäute implantiert werden. Eine Beobachtungsstudie am Menschen soll Aufschluss über krankheitsindividuelle Erfordernisse an die Biomatrices geben. Startdatum 01.10.2010 Enddatum 31.03.2013 Kontaktinformation PD Dr. Björn Bachmann Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-33001 +49 9131 85-36401 128 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Semi-synthetic corneal substrate for reconstructing and regenerating the surface of the eye External Partners RESORBA Wundversorgung GmbH & Co. KG - Nürnberg, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym A-06 Keywords Cornea, Ophthalmology, Biomatrix, Corneal ulceration, Collagenics URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2920/244 Abstract There is a large number of patients suffering from corneal diseases that lead to superficial wound healing impairment with opacity of the corneal epithelium and/or corneal stroma. There is a high demand for materials to cover such corneal surface defects. The objective of this experimental project is to develop various semi-synthetic biomatrices based on collagen for the individual treatment of various types of eye surface defects, and to conduct subsequent experimental and clinical trials. Development will include the production of variants of a biomatrix made of equine collagen. During the trials, these biomatrices will be examined in terms of strength, transparency, swelling properties, bio-compatibility with respect to the induction of inflammation reactions and blood vessel growth, influence on migration of the corneal epithelium, invasion of keratinocytes and nerves, as well as resorption and degradation. The examinations will first be conducted in corneal epithelium cell cultures, in which the biomatrices serve as growth substrates. These will be followed by animal experiments in which the biomatrices will be implanted in the corneas of rabbits. An observation study on humans should then supply information on the requirements placed on the biomatrices in terms of individual illnesses. Start Date 2010-10-01 End Date 2013-03-31 Contact Information PD Dr. Björn Bachmann Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-33001 +49 9131 85-36401 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 129 Untersuchungen zur Herstellung von keramischmetallischen Komplettimplantaten für die Dentalchirurgie im Pulverspritzguss „Komplettimplantat“ Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym T-07 Schlüsselwörter Dentalimplantat, Implantologie, Komplettimplantat, Keramikspritzguss, Pulverspritzguss, Metallspritzguss URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2914/244 Abstract Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines besonders wirtschaftlichen auf dem Pulver spritzguss basierenden Herstellungsverfahrens zur Fertigung einteiliger Komplettimplantate für die Dentalchirurgie. Dabei sollen die Vorteile des einteiligen Implantates mit einer sofortigen Belastbarkeit durch ein den mechanischen und medizinischen Anforderungen angepasstes paraboles Außendesign, spezieller Oberflächenstrukturierung durch Mikrogrooves und die unterschiedlichen Materialeigenschaften von Titan und Zirkonoxid kombiniert werden. So stellt Titan das ideale Material für die Implantation in den Knochen dar, da Titanoxid über Wasserstoffbrückenbindungen direkt Proteine an die Oberfläche binden kann und der Elastizitätsmodul von Titan dem E-Modul des Knochens am nächsten kommt. Zirkonoxid dagegen ist im Gingivabereich ideal wegen der dem Zahnschmelz ähnlichen Farbe und den guten Einheileigenschaften im Bereich der Gingiva. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 30.06.2013 Kontaktinformation Susanne Messingschlager Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT) Am Weichselgarten 9, 91058 Erlangen-Tennenlohe [email protected] +49 9131 85-29713 +49 9131 85-29709 Beteiligte Wissenschaftler Susanne Messingschlager Lehrstuhl für Kunststofftechnik Katharina Horke Zentralinstitut für Neue Materialien und Prozesstechnik Externe Partner Oechsler AG - Ansbach, Deutschland 130 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Examinations into the manufacture of ceramic-metallic complete implants for dental surgery in powder injection molding - “complete implant” Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym T-07 Keywords Dental implant, Implantology, Complete implant, Ceramic injection moulding, Powder injection molding, Metal injection molding URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2914/244 Abstract The aim of this project is to develop a particularly efficient manufacturing process based on powder injection molding to produce one-piece complete implants for dental surgery. The intention is to combine the advantages of a one-piece implant with immediate loading thanks to an exterior parabolic design adapted to mechanical and medical requirements, and with special surface structuring based on micro-grooves and the differing material properties of titanium and zirconium oxide. Titanium is the ideal material for implantation into bone as titanium oxide can directly bind proteins on the surface by means of hydrogen bonds, and the elasticity modulus of titanium comes closest to that of bone. Zirconium oxide, on the other hand, is ideal in the gingival area, as its color is similar to that of dental enamel and it fuses well with the gingiva. Start Date 2010-07-01 End Date 2013-06-30 Contact Information Susanne Messingschlager Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT) Am Weichselgarten 9, 91058 Erlangen-Tennenlohe [email protected] +49 9131 85-29713 +49 9131 85-29709 Involved Coworkers Susanne Messingschlager Lehrstuhl für Kunststofftechnik Katharina Horke Zentralinstitut für Neue Materialien und Prozesstechnik External Partners Oechsler AG - Ansbach, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 131 Bioactive highly porous and injectable scaffolds controlling stem cell recruitment, proliferation and differentiation and enabling angiogenesis for cardiovascular engineered tissues Förderer Anderer Mittelgeber Acronym BIOSCENT URL http://www.inspiralia-delivery.eu/fp7bioscent_eu Abstract Congenital and acquired diseases of the heart such as heart valve degradation, great artery dysfunction and coronary artery blockage are the leading causes of morbidity and mortality in the developed countries today.A large fraction of the total costs that the EU spends on health care can be attributed to tissue loss or organ failure, especially with accumulating costs from heart damage and heart failure. These costs are not only of monetary value, but more importantly, of value in human life and quality of life. Successful treatment of cardiovascular disease is limited in many situations by the lack of suitable autologous tissue to restore injured cardiac muscle and heart valves or to serve as vascular conduits to replace or bypass diseased vessel. In cases in which autologous material is lacking, synthetic graft material may be used. However, compared with native tissue, the performance of synthetic material often pales as a tissue replacement. Thus, there has been in recent years an urgent demand for new methods to repair and replace damaged cardiac tissue. Tissue engineering has been proposed as a solution to these problems by replacing tissue or organ function with constructs that contain specific populations of living cells.The progress toward development of individual cardiac components to date has been quite encouraging, although significant advances must be made before these will achieve routine clinical use. Many of the advances that are required are in scaffold technology: improved biocompatibility and mechanical properties, better control over scaffold ultrastructures, development of novel bioactive biomaterials that control cell adhesion and behaviour and materials that can sense and respond to their biological environment. Further experiments are also needed to obtain a cell source specific for the cardiovascular application and optimal culture conditions for new cardiovascular tissue formation in vitro. Successful collaboration throughout the EU among the fields of polymer chemistry, engineering, cell biology, vascular biology, cardiovascular surgery and clinical cardiology is necessary to bring this approach to clinical reality.The project is intended to develop biomaterials able to stimulate highly precise reactions with proteins and cells at the molecular level. Such materials will provide the scientific foundation for molecular design of scaffolds that could be seeded with cells in vitro for subsequent implantation or specifically attract 132 endogenous functional cells in vivo. The key concept is that the scaffold will contain specific chemical and structural information that will control tissue formation, in a manner analogous to cell-cell and cell-extracellular matrix communication and patterning during embryological development. Startdatum 01.01.2009 Enddatum 01.01.2013 Kontaktinformation Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 Externe Partner Academy of Sciences of the Czech Republic - Prag, Tschechische Republik Romanian Academy - Bukarest (Bucharest), Rumänien University of Manchester - Manchester, Großbritannien (UK) Hannover Medical School (MHH) - Hannover, Deutschland University of Parma - Parma, Italien Cambridge Research Biochemicals (CRB) - Billingham, Cleveland, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Bioactive highly porous and injectable scaffolds controlling stem cell recruitment, proliferation and differentiation and enabling angiogenesis for cardiovascular engineered tissues Funders Not named endogenous functional cells in vivo. The key concept is that the scaffold will contain specific chemical and structural information that will control tissue formation, in a manner analogous to cell-cell and cell-extracellular matrix communication and patterning during embryological development. Acronym BIOSCENT URL http://www.inspiralia-delivery.eu/fp7bioscent_eu Abstract Congenital and acquired diseases of the heart such as heart valve degradation, great artery dysfunction and coronary artery blockage are the leading causes of morbidity and mortality in the developed countries today.A large fraction of the total costs that the EU spends on health care can be attributed to tissue loss or organ failure, especially with accumulating costs from heart damage and heart failure. These costs are not only of monetary value, but more importantly, of value in human life and quality of life. Successful treatment of cardiovascular disease is limited in many situations by the lack of suitable autologous tissue to restore injured cardiac muscle and heart valves or to serve as vascular conduits to replace or bypass diseased vessel. In cases in which autologous material is lacking, synthetic graft material may be used. However, compared with native tissue, the performance of synthetic material often pales as a tissue replacement. Thus, there has been in recent years an urgent demand for new methods to repair and replace damaged cardiac tissue. Tissue engineering has been proposed as a solution to these problems by replacing tissue or organ function with constructs that contain specific populations of living cells.The progress toward development of individual cardiac components to date has been quite encouraging, although significant advances must be made before these will achieve routine clinical use. Many of the advances that are required are in scaffold technology: improved biocompatibility and mechanical properties, better control over scaffold ultrastructures, development of novel bioactive biomaterials that control cell adhesion and behaviour and materials that can sense and respond to their biological environment. Further experiments are also needed to obtain a cell source specific for the cardiovascular application and optimal culture conditions for new cardiovascular tissue formation in vitro. Successful collaboration throughout the EU among the fields of polymer chemistry, engineering, cell biology, vascular biology, cardiovascular surgery and clinical cardiology is necessary to bring this approach to clinical reality.The project is intended to develop biomaterials able to stimulate highly precise reactions with proteins and cells at the molecular level. Such materials will provide the scientific foundation for molecular design of scaffolds that could be seeded with cells in vitro for subsequent implantation or specifically attract Start Date 2009-01-01 End Date 2013-01-01 Contact Information Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) Cauerstr. 6, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28601 +49 9131 85-28602 External Partners Academy of Sciences of the Czech Republic - Prag, Czech Republic Romanian Academy - Bukarest (Bucharest), Romania University of Manchester - Manchester, United Kingdom (UK) Hannover Medical School (MHH) - Hannover, Germany University of Parma - Parma, Italy Cambridge Research Biochemicals (CRB) - Billingham, Cleveland, United States of America (USA) Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 133 134 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Maßnahmen am Arbeitsplatz Workplace Interventions Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 135 Qualitätssicherung von medizinischen Röntgenanlagen mit einem neuartigen spektroskopischen Pixeldetektor Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym BD-15 Schlüsselwörter Pixeldetektor URL https://www.medical-valley-emn.de/node/4570/245 Abstract Im Rahmen dieses Vorhabens sollen ein tieferes Verständnis für den Einsetz von spektroskopischen Pixeldetektoren in klinischen radiologischen Umgebungen erarbeitet werden. Ziel ist die Evaluierung von verschiedenen Versuchsmustern, sowie die Untersuchung von verschiedenen Filtergeometrien und -materialien für deren Eignung in einem solchen Messsystem. Herausforderungen sind dabei die hohen Strahlendosen und Dosisleistungen, sowie die große Anzahl der Einstellmöglichkeiten von neuen Röntgenanlagen. Startdatum 01.11.2012 Enddatum 30.04.2015 Kontaktinformation Dr. Thilo Michel Erlangen Centre for Astroparticle Physics Erwin-Rommel-Str. 1, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27121 +49 9131 15249 Externe Partner IBA-Dosimetry GmbH - Schwarzenbruck, Deutschland 136 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Quality assurance of medical X-ray systems with a novel spectroscopic pixel detector Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym BD-15 Keywords Pixel detector URL https://www.medical-valley-emn.de/node/4570/245 Abstract This project is to provide a deeper understanding of the use of spectroscopic pixel detectors in clinical radiology environments. Its aim is the evaluation of different prototypes and the examination of different filter geometries and materials with respect to their suitability in such a measuring system. The key challenges here are the high radiation doses and dose rates as well as the great number of possible settings in new X-ray systems. Start Date 2012-11-01 End Date 2015-04-30 Contact Information Dr. Thilo Michel Erlangen Centre for Astroparticle Physics Erwin-Rommel-Str. 1, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27121 +49 9131 15249 External Partners IBA-Dosimetry GmbH - Schwarzenbruck, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 137 Standardisierung der Akquisition und des Postprocessing der cerebralen MR Perfusion Förderer Industrie Acronym SAPP (Standardization of Acquisition and Post-processing MRI Perfusion techniques) Schlüsselwörter Cerebrale Magnetresonanz-Perfusion, Kontrastmittel, Gadobutrol, Zentrales Nervensystem (ZNS), multimodale Bildgebung URL http://www.neuroradiologie.uk-erlangen.de/e1846/e777/ index_ger.html Abstract Aktuell limitieren inhomogene Messprotokolle und kleine Fallzahlen der publizierten Studien die breitere Anwendung der cerebrale MR Perfusion. Hierzu wurde in Kooperation mit der Bayer AG und vier internationalen Zentren (Mailand/Italien, Upsala/Schweden, Ontario/Canada und Los Angeles USA) eine prospektive geblindete Cross-over Multizenterstudie aufgelegt. Unter der Federführung der Abteilung für Neuroradiologie am Universitätsklinikum Erlangen-Nürnberg konnte ein optimiertes, standardisiertes MR-Messprotokoll etabliert werden. Dieses dient nun als Grundlage zur Generierung eines großen homogenen Datenpools, der in einem nächsten Schritt hinsichtlich technischer und radiologischer Indizes evaluiert und schließlich mit klinischen Surrogatparametern korreliert werden soll. Startdatum 01.08.2012 Enddatum 31.12.2013 Projektleitung Prof. Dr. Arnd Dörfler Neuroradiologische Abteilung im Radiologischen Institut Kontaktinformation Prof. Dr. Arnd Dörfler Neuroradiologische Abteilung, Universitätsklinikum Erlangen Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34326 +49 9131 85-36179 Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Ottawa Hospital - Ottawa, Kanada Uppsala University Hospital - Uppsala, Schweden University of Southern California (USC) - Los Angeles, CA, Deutschland 138 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Standardization of acquisition and post-processing MRI perfusion techniques Funders Industry Acronym SAPP (Standardization of Acquisition and Post-processing MRI Perfusion techniques) Keywords Cerebral magnetic resonance perfusion, Contrast material, Gadobutrol, Central nervous system (CNS), Multimodale imaging URL http://www.neuroradiologie.uk-erlangen.de/e1846/e777/ index_ger.html Abstract Broad clinical application of cerebral MR perfusion is limited due to heterogeneous MR protocols used in the investigations published to data and limited size of study collectives. Therefore an international prospective blinded cross over multicenter trial was designed in cooperation with Bayer AG und four international Centers (Mailand/Italy, Upsala/Sweden, Ontario/ Canada und Los Angeles USA). In a first step the research team lead by the department of Neuroradiology at the university Erlangen-Nuremberg developed a standardized MR-perfusion protocol. In the next step a large database will be generated based on such parameters. Such data will then be investigated by means of technical and radiological parameters and clinical outcome. Start Date 2012-08-01 End Date 2013-12-31 Project Leader Prof. Dr. Arnd Dörfler Neuroradiologische Abteilung im Radiologischen Institut Contact Information Prof. Dr. Arnd Dörfler Neuroradiologische Abteilung, Universitätsklinikum Erlangen Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34326 +49 9131 85-36179 External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Ottawa Hospital - Ottawa, Canada Uppsala University Hospital - Uppsala, Sweden University of Southern California (USC) - Los Angeles, CA, United States of America (USA) Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 139 Datenqualität und Innovationsfähigkeit von Medizinprodukten Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym H-04 Publikationen Beitrag bei einer Tagung Held, J / Endler, G / Baumgärtel, P / Lenz, R (2012): Verbesserte Integration von Medizintechnik durch Testdatenqualität. URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2923/244 Held, J / Lenz, R (2012): Towards measuring test data quality. Abstract Die Integration von Medizinprodukten in die realen Abläufe und Arbeitsprozesse einer Produktivumgebung ist sowohl für Hersteller wie auch Betreiber eine schwierige, zeit- und kostenintensive Aufgabe. Trotz Standardisierung von DICOM und HL7 bereitet die Integration von Softwarekomponenten und Medizinprodukten in ein Krankenhausinformationssystem wegen fehlender geeigneter Validierungsumgebungen immer noch einen erheblichen Aufwand. Gegenstand des Projekts ist die Erstellung einer generischen Testumgebung für Medizinprodukte und einer Methodik zur systematischen Generierung geeigneter Testdaten. Wissenschaftliches Ziel ist die Verbesserung der Methoden zur Integration von datenverarbeitenden Komponenten in den spezifischen Kontext eines Informationssystems. Darüber hinaus ist ein wichtiges Ziel die Erarbeitung von Methoden zur Optimierung der Datenqualität in Informationssystemen aber auch zum Umgang mit Daten minderer Qualität. Mit Hilfe von Modellen der Zielumgebung soll das Anforderungsprofil an neu zu entwickelnden Komponenten verbessert werden. Die Integrierbarkeit der Komponenten soll insbesondere dadurch verbessert werden, dass aus den Modellen bessere, realitätsnähere Testdaten abgeleitet werden können. Gleichzeitig sollen die Modelle helfen, unzureichende Datenqualität in der Zielumgebung frühzeitig zu erkennen, um die Integration gezielt vorbereiten zu können. Startdatum 01.11.2011 Enddatum 31.12.2013 Kontaktinformation Hans-Werner Mürbeth sepp.med GmbH Gewerbering 9, 91341 Röttenbach [email protected] +49 9195 931236 Beteiligte Wissenschaftler Dr.-Ing. Kurt Höller Zentralinstitut für Medizintechnik Externe Partner sepp.med GmbH - Röttenbach, Deutschland 140 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Data quality and innovative capability of medical products Publications Funders BMBF / Leading Edge Cluster Conference Contribution Acronym H-04 Held, J / Endler, G / Baumgärtel, P / Lenz, R (2012): Verbesserte Integration von Medizintechnik durch Testdatenqualität. URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2923/244 Held, J / Lenz, R (2012): Towards measuring test data quality. Abstract The integration of medical products into the actual workflows and working processes of a productive environment is a difficult, time-consuming and cost-intensive task for both manufacturers and operators. Despite the standardization of DICOM and HL7, the integration of software components and medical products into a hospital information system still represents a huge task, owing to a lack of appropriate validation environments. The objective of this project is to create a generic test environment for medical products and a method of systematic generation of appropriate test data. The scientific aim is to improve methods for integrating data-processing components into the specific context of an information system. A further important goal is to come up with methods of optimizing data quality in information systems, as well as find methods of dealing with poor quality data. With the aid of models of the target environment, the aim is to improve the requirements profile for components in the pre-development stage. With better, more realistic test data being derived from the models, the result should be improved component integration capability. At the same time, the models should help to identify inadequate data quality in the target environment at an early stage, thus enabling targeted integration preparation. Start Date 2011-11-01 End Date 2013-12-31 Contact Information Hans-Werner Mürbeth sepp.med GmbH Gewerbering 9, 91341 Röttenbach [email protected] +49 9195 931236 Involved Coworkers Dr.-Ing. Kurt Höller Zentralinstitut für Medizintechnik External Partners sepp.med GmbH - Röttenbach, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 141 Assistenzsysteme für die Produktion und für Medizinnahe Anwendungen (AsProMed) Förderer Bayerische Forschungsstiftung Acronym AsProMed Schlüsselwörter Kollisionsvermeidung, Automatische Bahnplanung, RoboterAssistenzsystem, Objekterkennung Abstract Das Forschungsprojekt AsProMed hat die Entwicklung von roboterbasierten Assistenzsystemen für verschiedene Bereiche der Produktion und für medizinnahe Anwendungen zum Ziel. Gesundheitlich vorgeschädigte bzw. leistungsgewandelte Personen sollen schneller wieder in den Beruf eingegliedert, leistungsgeminderte Personen ins Erwerbsleben integriert sowie arbeitsbedingte Erkrankungen durch eine Reduzierung von körperlichen Belastungen vermieden werden. Im Teilprojekt „Kollisionvermeidung” entwickelt der Lehrstuhl FAPS Strategien zur automatischen Bahnplanung und Kollisionsvermeidung des eingesetzten Roboterassistenten auf Basis einer Arbeitsraumerfassung und Objekterkennung mittels der 3D-PMD-Kameratechnologie. Startdatum 01.04.2010 Enddatum 31.03.2013 Laufzeitverlängerung 30.06.2013 Kontaktinformation Dr.-Ing. Christian Ziegler Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) Egerlandstr. 7-9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28783 +49 9131 302528 Beteiligte Wissenschaftler Christina Ramer Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik Dr.-Ing. Christian Ziegler Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik Externe Partner Julius Maximilian University of Würzburg - Würzburg, Deutschland University of Passau - Passau, Deutschland Reis Robotics - Obernburg am Main, Deutschland Diakonie Neuendettelsau - Neuendettelsau, Deutschland Sensorik-Bayern GmbH - Regensburg, Deutschland 142 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Assistence system for Production and Medicine near applications (AsProMed) Funders Bavarian Research Foundation Acronym AsProMed Keywords Collision avoidance, Automatic path planning, Robot-assisted system, Object recognition Abstract The research project AsProMed aims at developing robot based assistance systems for different tasks in the production environment and for medicine near applications. People with health damages should be rehabilitated faster, impaired workers should be integrated into employment as well as physical impairment caused by work tasks should be avoided by the reduction of operational demands. In the subproject “collision avoidance” the institute FAPS develops strategies for automatic path planning and collision avoidance of the deployed robot assistant by means of work space surveillance and object detection using the 3D PMD camera technology. Start Date 2010-04-01 End Date 2013-03-31 Extension Date 2013-06-30 Contact Information Dr.-Ing. Christian Ziegler Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) Egerlandstr. 7-9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28783 +49 9131 302528 Involved Coworkers Christina Ramer Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik Dr.-Ing. Christian Ziegler Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik External Partners Julius Maximilian University of Würzburg - Würzburg, Germany University of Passau - Passau, Germany Reis Robotics - Obernburg am Main, Germany Diakonie Neuendettelsau - Neuendettelsau, Germany Sensorik-Bayern GmbH - Regensburg, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 143 Echtzeit-ERP-System für Medizinische Versorgungszentren (MVZ) und Praxisverbünde Förderer BMBF / Spitzencluster beteiligten Ärzten eine verbesserte Behandlungsqualität für den Patienten garantiert. Acronym H-02 Startdatum 01.07.2010 Schlüsselwörter E-Gesundheit, Ärztliche Kooperation, Gesundheitswesen, Praxisverwaltungssystem, Healthcare-IT, Integrierte Versorgung Kontaktinformation Chantal Peter Astrum IT GmbH Am Wolfsmantel 46, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 9408225 URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2922/244 Abstract ASTRUM IT entwickelt im Rahmen des Spitzenclusters Medical Valley eine Kommunikationsplattform zur Unterstützung von niedergelassenen Ärzten. Auf diese Plattform können Anwendungen aufsetzen, die verschiedene Anforderungen von niedergelassenen Ärzten adressieren. Im Bereich der niedergelassenen Ärzte in Deutschland besteht ein erheblicher Bedarf an praxisübergreifender Zusammenarbeit. Krankheitsbilder werden komplexer, die steigende Sub-Spezialisierung der Ärzteschaft erhöht diesen Bedarf weiter. Der Gesetzgeber hat mit der Einführung von Medizinischen Versorgungszentren und der Möglichkeit von Sonderverträgen (z.B. zur Integrierten Versorgung) gezeigt, dass ärztliche Kooperationen die Zukunft sind. Zur Kooperation notwendig ist der Austausch von Informationen. Dies können betriebswirtschaftliche Informationen sein, um ein standortübergreifendes Controlling durchzuführen, oder auch patientenbezogene Informationen, um eine optimale und integrierte Behandlung für den Patienten zu gewährleisten. Durch den Austausch patientenbezogener Daten kann der Patient hochwertiger versorgt werden. Die Umsetzung z.B. eines verbundübergreifenden Terminmanagements hat wesentlich kürzere Wartezeiten auf einen Termin und weniger Koordinationsaufwand für den Patienten zur Folge. Dieser Bedarf der elektronischen Kommunikation kann zurzeit mangels elektronischer Datenaustauschformate nicht gedeckt werden. Dass sich die Hersteller der Primärsysteme (Praxisverwaltungssysteme) auf einheitliche Datenaustauschformate einigen, ist nicht absehbar. Im Rahmen des Forschungsprojektes MEDITALK wird ASTRUM IT diese Kommunikationsplattform umsetzen. Die Plattform wird die Informationen aus den verschiedenen Standorten zusammenführen und an zentraler Stelle speichern. Exemplarisch werden zwei auf der Plattform aufsetzende Anwendungen entwickelt. Zum einen ein Controlling-Cockpit, mit dem ein Praxismanager tagesaktuelle Kennzahlen einsehen kann, um damit große Praxisverbünde qualitativ und betriebswirtschaftlich zu führen. Zum anderen ein Behandlungspfadmanagement, das durch eine gezielte Steuerung der Ärzte sowie den Austausch patientenbezogener Daten zwischen den 144 Enddatum 30.06.2013 Externe Partner Astrum IT GmbH - Erlangen, Deutschland Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Real-time ERP system for medical care centers (MCCs) and amalgamated medical practices Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym H-02 Keywords E-Health, Medical cooperation, Healthcare, Practice management systems, Healthcare-IT, Integrated health care Contact Information Chantal Peter Astrum IT GmbH Am Wolfsmantel 46, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 9408225 External Partners Astrum IT GmbH - Erlangen, Germany URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2922/244 Abstract Within the framework of the Medical Valley leading edge cluster, ASTRUM IT is developing a communication platform to support practicing physicians. This platform can house applications that address a variety of needs experienced by medical practices. In Germany, there is a considerable demand for cross-practice collaboration. Clinical disease patterns are becoming ever more complex; growing sub-specialization within the medical profession is boosting demand even further. With the introduction of medical care centers and the possibility of special contracts (e.g. for integrated care), legislators have shown that the future lies in cooperation across specialist groups. Exchange of information is a prerequisite for cooperation. The information concerned may be business information to allow cross-location controlling, or patient-related information to ensure optimal and integrated treatment. The exchange of patient-related information means that the patient receives a higher quality of care. For the patient, the implementation of, for example, appointment management across amalgamated practices will lead to much shorter waiting times and less need for coordination. At present, this need for electronic communication cannot be covered due to a lack of data exchange formats. There is no immediate prospect of manufacturers of primary systems (practice management systems) agreeing on uniform data exchange formats. Within the framework of the MEDITALK project, ASTRUM IT will realize such a communication platform. The platform will collate information from various locations and store it centrally. Two applications on the platform are currently being developed as examples. One the one hand, there is a controlling cockpit with which practice managers can see the latest indicators updated on a daily basis, enabling them to manage the quality and business administration side of large amalgamated practices. On the other hand, there is a treatment path management system that guarantees enhanced treatment quality for patients by means of targeted management of doctors and the exchange of patient-related data. Start Date 2010-07-01 End Date 2013-06-30 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 145 FOR 894: Strömungsphysikalische Grundlagen der menschlichen Stimmgebung Förderer DFG / Forschergruppe (FOR) Acronym DFG FOR 894/1-2 Schlüsselwörter Numerik, Modellierung, Optimierung, Phoniatrie URL http://for894.forschung.uni-erlangen.de/for894_2/index.php Abstract Die Deutsche Forschungsgesellschaft DFG fördert seit 2008 die interdisziplinär arbeitende Forschergruppe FOR894 in Erlangen mit ihrem Forschungsthema “Strömungsphysikalische Grundlagen der menschlichen Stimmgebung”. Die Gruppe besteht aus sieben Teilprojekten und ist derzeit im zweiten Forschungsabschnitt. Der Forschungsschwerpunkt liegt in der Untersuchung der dynamischen Strömungsformen und der 3D-Gewebeschwingung der Stimmlippen (umgangssprachlich Stimmbänder). Es soll ein verbessertes physikalisches Verständnis der periodischen und rauschbehafteten Anteile in der Stimmbildung erreicht werden. Die Erkenntnisse sollen außerdem die Stimmlippenbewegung und das daraus resultierende akustische Signal erklären und somit für unterschiedliche Randbedingungen voraussagbar machen. Solche Ergebnisse würden es erlauben, phonochirurgische Eingriffe und konservative Behandlungen so zu planen, dass die Stimmlippendynamik und somit das primäre Stimmsignal als auch seine Modulation im Vokaltrakt in möglichst vorhersagbarer Weise beeinflusst wird. Startdatum 01.01.2008 Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland University of California Los Angeles (UCLA) - Los Angeles, CA, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Massachusetts General Hospital - Boston, MA, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Brigham Young University - Provo, UT, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Korea University - Seoul, Südkorea Palacky University Olomouc - Olomouc (Olmütz), Tschechische Republik Louisiana State University - Baton Rouge, LA, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Indiana University - Bloomington, IN, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Enddatum 31.12.2012 Laufzeitverlängerung 31.12.2013 Kontaktinformation Prof. Dr.-Ing Michael Döllinger Phoniatrie und Pädaudiologie Bohlenplatz 21, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-33814 +49 9131 85-39272 Beteiligte Wissenschaftler Georg Luegmair Phoniatrische und Pädaudiologische Abteilung in der HalsNasen-Ohren-Klinik 146 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 FOR 894: Fluid mechanical basis of the human voice Funders DFG / Research Unit (FOR) Acronym DFG FOR 894/1-2 Keywords Numerics, Modeling, Optimization, Phoniatrics URL http://for894.forschung.uni-erlangen.de/for894_2/index.php Abstract Since 2008, the German Research Foundation “Deutsche Forschungsgemeinschaft” supports a highly interdisciplinary voice research group in Erlangen, called DFG FOR894 with its research topic “Fluid Mechanical Basis of the Human Voice”. The group consists of seven subprojects and is currently in the second project phase. The main research interest is the effect of the dynamic fluid-structures and 3D-tissue-oscillation of the vocal folds. We aim for a better physical understanding of the periodic and noisy parts of phonation. The findings are supposed to explain the motion of the vocal folds and its resulting acoustic signal and thus enable a prediction of the acoustic signal for different boundary conditions. The effects of phonosurgical interference and conservative therapy on vocal fold dynamics and the primary voice signal as well as its modulation in the vocal tract would be predictable and present new, individual possibilities in patients’ treatment in future. Start Date 2008-01-01 External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany University of California Los Angeles (UCLA) - Los Angeles, CA, Germany Massachusetts General Hospital - Boston, MA, United States of America (USA) Brigham Young University - Provo, UT, United States of America (USA) Korea University - Seoul, South Korea Palacky University Olomouc - Olomouc (Olmütz), Czech Republic Louisiana State University - Baton Rouge, LA, United States of America (USA) Indiana University - Bloomington, IN, United States of America (USA) End Date 2012-12-31 Extension Date 2013-12-31 Contact Information Prof. Dr.-Ing Michael Döllinger Phoniatrie und Pädaudiologie Bohlenplatz 21, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-33814 +49 9131 85-39272 Involved Coworkers Georg Luegmair Phoniatrische und Pädaudiologische Abteilung in der HalsNasen-Ohren-Klinik Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 147 148 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Leben mit chronischen Krankheiten Managing Chronic Diseases Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 149 Früherkennung von Osteoarthritis mithilfe von C-Bogen Computertomographie Förderer DFG / Graduiertenkolleg (GRK) Schlüsselwörter Computertomographie (CT), C-Bogen CT, Bewegungskorrektur, Großvolumen CT, Arthrose URL http://www5.cs.fau.de/en/our-team/berger-martin/projects/ Abstract Vor allem für den älteren Teil der Gesellschaft ist Arthrose die Hauptursache für eine Einschränkung oder sogar vollständige Behinderung des Bewegungsapparates. Dennoch sind die Ursachen der Krankheit sowie der anfängliche Krankheitsverlaufs immer noch weitgehend unbekannt. Aktuelle bildgebende Verfahren in der Arthrosebehandlung sind oft nicht in der Lage frühzeitige Veränderungen zu detektieren. Darüber hinaus stellen die oft langen Untersuchungszeiten sowie ein erhöhter logistischer Aufwand ein Problem für die praktische Anwendung dar. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Belastungstests des Kniegelenks mithilfe von neuartigen Methoden der Computertomographie (CT). Anhand einer Vermessung der Knorpeldeformation unter verschiedenen Belastungssituationen wird es dann möglich sein unnatürliche Bewegungsabläufe, welche auf Arthritis hindeuten, frühzeitig zu erkennen. Das hauptsächliche Anwendungsgebiet für C-Bogen CT befindet sich in der interventionellen Radiologie, wo typischerweise Bilder von liegenden Patienten mittels einer vertikalen Trajektorie erfasst werden. In diesem Projekt wird ein nahezu frei positionierbarer C-Bogen verwendet. Dies ermöglicht eine horizontale Trajektorie welche notwendig ist um Kniebilder von stehenden oder sogar hockenden Patienten zu akquirieren. Für die medizinische Bildrekonstruktion entstehen so zwei größere Problemstellungen. Zum einen besitzen C-Bögen typischerweise eine geringe Detektorgröße, welche das Aufnehmen zweier benachbarter Knie erschwert. Ziel ist es hier Trajektorien zu untersuchen, welche an die Form des Objekts angepasst sind und somit den sichtbaren Bereich erhöhen. Da die stehende bzw. hockende Position des Patienten zu erhöhter Bewegung während eines Scans führt wird außerdem auch die Bewegungskorrektur ein Ziel des Projekts sein. Verschiedene Ansätze welche zusätzliche Informationen über Patientenbewegungen liefern sind denkbar. Zum Beispiel können äußerlich fixierte Metallkugeln die Objektposition bereits in den einzelnen Detektorbildern sichtbar machen. Darüber hinaus wäre auch der Einsatz von externen 3D Kameras denkbar, welche die Patientenbewegung während des Scans detektieren könnte. Beide Methoden ermöglichen dann ein Kompensation von örtlichen Verschiebungen in den Detektorbildern und somit eine korrekte Rekonstruktion des betrachteten Volumens. In diesem Volumen wird dann das Kniegelenk segmentiert und vermessen um so ein Maß zu erhalten welches im direktem Zusammenhang 150 mit dem Arthroserisiko steht. Das Projekt läuft in Kollaboration mit dem Department of Radiology, Stanford University, Stanford, CA, USA. Startdatum 01.01.2013 Enddatum 31.12.2015 Kontaktinformation Martin Berger Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27891 +49 9131 303811 Beteiligte Wissenschaftler Martin Berger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Dr.-Ing. Christian Rieß Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Dr.-Ing. Andreas Maier Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Externe Partner Stanford University - Stanford, CA, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Improved C-arm computed tomography for the early diagnosis of osteoarthritis Funders DFG / Research Training Group (GRK) Keywords Computed Tomography (CT), C-arm CT, Motion correction, Large volume CT, Osteoarthritis URL http://www5.cs.fau.de/en/our-team/berger-martin/projects/ Abstract Osteoarthritis (OA) is the leading cause of functional decline and disability in aging populations. Yet, the causes and progression of OA, particularly in the early stages, remain poorly understood. Current OA imaging measures are insensitive to early changes, or are logistically challenging and limited by expense and long scan times. The comprehensive goal of this project is to develop novel weight-bearing computed tomography (CT) imaging to support an imaging biomarker “stress test” of the knee joint. This test will then reveal abnormal tissue biomechanics and kinematics that put a knee at high risk for OA, by measuring the articular cartilage deformation between different weight-bearing conditions. The standard application area for C-arm CT is in the interventional suite, where it usually acquires images using a vertical trajectory around the patient. For this project we opted for a C-arm device that can be almost arbitrarily positioned in space. This allows for a horizontal trajectory which is necessary to acquire images whilst the patient is standing upright or in squatting position. From a medical image reconstruction point of view, there exist two main challenges. First, the limited detector size of C-arm CTs leads to difficulties in acquiring images from two adjoining knees in their natural position. Therefore, one goal is to explore so called large volume techniques which extend the field of view by adjusting the imaging trajectory to the objects shape. Another goal of this project will be to investigate methods for motion correction, as the standing position results in increased patient motion during image acquisition and therefore to increased motion artefacts. Multiple methods are conceivable that give additional information about patient motion. For example metallic markers that encode the object’s position in the different detector images. Also external range imaging cameras could be used to keep track of the motion during a scan. Both methods would then allow the registration of different detector images, to allow for a correct reconstruction of the volume of interest. This volume is then used to compute the necessary metrics of the knee joint, which can be interpreted as a biomarker for evaluating the risk of osteoarthritis. This project is in collaboration with the Department of Radiology, Stanford University, Stanford, CA, USA. Start Date 2013-01-01 Contact Information Martin Berger Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27891 +49 9131 303811 Involved Coworkers Martin Berger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Dr.-Ing. Christian Rieß Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Dr.-Ing. Andreas Maier Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) External Partners Stanford University - Stanford, CA, United States (USA) End Date 2015-12-31 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 151 Interferometrische Röntgenbildgebung Förderer BMBF / Spitzencluster erhöhen und somit z.B. Brustkrebs in einem früheren und damit besser behandelbaren Stadium zu erkennen. Acronym BD-14 Startdatum 01.01.2013 Schlüsselwörter Bildgebendes Verfahren (Imaging), Röntgenstrahlung Kontaktinformation Dr. rer. nat. Thilo Michel Lehrstuhl für Experimentalphysik (Teilchen- und Astroteilchenphysik) Erwin-Rommel-Str. 1, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27121 +49 9131 15249 URL https://www.medical-valley-emn.de/en/node/4569/245 Abstract Die interferometrische Röntgenbildgebung ist eine Variante der Phasenkontrast-Röntgenbildgebung. Mit einem Interferometer bestehend aus drei Gittern, einer Röntgenröhre und einem Röntgendetektor können hierbei neben dem klassischen Röntgenabsorptionsbild zwei zusätzliche Messparameter in Form jeweils eines Bildes dargestellt werden. Die große Hoffnung, die sich aus den internationalen Forschungsergebnissen begründet und mehr und mehr Anerkennung erfährt (z.B. Leibnitzpreis 2011), liegt darin, mehr diagnostisch relevante Information zu erhalten. Bei vergleichbarer Röntgendosis könnte somit die Sensitivität und Spezifität der Untersuchung stark erhöht werden. Alternativ könnte bei gleichbleibender diagnostischer Qualität die Röntgendosis gesenkt werden. Um das Potenzial dieser neuartigen Methode auszuloten, wurde im Rahmen des vom BMBF geförderten Projekts „PHACT” ein Versuchsstand aufgebaut, an welchem vielversprechende Messergebnisse entstanden. Das auf drei Jahre angesetzte PHACT-Projekt basierte auf einer Kooperation der Arbeitsgruppe von Frau Prof. Anton (Universität Erlangen, ECAP), dem Karlsruher Institut für Technologie, Microworks, Siemens Healthcare & Siemens Corporate Technologie und lief im März 2012 aus. Die Messungen der AG Prof. Anton zeigen, dass durch die beiden zusätzlichen Messgrößen, welche in einem sogenannten Phasenbild und einem Dunkelfeldbild visualisiert werden, Strukturen erkennbar sind, die im konventionellen Absorptionsbild nicht bzw. nicht in dieser Wichtung sichtbar sind. Im Rahmen des PHACT-Projekts wurde insbesondere das Phasenbild untersucht. Erste Messungen an einer Mastektomie (Dez. 2011), die aus einer das Projekt unterstützenden Kooperation mit der Universitätsklinik Erlangen hervorgehen, zeigen jedoch vor allem interessante Strukturen im Dunkelfeldbild. In Abbildung 1 ist das Dunkelfeldbild (rechts) zusammen mit dem konventionellen Röntgenbild (links) dargestellt. Das Absorptionsbild auf der linken Seite zeigt vornehmlich Dichteunterschiede und Makroverkalkungen, während das Dunkelfeldbild auf der rechten Seite neben diesen Verkalkungen eine bisher noch nicht sichtbare Struktur innerhalb des Tumorgewebes und dessen sternförmige Ausläufer zeigt. Eine pathologische Aufarbeitung des Gewebes ergab, dass es sich um im Absorptionsbild nicht sichtbaren Mikrokalk (10-60µm) handelt. Die Chance und Hoffnung die sich aus diesem Ergebnis ergibt liegt unter anderem darin, die Sensitivität der Röntgenuntersuchungen (z.B. Mammographie) weiter zu 152 Enddatum 30.04.2015 Beteiligte Wissenschaftler Prof. Dr. Gisela Anton Lehrstuhl für Experimentalphysik (Teilchen- und Astroteilchenphysik) Dr. Thilo Michel Lehrstuhl für Experimentalphysik (Teilchen- und Astroteilchenphysik) Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Interferometric X-ray imaging Funders BMBF / Leading Edge Cluster Start Date 2013-01-01 Acronym BD-14 Contact Information Dr. rer. nat. Thilo Michel Lehrstuhl für Experimentalphysik (Teilchen- und Astroteilchenphysik) Erwin-Rommel-Str. 1, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27121 +49 9131 15249 Keywords Imaging, X-Ray URL https://www.medical-valley-emn.de/en/node/4569/245 Abstract Interferometric X-ray imaging is a variant of phase contrast X-ray imaging. Using an interferometer consisting of three gratings, an X-ray tube and an X-ray detector, interferometric X-ray imaging allows two further measurement parameters to be visualized in an image each, in addition to the conventional X-ray absorption image. Based on international research results, there are great, increasingly recognized (Leibnitz award 2011) hopes that more diagnostically relevant information will be obtained through this technique. This would allow to greatly increase the sensitivity and specificity of exams at comparable X-ray dose levels. Alternatively, it would allow to reduce the X-ray dose without compromising diagnostic quality. To explore the potential of this new method, a test bed was set up within the BMBF-funded “PHACT” project and promising results were produced. The three-year PHACT project, which ended in March 2012, was a collaboration between the research group led by Prof. Anton (Erlangen University, ECAP), Karlsruhe Institute of Technology, Microworks, and Siemens Healthcare & Siemens Corporate Technology. The measurements carried out by Prof. Anton’s research group show that the two additional measurement parameters, which are visualized in a phase image and a darkfield image, reveal structures that are not visible, or not visible in this weighting, in the conventional absorption image. The PHACT project mainly focused on examining the phase image. However, initial measurements of a mastectomy (Dec. 2011), which result from a project-related collaboration with Erlangen University Hospital, reveal interesting structures especially in the dark-field image. Figure 1 shows the dark-field image (on the right) and the conventional X-ray image (on the left). The absorption image on the left mainly shows density differences and macrocalcifications, while the dark-field image on the right additionally shows a previously not visible structure within the tumor tissue and its star-shaped processes. Pathological processing of the tissue revealed this to be microcalcifications (10-60 µm), which were not visible in the absorption image. This result provides the opportunity and hope, inter alia, of being able to further increase the sensitivity of X-ray examinations (e.g. mammography) so that diseases such as breast cancer can be detected at an earlier stage, which would facilitate treatment. End Date 2015-04-30 Involved Coworkers Prof. Dr. Gisela Anton Lehrstuhl für Experimentalphysik (Teilchen- und Astroteilchenphysik) Dr. Thilo Michel Lehrstuhl für Experimentalphysik (Teilchen- und Astroteilchenphysik) External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 153 Multimodale Flachdetektor-Volumen-CT bei neurovaskulären Erkrankungen Förderer BMBF / Spitzencluster Rahmenbedingungen für die schnelle Translation innovativer Konzepte in die klinische Anwendung und deren Validierung. Acronym BD-16 Startdatum 01.11.2012 Enddatum 30.04.2015 Schlüsselwörter Flachdetektor-Volumen-CT, multimodale Bildgebung, Neurovaskuläre Erkrankung, Schlaganfall Abstract Das Projekt ist Teil des Spitzenclusters Medical Valley, Verbund „Bildgebende Diagnostik”. In den Industrieländern ist der akute Schlaganfall dritthäufigste Todesursache. Interventionelle Methoden und neue Entwicklungen in der Bildgebung haben die therapeutischen Möglichkeiten zwar erheblich erweitert und können das Therapieergebnis verbessern. Das Potential zur Steigerung der Effizienz der Schlaganfallbehandlung und damit Kostensenkung insgesamt ist jedoch bei weitem nicht ausgeschöpft. Vielversprechende Ansatzpunkte für einen Innovationssprung bieten hier die Verbesserung der interventionellen Bildgebung und die Optimierung von Arbeitsabläufen. Übergeordnetes Ziel dieses interdisziplinären Forschungsprojektes ist es, basierend auf der heute etablierten Flachdetektor-Technologie eine multimodale funktionelle Bildgebungsplattform zu entwickeln und in das interventionelle Umfeld zu integrieren. Insbesondere die Verbesserung der Bildqualität und die quantitative Ganzhirn-Perfusionsbildgebung stehen im Fokus. Insgesamt handelt sich um ein hochinnovatives Projekt mit großem medizinischen und wirtschaftlichen Potential, das im Erfolgsfall die heutige Schlaganfallsversorgung im Sinne einer personalisierten Therapie nachhaltig verändern wird. Konkret könnte die Akutversorgung von Schlaganfallspatienten signifikant verbessert werden. So würde ein „Schlaganfalls-Tool”, das direkt im Angiographieraum zuverlässig zerebrale Durchblutungsstörungen erkennen und über eine multimodale Parenchym- und Gefäßinformation die Patientenselektion für interventionelle Therapien verbessern kann, vor allem über eine enorme Zeitersparnis („time is brain”) auch das klinische Outcome bei vielen Patienten verbessern. Die Grundlagen- und Algorithmenentwicklung erfolgt am Lehrstuhl für Mustererkennung und in der Medizinphysik. Die Beteiligung des Innovationsführers Siemens sichert den industriellen Fokus bereits im Frühstadium. Die enge interdisziplinäre Kooperation der klinischen Projektpartner aus Neuroradiologie, Neurologie und HNO schaffen ideale 154 Kontaktinformation Prof. Dr. Arnd Dörfler Universitätsklinikum Erlangen, Neuroradiologische Abteilung Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34326 +49 9131 85-36179 Beteiligte Wissenschaftler Prof. Dr. Willi Kalender Lehrstuhl für Medizinische Physik Externe Partner Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland University of Wisconsin - Madison - Madison, WI, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Johns Hopkins University - Baltimore, MY, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Massachusetts Institute of Technology - Cambridge, MA, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Stanford University - Stanford, CA, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Harvard University - Cambridge, MA, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) University of Pennsylvania - Philadelphia, PA, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Multimodal flat-panel detector CT in neurovascular disorders Involved Coworkers Prof. Dr. Willi Kalender Lehrstuhl für Medizinische Physik Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym BD-16 Keywords Flat panel detector volume CT, Multimodale imaging, Neurovascular disease, Stroke / Apoplexy Abstract The project is part of the Spitzencluster Medical Valley, Network „Imaging”. Acute ischemic stroke is the third leading cause of mortality in the developed world. Modern imaging and interventional techniques have significantly widened the therapeutic spectrum and may improve clinical outcome. However, there is still great potential for enhancing the efficacy of stroke treatment and thereby lowering healthcare costs in general. Most promising for significant innovations and improvement is here the peri- and intrainterventional imaging and optimization of the clinical work-flow in general. The overall aim of this interdisciplinary research project is the development of a multimodal functional imaging platform based on established flat-panel technologies and the subsequent implementation of this technique in the neurointerventional environment. A special focus is put on improving image quality, especially for high resolution imaging of small implants and quantitative whole brain perfusion imaging. The well established and close interdisciplinary cooperation of the clinical partners from neuroradiology, neurology and ENT combined with the technical expertise of the departments of pattern recognition and medical physics and the outstanding experience of the market leader Siemens offers an ideal setting for a rapid translation of this innovative concept into clinical application. Start Date 2012-11-01 External Partners Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany University of Wisconsin - Madison - Madison, WI, United States of America (USA) Johns Hopkins University - Baltimore, MY, United States of America (USA) Massachusetts Institute of Technology - Cambridge, MA, United States of America (USA) Stanford University - Stanford, CA, United States of America (USA) Harvard University - Cambridge, MA, United States of America (USA) University of Pennsylvania - Philadelphia, PA, United States of America (USA) End Date 2015-04-30 Contact Information Prof. Dr. Arnd Dörfler Universitätsklinikum Erlangen, Neuroradiologische Abteilung Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34326 +49 9131 85-36179 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 155 Entwicklung eines Verfahrens zur Vorhersage angiographischer Parameter mit Hilfe der virtuellen Angiographie Förderer Siemens AG Schlüsselwörter Blutflusssimulation, Virtuelle Angiographie URL http://www5.cs.fau.de/en/our-team/endres-juergen/projects/ Abstract Zerebrovaskuläre Erkrankungen sind neben kardiovaskulären Erkrankungen eine der häufigsten Todesursachen in Industrieländern. Ein spezielles Krankheitsbild sind dabei Aneurysmen, sackförmige Erweiterungen der Gefäßwand, die im Falle einer Ruptur zu lebensbedrohlichen Hirnblutungen und Schlaganfällen führen können. Um einer Ruptur vorzubeugen, werden verschiedene Behandlungsmethoden verwendet, die einen Verschluss bzw. eine Rückbildung des Aneurysmas erreichen sollen. Ausschlaggebend für die Wahl einer Behandlungsmethode sind dabei neben statistischen Erfahrungen auch geometrische Eigenschaften des Aneurysmas, wie sie mit 3D DSA Aufnahmen gewonnen werden können. Daneben stehen zunehmend hämodynamische Parameter im Fokus aktueller Forschung, da diese mutmaßlich mit dem Risiko einer Ruptur korrelieren. Aufgrund fehlender Möglichkeiten, hämodynamische Parameter exakt zu messen, werden Blutflusssimulationen eingesetzt, um Informationen über die Hämodynamik zu erhalten. Mittels Blutflusssimulationen können zudem die Auswirkungen von möglichen Behandlungen untersucht werden. Das Ziel dieses Forschungsprojekts besteht in der Analyse hämodynamischer und angiographischer Parameter, wie sie zur Bewertung eines Behandlungserfolges von zerebralen Gefäßerkrankungen verwendet werden, und der Entwicklung eines Verfahrens, um solche für eine Behandlung vorhersagen zu können. Dazu sollen virtuelle Angiographien, d.h. auf Blutflusssimulationen basierende, synthetisch erzeugte Bildsequenzen des Blutflusses in zerebralen Gefäßen verwendet werden. Deren Generierung umfasst eine patientenindividuelle Optimierung des Gefäßmodells sowie der Blutflusssimulation. Startdatum 01.03.2012 Beteiligte Wissenschaftler Jürgen Endres Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Publikationen Beitrag in einer Fachzeitschrift Endres J. / Kowarschik M. / Redel T. / Sharma P. / Mihalef V. / Hornegger J. / Dörfler A. (2012): A workflow for patient-individualized virtual angiogram generation based on CFD simulation, Computational And Mathematical Methods In Medicine, S. 1-24. Beitrag bei einer Tagung Endres Jürgen / Redel Thomas / Kowarschik Markus / Hutter Jana / Hornegger Joachim / Dörfler Arnd (2012): Virtual angiography using CFD simulations based on patient-specific parameter optimization, S. 1200-1203. Enddatum 28.02.2015 Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Kontaktinformation Jürgen Endres Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27874 +49 9131 303811 156 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Process development for predicting angiographic parameters using virtual angiography Funders Siemens AG Keywords Blood flow simulation, Virtual angiography URL http://www5.cs.fau.de/en/our-team/endres-juergen/projects/ Start Date 2012-03-01 End Date 2015-02-28 Project Leader Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Contact Information Jürgen Endres Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27874 +49 9131 303811 Involved Coworkers Jürgen Endres Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Publications Journal Article Endres J. / Kowarschik M. / Redel T. / Sharma P. / Mihalef V. / Hornegger J. / Dörfler A. (2012): A workflow for patient-individualized virtual angiogram generation based on CFD simulation, Computational And Mathematical Methods In Medicine, S. 1-24. Conference Contribution Endres Jürgen / Redel Thomas / Kowarschik Markus / Hutter Jana / Hornegger Joachim / Dörfler Arnd (2012): Virtual angiography using CFD simulations based on patient-specific parameter optimization, S. 1200-1203. Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 157 Alzheimer Frühdiagnose mittels resting state fMRI Förderer Siemens AG Schlüsselwörter Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI), Ruhezustand URL http://www5.cs.fau.de/en/our-team/sembritzki-klaus/projects/ Abstract Alzheimer Frühdiagnose und die Überwachung des Krankheitsverlaufs erfordern die Erforschung unterschiedlicher Biomarker, wie Liquor cerebrospinalis (CSF), Positronen-EmissionsTomographie (PET), strukturelle Magnetresonanztomographie (sMRI) und funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI). Dieses Projekt verwendet resting state fMRI Aufnahmen, um von der Alzheimer Erkrankung gefährdete Patienten von gesunden Patienten zu unterscheiden. Während einer resting state fMRI Aufnahme liegt ein Patient für etwa 10 Minuten in einem MR scanner und ist nicht kognitiv aktiv. Durch die Aufnahme eines funktionellen MR Bildes alle 2 Sekunden entsteht ein 3D Film der Aktivität des Gehirns im Ruhezustand. Die Signale unterschiedlicher Bereiche des Gehirns zeigen dabei Korrelationen, die den aus aktivitätsbasierten MR Experimenten bekannten funktionellen Zusammenhängen der Gehirn Areale entsprechen. Anhand dieser Korrelationen möchten wir eine Alzheimer Frühdiagnose durchführen, Jahre bevor erste Krankheitssymptome in Erscheinung treten. Startdatum 01.09.2011 Enddatum 31.08.2014 Kontaktinformation Klaus Sembritzki Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27882 +49 9131 303811 Beteiligte Wissenschaftler Prof. Dr. med. Johannes Kornhuber Lehrstuhl für Psychiatrie und Psychotherapie Björn Heismann Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Klaus Sembritzki Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) 158 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Alzheimer early diagnosis using resting state fMRI Funders Siemens AG Keywords Functional magnet resonanz tomographie (fMRT), Resting state URL http://www5.cs.fau.de/en/our-team/sembritzki-klaus/projects/ Abstract Early diagnosis of Alzheimer’s disease and monitoring of disease progression require the investigation of different potential biomarkers, including cerebrospinal fluid (CSF), positron emission tomography (PET), structural magnetic resonance imaging (sMRI) and functional magnetic resonance imaging (fMRI). This project uses resting state functional MR images to differentiate healthy patients from those at risk of developing Alzheimer’s disease. During a resting state fMRI scan a patient lies inside an MR scanner for about 10 minutes and performs no task. About every 2 seconds, a functional MR image is acquired which, at the end of the scan, results in a 3D movie showing activity of the resting brain. Different areas of the brain show a degree of coherence in their resting state signals that closely resembles the functional connectivity found using task based experiments. Our goal is to find characteristics in the brain connectivity obtained from resting state fMRI scans that make it possible to predict, years before the first symptoms become apparent, whether a person will develop Alzheimer’s disease or not. Start Date 2011-09-01 End Date 2014-08-31 Contact Information Klaus Sembritzki Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27882 +49 9131 303811 Involved Coworkers Prof. Dr. med. Johannes Kornhuber Lehrstuhl für Psychiatrie und Psychotherapie Björn Heismann Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Klaus Sembritzki Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 159 3D-Bildgebung der Koronargefäße mit C-Bogen CT Förderer Siemens AG Schlüsselwörter Bewegungskorrektur, Dynamische 3D-Rekonstruktion, Herzbildgebung, C-Bogen CT URL http://www5.cs.fau.de/en/our-team/schwemmer-chris/ projects/ Abstract Die koronare Herzkrankheit ist die häufigste Todesursache in den Industrienationen. Ihre Hauptursache ist die teilweise oder vollständige Ischämie der Koronararterien. Die Beurteilung dieser Stenosen im Katheterlabor wird heute mittels C-Bogen-Fluoroskopie durchgeführt. Eine vollständige 3D-Visualisierung kann die klinische Bewertung verbessern. Leider ist die 3D-Rekonstruktion des Koronarbaums aus C-Bogen-Daten ein mathematisch schlecht gestelltes Problem und daher schwierig zu lösen. Durch die lange Aufnahmedauer von ca. fünf Sekunden verunschärft die Herzbewegung die Bildergebnisse. Es gibt Vorarbeiten zur Schätzung und Korrektur der Bewegungen der Koronargefäße. Diese Methode liefert eine gute Darstellung der Morphologie des Koronargefäßbaums. Allerdings wird die Herzbewegung nur approximativ geschätzt, was z.B. zu Unsicherheiten in der quantitativen Bestimmung des Gefäßdurchmessers führt. Das Ziel der Forschung in diesem Projekt ist die Optimierung der 3D-Rekonstruktion der Koronargefäße im Hinblick auf eine quantitative Repräsentation. Folgende Schwerpunkte werden dabei betrachtet: · Analyse und Optimierung des Bewegungsmodells · Analyse und Verbesserung der Referenzbilderzeugung aus EKG-gefensterten Daten · Analyse und Entwicklung verschiedener Zielfunktionen zur Bewegungsschätzung · Analyse und Entwicklung von Optimierungsmethoden zur Bewegungsschätzung Startdatum 01.11.2010 Beteiligte Wissenschaftler Chris Schwemmer Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Christopher Rohkohl Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Dr.-Ing. Christopher Rohkohl Graduiertenschule der FAU Externe Partner Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Publikationen Beitrag bei einer Tagung Schwemmer Chris / Rohkohl Christopher / Lauritsch Günter / Müller Kerstin / Hornegger Joachim (2012): Residual Motion Compensation in ECG-Gated Cardiac Vasculature Reconstruction, S. 259–262. Enddatum 31.10.2013 Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Kontaktinformation Chris Schwemmer Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Martensstr. 3, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28982 +49 9131 303811 160 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 3-D imaging of coronary vasculature using C-arm CT Funders Siemens AG Keywords Motion correction, Dynamic 3D reconstruction, Cardiac imaging, C-arm CT URL http://www5.cs.fau.de/en/our-team/schwemmer-chris/ projects/ Abstract Coronary heart disease is the most common cause of death in the developed world. Its main cause is obstruction of the coronary arteries. Today, the evaluation of these stenoses in the interventional lab is performed using C-arm fluoroscopy. A full 3-D visualisation can improve the clinical assessment. Unfortunately, 3-D reconstruction of the coronary tree from C-arm data is a mathematically ill-posed problem. Due to the long acquisition time of ca. 5 seconds, heart motion blurs the resulting image. There is previous work on the estimation of and compensation for coronary vessel movement, achieving a good visualisation of the coronary morphology. However, heart motion estimation is only approximate, resulting in e.g. uncertainties in the quantitative determination of vessel diameters. The research goal in this project is the optimisation of the 3-D reconstruction of coronary vasculature towards a quantitative representation. The following aspects are considered: Involved Coworkers Chris Schwemmer Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Christopher Rohkohl Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Dr.-Ing. Christopher Rohkohl Graduiertenschule der FAU External Partners Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Publications Conference Contribution Schwemmer Chris / Rohkohl Christopher / Lauritsch Günter / Müller Kerstin / Hornegger Joachim (2012): Residual Motion Compensation in ECG-Gated Cardiac Vasculature Reconstruction, S. 259–262. · Analysis and optimisation of the motion model · Analysis and improvement of ECG-gated reference image generation · Analysis and development of different objective functions · Analysis and development of optimisation methods for motion estimation Start Date 2010-11-01 End Date 2013-10-31 Project Leader Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Contact Information Chris Schwemmer Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Martensstr. 3, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28982 +49 9131 303811 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 161 3D-Bildgebung der Herzkammern mit C-Bogen CT Förderer Siemens AG Schlüsselwörter Bewegungskorrektur, Dynamische 3D-Rekonstruktion, Herzbildgebung, C-Bogen CT URL http://www5.cs.fau.de/en/our-team/mueller-kerstin/ Abstract Eine 3D Bildgebung der Herzkammer direkt im Katheterlabor würde Therapien vorteilhaft unterstützen. Der Arbeitsfluss wäre einfach, da die klinische Information direkt am Therapiesystem generiert wird. Es entfallen Patientenumlagerungen zu anderen Modalitäten. Die Bildinformation gibt den aktuellen Status des Patienten wieder. Unser Fokus liegt auf dem linken Ventrikel. Aufgrund der langen Aufnahmedauer der Projektionsbilder von etwa 5 Sekunden kann die Herzbewegung nicht vernachlässigt werden. Für die 3D/4D Darstellung von Koronararterien wurde bereits ein Verfahren entwickelt, das die Herzbewegung aus den Aufnahmedaten schätzt, und in der Bildrekonstruktion kompensiert. Dieses Verfahren funktioniert für dünn besetzte Systeme und kann für Herzkammern nicht angewendet werden. In diesem Projekt sollen neue Verfahren entworfen werden für eine 3D/4D Darstellung von nicht dünn besetzten Objekten. Die Untersuchungen gliedern sich in die folgenden Forschungsschwerpunkte: · Analyse und Entwicklung von Algorithmen zur Bewegungsschätzung und Rekonstruktionsalgorithmen mit Kompensation der Bewegung. · Analyse und Entwicklung von optimierten Aufnahme- und Kontrastprotokollen. · Analyse und Entwicklung eines mathematischen 4D Herzmodells zur quantitativen Evaluierung. · Analyse und Entwicklung von Modellen zur Beschreibung der Herzwandbewegung. · Analyse und Entwicklung von Oberflächenmodellen. Startdatum 01.10.2010 Beteiligte Wissenschaftler Christopher Rohkohl Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Externe Partner Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Publikationen Beitrag bei einer Tagung Müller Kerstin / Rohkohl Christopher / Lauritsch Günter / Schwemmer Chris / Heidbüchel Hein / De Buck Stijn / Nuyens Dieter / Kyriakou Yiannis / Köhler Christoph / Hornegger / Joachim (2012): 4-D Motion Field Estimation by Combined Multiple Heart Phase Registration (CMHPR) for Cardiac C-arm Data, S. 3707-3712. Central slice of a standard reconstruction of a porcine heart without motion compensation. (Image courtesy of the Department of Cardiovascular Sciences, University of Leuven, Leuven, Belgium.) Enddatum 30.09.2012 Laufzeitverlängerung 30.09.2013 Projektleitung Kerstin Müller Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Kontaktinformation Kerstin Müller Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28982 +49 9131 303811 162 Central slice of a motion compensated reconstruction of a porcine heart. (Image courtesy of the Department of Cardiovascular Sciences, University of Leuven, Leuven, Belgium.) Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 3-D imaging of the heart chambers with C-arm CT Funders Siemens AG Keywords Motion correction, Dynamic 3D reconstruction, Cardiac imaging, C-arm CT URL http://www5.cs.fau.de/en/our-team/mueller-kerstin/ Abstract The direct 3-D reconstruction of the heart chamber in the catheter lab provides many advantages. The clinical workflow is optimized due to the fact that the clinical information is directly available at the therapy system. In this project, the focus of the 3-D reconstruction is on the left ventricle. Regarding the long acquisition time of the C-arm system for the acquisition of the projection images (> 5s), the heart motion has to be considered. In the field of 3-D/4-D reconstruction of coronary arteries, an approach was developed estimating the heart motion from the projection images and compensating the motion in the reconstruction of the volumetric data. This technique is working on sparse data and cannot be applied to the heart chamber reconstruction. In general, the project comprehends the development of new techniques for 3-D/4-D reconstruction of nonsparse objects. The analysis can be classified into the following working fields: · Analysis and development of algorithms for motion estimation and motion compensating reconstruction algorithms. · Analysis and development of optimized acquisition and contrast protocols. · Analysis and development of a mathematical 4-D heart model for quantitative evaluation. · Analysis and development of models to describe the heart wall motion. · Analysis and development of surface models Start Date 2010-10-01 Involved Coworkers Christopher Rohkohl Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) External Partners Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Publications Conference Contribution Müller Kerstin / Rohkohl Christopher / Lauritsch Günter / Schwemmer Chris / Heidbüchel Hein / De Buck Stijn / Nuyens Dieter / Kyriakou Yiannis / Köhler Christoph / Hornegger / Joachim (2012): 4-D Motion Field Estimation by Combined Multiple Heart Phase Registration (CMHPR) for Cardiac C-arm Data, S. 3707-3712. Central slice of a standard reconstruction of a porcine heart without motion compensation. (Image courtesy of the Department of Cardiovascular Sciences, University of Leuven, Leuven, Belgium.) End Date 2012-09-30 Extension Date 2013-09-30 Project Leader Kerstin Müller Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Contact Information Kerstin Müller Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28982 +49 9131 303811 Central slice of a motion compensated reconstruction of a porcine heart. (Image courtesy of the Department of Cardiovascular Sciences, University of Leuven, Leuven, Belgium.) Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 163 Offene und leise MR-Tomographen durch neue Spulen- und Gradiententechnologie Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym BD-07 Schlüsselwörter Gekühlte Spulen, Induktive Kopplung, Bildgebende Diagnostik, Magnetresonanztomographie (MRT), Remote Body Array, Spulenarray URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2895/244 Abstract Im Rahmen dieses Projektes sollen zwei aus der Patientensicht störende Themen der MR - Tomographie bearbeitet werden. In momentan bestehenden MR - Systemen werden die MR - Signale mittels kleiner Lokalspulen aufgenommen. Das Anbringen und in Position halten dieser Lokalspulen ist zeitaufwendig und für den Patienten unangenehm. Durch die Entwicklung eines RBA (Remote Body Array) kann für viele Untersuchungen auf Lokalspulen verzichtet werden. Der zweite Punkt ist, dass während einer MR - Messung im Magnetsystem eines MRT magnetische Wirbelströme durch die Gradienten induziert werden, welche zu einer erheblichen Lärmbelästigung des Patienten führen. Diese sollen durch eine genauere Untersuchung der Gradienten minimiert werden. Startdatum 01.08.2010 Enddatum 31.07.2013 Kontaktinformation Christopher Stumpf Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik Cauerstr. 9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27218 +49 9131 85-27212 Externe Partner Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland 164 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Open and quiet MR tomographs thanks to new coil and gradient technology Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym BD-07 Keywords Cooled coils, Inductive coupling, Diagnostic Imgaging, Magnetic resonance tomography (MRT), Remote Body Array, Coil array URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2895/244 Abstract This project deals with two issues relating to MR tomography which the patient views as bothersome. In current MR systems, MR signals are received by small local coils. Placing these local coils and keeping them in position takes time and is unpleasant for the patient. Development of an RBA (remote body array) will make local coils unnecessary for many examinations. The second point is that the gradients induce magnetic eddy currents in the MRT magnetic system during an MR measurement; these are very noisy for the patient. The currents are to be minimized by means of a more precise investigation of the gradients. Start Date 2010-08-01 End Date 2013-07-31 Contact Information Christopher Stumpf Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik Cauerstr. 9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27218 +49 9131 85-27212 External Partners Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 165 Bildgebung und externes Magnetfeld für die lokale Tumortherapie mit magnetischen Nanopartikeln Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym BD-06 Externe Partner Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Siemens AG, Sector Corporate Technology - Erlangen, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Schlüsselwörter Angiographie, Hyperthermie, Krebstherapie, Magnetic Drug Targeting, Personalisierte Medizin, Bildgebende Diagnostik, Magnetisches Wechselfeld, Nanopartikel URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2949/244 Abstract In der Bundesrepublik Deutschland traten 2006 etwa 426.800 Krebsneuerkrankungen auf und 210.930 Menschen starben an Krebs. Etwa die Hälfte aller neu diagnostizierten Krebserkrankungen wird im Stadium lokal begrenzter Ausbreitung diagnostiziert. Drei Viertel dieser Patienten können deshalb durch eine lokale Intervention, d.h. eine Operation, zum Teil ergänzt durch eine Bestrahlung und/oder eine systemische Chemotherapie, gegebenenfalls ergänzt durch eine Antikörpertherapie geheilt werden. Bei der anderen Hälfte der neu diagnostizierten Fälle befindet sich die Krankheit bei Diagnosestellung jedoch bereits in einem fortgeschrittenen Stadium und ist herkömmlichen lokalen Therapiemaßnahmen nicht mehr zugänglich. Lokal begrenzte, weit fortgeschrittene bzw. inoperable maligne Tumore werden vielfach mit einer kombinierten Radio-/Chemotherapie behandelt. Bei der Chemotherapie erfolgt die Applikation in der Regel systemisch, so dass die Wirkung nicht auf das Zielgewebe beschränkt bleibt, sondern durch die Einwirkung der Zytostatika auf gesundes Gewebe eine Vielzahl von unerwünschten Nebenwirkungen, wie Knochenmarkssuppression, Leber- und Nierenfunktionsstörungen, Haarausfall, Erbrechen und Übelkeit etc. auftreten. Durch die Bindung des entsprechenden Chemotherapeutikums an magnetische Nanopartikel, die intraarterielle Gabe und gleichzeitige Applikation eines auf das Zielgebiet fokussierten Magnetfeldes kann nun die Therapie im Tumor gebündelt werden. Dadurch erhöht sich die zytotoxische Dosis im Tumor wobei gleichzeitig die unerwünschten Nebenwirkungen reduziert werden. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 30.06.2014 Kontaktinformation Prof. Dr. med. Christoph Alexiou Universitätsklinikum Erlangen, HNO-Klinik Waldstr. 1, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34769 +49 9131 85-33833 166 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Imaging and external magnetic field for local tumor therapy with magnetic nanoparticles Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym BD-06 Keywords Angiography, Hyperthermia, Cancer therapy, Magnetic Drug Targeting, Personalized medicine, Diagnostic Imgaging, Alternating magnetic field, Nanoparticle URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2949/244 Abstract In 2006, there were 426,800 new cases of cancer in Germany and 210,930 people died of the disease. About half of all newly diagnosed cancer cases are diagnosed when they are localized to one part of the body. Three quarters of these patients can therefore be cured by local intervention, i.e. by an operation, in some cases supplemented by radiotherapy and/or systemic chemotherapy, with additional antibody therapy where appropriate. However, with the other half of newly diagnosed cases, the illness is already at an advanced stage and will not respond to conventional local therapy. Localized, far advanced or inoperable malignant tumors are often treated with a combination of radiotherapy and chemotherapy. With chemotherapy, the application is usually systemic so that the effect is not limited to the target tissue: the influence of cytostatics on healthy tissue leads to a great many unwanted side-effects such as bone marrow suppression, disruption of liver and kidney functions, hair loss, vomiting and nausea etc. As a result of binding corresponding chemotherapeutic agents to magnetic nanoparticles, intra-arterial administration and simultaneous application of a magnetic field focused on the target area can bundle the therapy inside the tumor. This increases the cytotoxic dose in the tumor while lessening the adverse side-effects. Start Date 2010-07-01 End Date 2014-06-30 Contact Information Prof. Dr. med. Christoph Alexiou Universitätsklinikum Erlangen, HNO-Klinik Waldstr. 1, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34769 +49 9131 85-33833 External Partners Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Siemens AG, Sector Corporate Technology - Erlangen, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 167 CT-Angiographie zur Früherkennung der Koronaren Herzerkrankung Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym BD-02 Schlüsselwörter Arteriosklerose, Computertomographie (CT), Früherkennung von Erkrankungen, Herzinfarkt, Koronare Herzerkrankungen, Strahlenexposition, Bildgebende Diagnostik, Koronararterien, Prävention URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2943/244 Abstract Wesentliches Ziel des Teilprojektes BD02 ist die Entwicklung und Validierung neuer Verfahren zur Computertomographie, die die Darstellung der Koronararterien und die Detektion sowie Quantifizierung atherosklerotischer Plaque mit verbesserter Orts- und Zeitauflösung, hoher Reproduzierbarkeit und ganz wesentlich auch mit geringerer Strahlenexposition ermöglicht. Die technische Entwicklungsarbeit wird seitens der Siemens AG vorangetrieben und beinhaltet neue Detektortechnologien, neue Bildrekonstruktionsverfahren und neue Algorithmen zur softwarebasierten automatischen Befundung. Am Universitätsklinikum erfolgt die Validierung neuer Technologien und Softwareprodukte, die klinische Begleitung der technischen Entwicklung und das Feedback für die weitere Entwicklung. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 30.04.2015 Kontaktinformation Prof. Dr. med. Stephan Achenbach Universitätsklinikum, Medizinische Klinik 2 - Kardiologie, Angiologie Ulmenweg 18, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-35301 +49 9131 85-35303 Externe Partner Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland 168 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 CT angiography for the early detection of coronary heart disease Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym BD-02 Keywords Arteriosclerosis, Computed Tomography (CT), Early detection of disease, Cardiac infarction / Heart attack, Coronary heart disease, Radiation exposure, Diagnostic Imgaging, Coronary artery, Prevention URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2943/244 Abstract The major aim of sub-project BD02 is to develop and validate new computer tomography procedures which enable representation of the coronary arteries and the detection and quantification of atherosclerotic plaque with enhanced spatial and temporal resolution, higher reproducibility and, very importantly, with less radiation exposure. Siemens AG is undertaking the technical development work, which includes new detector technologies, new image reconstruction processes and new algorithms for software-based automatic diagnostics. The University Hospital Erlangen, will validate new technologies and software products, provide clinical accompaniment for the technical development and give feedback for further development. Project Partners Universitätsklinikum ErlangenSiemens Aktiengesellschaft Sector Healthcare Start Date 2010-07-01 End Date 2015-04-30 Contact Information Prof. Dr. med. Stephan Achenbach Universitätsklinikum, Medizinische Klinik 2 - Kardiologie, Angiologie Ulmenweg 18, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-35301 +49 9131 85-35303 External Partners Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 169 Iterative Rekonstruktionstechniken für die MagnetresonanzBildgebung Förderer Siemens AG Schlüsselwörter Iterative Rekonstruktion, Komprimiertes Abtasten, Magnetresonanztomographie (MRT) URL http://www5.informatik.uni-erlangen.de/research/areas/ medical-image-reconstruction/mri/iterative-recon/ Abstract Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung und Entwicklung von neuen Anwendungen der iterativen Rekonstruktionstechniken in der Magnetresonanz-Bildgebung für kardiologische und onkologische Fragestellungen, insbesondere zur Reduzierung der Aufnahmedauer. Diese ist aus verschiedenen Gründen erstrebenswert: Zum einen lässt sich dadurch eine Verkürzung der gesamten Untersuchungsdauer und somit ein erhöhter Patientendurchsatz in der klinischen Routine erreichen, zum anderen eröffnen sich neue Aufnahmemöglichkeiten. In vielen Anwendungsfällen ist es wichtig, die MR-Akquisition auf Bewegungen des Patienten abzustimmen. Neben nie ganz vermeidbaren aktiven Bewegungen spielen auch die Atembewegung und Bewegung durch Kontraktion des Herzens eine große Rolle. Üblicherweise wird die MR-Aufnahme mit Hilfe von physiologischen Signalen auf diese Bewegungen abgestimmt, um Fehler in den Messungen zu minimieren. Damit stehen oft nur reduzierte Zeitfenster zur Datenakquisition zur Verfügung, die möglichst optimal genutzt werden sollten. Die Dauer einer Messung kann beispielsweise mit Hilfe einer Auslassung von Messdaten bei der Akquisition verkürzt werden. In der regulären Rekonstruktion führt dies jedoch zu typischen Bildartefakten. Iterative Bildrekonstruktionsverfahren bieten eine vielversprechende Möglichkeit, unterabgetastete Messdaten zu rekonstruieren und gleichzeitig diese Artefakte zu reduzieren. Für den klinischen Erfolg ist auch eine akzeptable Rekonstruktionsdauer entscheidend, so dass die Beschleunigung durch Portierung der Algorithmen auf Grafikkarten (GPUs) ein wichtiger Bestandteil der Arbeit sein wird. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 28.02.2014 Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) 170 Kontaktinformation Robert Grimm Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27874 +49 9131 303811 Beteiligte Wissenschaftler Christoph Forman Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Robert Grimm Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Jana Hutter Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Externe Partner Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Publikationen Beitrag in einer Fachzeitschrift Hutter J. / Hofmann H. / Grimm R. / Greiser A. / Saake M. / Hornegger J. / Dörfler A. / Schmitt P. (2012): Prior-based automatic segmentation of the carotid artery lumen in TOF MRA (PASCAL) (null), S. 511-518. Beitrag bei einer Tagung Forman Christoph / Piccini Davide / Hutter / Jana / Grimm Robert / Hornegger Joachim / Zenge Michael O. (2012): Accelerated WholeHeart Coronary Imaging using Multiple Breath-holds and Compressed Sensing Monitored by Self-navigation, S. 1157. Grimm Robert / Churt Johannes / Fieselmann Andreas / Block Kai Tobias / Kiefer Berthold / Hornegger Joachim (2012): A Digital Perfusion Phantom for T1-weighted DCE-MRI, S. 2559. Forman Christoph / Piccini Davide / Hutter Jana / Grimm Robert / Hornegger Joachim / Zenge Michael O. (2012): Minimization of Respiratory Motion Artifacts for Whole-Heart Coronary MRI: A Combination of Self-navigation and Weighted Compressed Sensing Reconstruction, S. 1160. Grimm Robert / Block Kai Tobias / Hutter Jana / Forman Christoph / Hintze Christian / Kiefer Berthold / Hornegger Joachim (2012): Selfgating Reconstructions of Motion and Perfusion for Free-breathing T1-weighted DCE-MRI of the Thorax Using 3D Stack-of-stars GRE Imaging, S. 3814. Hutter Jana / Grimm Robert / Forman Christoph (2012): Highly accelerated non-contrast enhanced MRA of the renal arteries using iterative reconstruction, S. 1213. Hutter Jana / Grimm Robert / Forman Christoph / Hornegger Joachim / Schmitt Peter (2012): Vessel Adapted Regularization for Iterative Reconstruction in MR Angiography, S. 2541. Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Iterative reconstruction techniques for magnetic resonance imaging Funders Siemens AG Keywords Iterative reconstruction, Compressed Sensing, Magnetic resonance tomography (MRT) URL http://www5.informatik.uni-erlangen.de/research/areas/ medical-image-reconstruction/mri/iterative-recon/ Abstract Aim of this project is the examination and development of new applications for iterative reconstruction techniques for magnetic resonance imaging in cardiology and oncology, which in particular reduce acquisition time. For various reasons this is desirable. On the one hand, reducing acquisition time results in shorter examination times, which increase patient throughput. On the other hand, it provides new opportunities for acquisition. Many applications require the adaption of acquisition to motion of the patient. Beside active motion, which can never be avoided completely, additional respiratory and cardiac motion has to be considered. In order to minimize the impact of motion on the measurements, MR acquisitions are commonly adapted to motion using physiological signals of the patient. Thus, an optimal use of the restricted time slots available for acquisition is required. Acquisition time can be reduced by skipping some measurement data. However, using conventional methods, this leads to artifacts in the reconstructed image. Iterative reconstruction techniques promise to reduce artifacts in the reconstruction of undersampled measurement data. For an application in clinical routine, an acceptable reconstruction time is mandatory. Therefore, an important feature of this work is the acceleration of the algorithms by leveraging GPUs for compute-intensive tasks. Start Date 2010-07-01 End Date 2014-02-28 Involved Coworkers Christoph Forman Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Robert Grimm Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Jana Hutter Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) External Partners Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Publications Journal Article Hutter J. / Hofmann H. / Grimm R. / Greiser A. / Saake M. / Hornegger J. / Dörfler A. / Schmitt P. (2012): Prior-based automatic segmentation of the carotid artery lumen in TOF MRA (PASCAL) (null), S. 511-518. Conference Contribution Forman Christoph / Piccini Davide / Hutter / Jana / Grimm Robert / Hornegger Joachim / Zenge Michael O. (2012): Accelerated WholeHeart Coronary Imaging using Multiple Breath-holds and Compressed Sensing Monitored by Self-navigation, S. 1157. Grimm Robert / Churt Johannes / Fieselmann Andreas / Block Kai Tobias / Kiefer Berthold / Hornegger Joachim (2012): A Digital Perfusion Phantom for T1-weighted DCE-MRI, S. 2559. Forman Christoph / Piccini Davide / Hutter Jana / Grimm Robert / Hornegger Joachim / Zenge Michael O. (2012): Minimization of Respiratory Motion Artifacts for Whole-Heart Coronary MRI: A Combination of Self-navigation and Weighted Compressed Sensing Reconstruction, S. 1160. Grimm Robert / Block Kai Tobias / Hutter Jana / Forman Christoph / Hintze Christian / Kiefer Berthold / Hornegger Joachim (2012): Selfgating Reconstructions of Motion and Perfusion for Free-breathing T1-weighted DCE-MRI of the Thorax Using 3D Stack-of-stars GRE Imaging, S. 3814. Hutter Jana / Grimm Robert / Forman Christoph (2012): Highly accelerated non-contrast enhanced MRA of the renal arteries using iterative reconstruction, S. 1213. Hutter Jana / Grimm Robert / Forman Christoph / Hornegger Joachim / Schmitt Peter (2012): Vessel Adapted Regularization for Iterative Reconstruction in MR Angiography, S. 2541. Project Leader Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Contact Information Robert Grimm Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27874 +49 9131 303811 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 171 Diffusions-Tensor-Bildgebung der Sehbahn bei glaukomatöser Optikusatrophie Förderer BMBF / Spitzencluster Startdatum 01.01.2010 Acronym A-02 Kontaktinformation Prof. Dr. Tobias Engelhorn Neuroradiologische Abteilung, Universitätsklinikum Erlangen Kopfklinikum Schwabachanlage 6 D, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-44824 +49 9131 85-36179 Schlüsselwörter Diffusions-Tensor-Bildgebung, Glaukom, Datenbankaus wertung (Data Mining), Magnetresonanztomographie (MRT), Normaldruckglaukom, Offenwinkelglaukom Abstract Glaukominduzierte Optikusatrophie ist eine Alterserkrankung mit steigender Prävalenz. Ein Drittel der Patienten weisen ein Normaldruckglaukom (NDG) auf, das nicht durch erhöhten Augeninnendruck wie das primäre Offenwinkelglaukom (POWG) verursacht wird. Die morphologische und funktionelle Unterscheidung dieser Formen ist bislang mittels ophthalmologischer Untersuchungen allein nicht sicher möglich, vor dem Hintergrund unterschiedlicher Therapieregime aber von größtem klinisch-therapeutischen Interesse. In umfangreichen Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass die Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) mit Berechnung von Diffusionskoeffizienten (DK) die quantitative Beurteilung der intrakraniellen Sehbahn erlaubt. Dabei zeigte sich eine signifikante Korrelation zwischen den DK-Veränderungen der intrakraniellen Sehbahn mit der ophthalmologisch nachgewiesenen Schädigung der retinalen Axon- und Ganglienzellschicht bei Glaukompatienten. Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass eine Unterscheidung zwischen NDG und POWG anhand der unterschiedlichen DK-Änderungen entlang des 3. und 4. Neurons der intrakraniellen Sehbahn möglich ist. Ziel ist es, an Glaukompatienten mittels DTI die unterschiedlichen DK-Veränderungen entlang der intrakraniellen Sehbahn standardisiert zu analysieren und zuverlässig zwischen NDG und POWG zu unterschieden. Die DTI-Messungen erfolgen in Korrelation zu ophthalmologischen Untersuchungen der Sehfunktion und Morphologie der Sehbahn einschließlich visuell evozierter Potentiale. Um die Auswirkung der beiden Glaukomformen auf den visuellen Kortex standardisiert an einem großen Patientenkollektiv beurteilen zu können, werden in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Mustererkennung computergestützte Verfahren der medizinischen Bildverarbeitung weiterentwickelt. Ein Fokus liegt dabei vorrangig auf der Entwicklung und Evaluierung automatischer Segmentierungsalgorithmen zur schnelleren Bildauswertung sowie der Erforschung von Data-Mining-Methoden, welche automatisch nach Zusammenhängen zwischen Fundusbildern der Retina und DTI-Aufnahmen der Sehbahn suchen. Durch longitudinale Untersuchungen von Glaukompatienten unter Therapie soll zudem die Reversibilität der Diffusionsveränderungen mit Algorithmen der Bildregistrierung überprüft werden. 172 Enddatum 31.12.2014 Beteiligte Wissenschaftler Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Prof. Dr. Georg Michelson Medizinische Fakultät Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Ain Shams University - Kairo, Ägypten Publikationen Beitrag in einer Fachzeitschrift Engelhorn, T / Michelson, G / Waerntges, S / Otto, M / El-Rafei, A / Struffert, T / Doerfler, A (2012): Changes of radial diffusivity and fractional anisotropy in the optic nerve and optic radiation of glaucoma patients, Thescientificworldjournal. Michelson G. / Wärntges S. / Engelhorn T. / El-Rafei A. / Hornegger J. / Dörfler A. (2012): Integrity/demyelination of the optic radiation, morphology of the papilla, and contrast sensitivity in glaucoma patients, Klinische Monatsblatter Fur Augenheilkunde (2), S. 143-148. Engelhorn, T / Michelson, G / Waerntges, S / Hempel, S / El-Rafei, A / Struffert, T / Doerfler, A (2012): A New Approach to Assess Intracranial White Matter Abnormalities in Glaucoma Patients Changes of Fractional Anisotropy Detected by 3T Diffusion Tensor Imaging, Academic Radiology (4), S. 485–488. El-Rafei, A / Engelhorn, T / Wärntges, S / Dörfler, A / Hornegger, J / Michelson, G (2011): A framework for voxel-based morphometric analysis of the optic radiation using diffusion tensor imaging in glaucoma, Magnetic Resonance Imaging (8), S. 1076-1087. Engelhorn, T / Michelson, G / Waerntges, S / Struffert, T / Haider, S / Doerfler, A (2011): Diffusion tensor imaging detects rarefaction of optic radiation in glaucoma patients, Academic Radiology (6), S. 764–769. Engelhorn, T / Haider, S / Michelson, G / Doerfler, A (2010): A new semi-quantitative approach for analysing 3T diffusion tensor imaging of optic fibres and its clinical evaluation in glaucoma, Academic Radiology (10). Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Diffusion tensor imaging of the intracranial optic pathways in glaucoma Funders BMBF / Leading Edge Cluster Start Date 2010-01-01 Acronym A-02 Contact Information Prof. Dr. Tobias Engelhorn Neuroradiologische Abteilung, Universitätsklinikum Erlangen Kopfklinikum Schwabachanlage 6 D, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-44824 +49 9131 85-36179 Keywords Diffusion tensor imaging, Glaucoma, Data Mining, Magnetic resonance tomography (MRT), Normal pressure glaucoma, Open angle glaucoma Abstract This project is part of the Spitzencluster Medical Valley, A02 eAtlas. Glaucoma-induced atrophy of the optic nerve shows increasing prevalence. One third of patients present normal-tension glaucoma (NTG) that is not caused by increased intraocular pressure like the primary open-angle glaucoma (POAG). So far, the definite functional and morphological differentiation of both forms is not possible with established ophthalmological tests. Nevertheless, with regard to different treatment strategies, early differentiation of both forms has high clinical relevance. Our preliminary work demonstrated that diffusion tensor imaging (DTI) with calculation of diffusion coefficients (DC) enables assessment of the intracranial optic pathways: there is significant correlation between changes in DC of the intracranial optic pathways and retinal damage in glaucoma. Furthermore, first results suggest that DC-derived differentiation between NTG and POAG could be possible based on different patterns of DC-changes within the third and the forth neuron of the intracranial optic pathways. Hence, our goal is to systematically analyze DC-changes of the intracranial optic pathways in glaucoma to reliably differentiate between both forms. For that, DC-changes will be correlated with ophthalmological examinations including visual evoked potentials (VEP). To evaluate standardized the (different) effects of both glaucoma forms on the optic cortex in a high number of patients, computer-based techniques of medical image data processing will be developed further and refined in cooperation with the Department of Computer Science (Pattern Recognition Lab). One focus will be development and evaluation of fully automated segmentation algorithms for fast image analysis and data-mining techniques to look automatically for coherency between ocular fundus and DTI of the intracranial optic pathways. Aside, reversibility of DC-changes will be tested by longitudinal examinations of glaucoma patients undergoing medical treatment after baseline scans. End Date 2014-12-31 Involved Coworkers Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Prof. Dr. Georg Michelson Medizinische Fakultät External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Ain Shams University - Kairo, Egypt Publications Journal Article Engelhorn, T / Michelson, G / Waerntges, S / Otto, M / El-Rafei, A / Struffert, T / Doerfler, A (2012): Changes of radial diffusivity and fractional anisotropy in the optic nerve and optic radiation of glaucoma patients, Thescientificworldjournal. Michelson G. / Wärntges S. / Engelhorn T. / El-Rafei A. / Hornegger J. / Dörfler A. (2012): Integrity/demyelination of the optic radiation, morphology of the papilla, and contrast sensitivity in glaucoma patients, Klinische Monatsblatter Fur Augenheilkunde (2), S. 143-148. Engelhorn, T / Michelson, G / Waerntges, S / Hempel, S / El-Rafei, A / Struffert, T / Doerfler, A (2012): A New Approach to Assess Intracranial White Matter Abnormalities in Glaucoma Patients Changes of Fractional Anisotropy Detected by 3T Diffusion Tensor Imaging, Academic Radiology (4), S. 485–488. El-Rafei, A / Engelhorn, T / Wärntges, S / Dörfler, A / Hornegger, J / Michelson, G (2011): A framework for voxel-based morphometric analysis of the optic radiation using diffusion tensor imaging in glaucoma, Magnetic Resonance Imaging (8), S. 1076-1087. Engelhorn, T / Michelson, G / Waerntges, S / Struffert, T / Haider, S / Doerfler, A (2011): Diffusion tensor imaging detects rarefaction of optic radiation in glaucoma patients, Academic Radiology (6), S. 764–769. Engelhorn, T / Haider, S / Michelson, G / Doerfler, A (2010): A new semi-quantitative approach for analysing 3T diffusion tensor imaging of optic fibres and its clinical evaluation in glaucoma, Academic Radiology (10). Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 173 SFB 796: Steuerungsmechanismen mikrobieller Effektoren in Wirtszellen Titel des Teilprojekts Automatische multi-dimensionale Bildanalyse für die Fluoreszenzmikroskopie (A04) Förderer DFG / Sonderforschungsbereich (SFB) Schlüsselwörter Biomedizinische Technik, Medizinische Physik URL http://www.sfb796.forschung.uni-erlangen.de/sub-projects/ a4-thomas-wittenberg.shtml Abstract To understand the molecular and structural basis of host-pathogen interactions, microbial effectors as well as their host targets must be studied in detail. As one key element for this research, fluorescence microscopy is an essential tool to evaluate, analyze and objectify the related experiments within microbiology, immunology, virology or similar disciplines. Specifically, image based experiments most often require the acquisition and evaluation of large amount of datasets, each consisting of several sub-images of various stains. Nevertheless, manual examination and analysis of such complex data is known to be prone to inter- and intra-observer errors. Also, due to limitations of resources, usually only a minimum subset of the depicted cells is analyzed manually, even though much more image data is actually available for most experiments and for more objective analyses. In order to improve reproducibility, objectivity and quantity of image based experiments, automated and semi-automated image-analysis methods must be utilized. Specifically, quantification of the cytoplasmic localization (C3), analysis of macrophage spreading and phagosome maturation (B6), cellular distribution and co-localization of different G protein-coupled receptors in HCMV infected cells (A6), analysis of the role of viral tax and p8 proteins on transmission of HTLV-1 (C6), interaction of herpes viruses and dendritic cells (B2) and nuclei dot counting (B1, B3) and intensity measurement (B5) require the determination of cell, nucleus or nuclear dot positions, related intensities and their spatial extension from different image channels, as well as 3D-texture analysis (C7). Additionally, for high-level analysis, a combination of the analyzed objects and information from various image channels is needed. In order to support these projects with automated, objective and reproducible image analysis, a novel image processing approach has been developed in the first phase of the CRC, allowing to automatically adapt the essential cell segmentation process to the fluorescent micrographs of a certain application. This approach has successfully been applied to various sub-projects (C3, B6, B1). With these methods and tools available and applicable, more complex and challenging image 174 analysis problems arising in the cooperating projects can be addressed and supported in the upcoming period. Up to now, a diverse set of image processing routines for cell detection and separation based on single and dual channel image analysis routines were implemented, evaluated and applied to solve the related image analysis tasks. Nevertheless, to support the yet unsolved challenges in the cooperating sub-projects, which on the image processing level are related to the automated detection and splitting of touching, overlapping and even overlaying cells in a robust manner, phase contrast images shall be integrated into the analysis process to improve the splitting of overlapping cells. Similar wise, additional spatial and temporal information of cells must be considered as necessary extensions and included in the automated learning and image-analysis tools in the next step. Hence, the challenges of the upcoming funding period will focus on the research towards these multi-dimensional extensions for high-content image analysis. Illustration of a typical fluorescence image and the corresponding segmentation result. Startdatum 01.01.2009 Enddatum 31.12.2012 Laufzeitverlängerung 31.12.2016 Sprecher Prof. Dr. Uwe Sonnewald Lehrstuhl für Biochemie Teilprojektleitung 2883 Thomas Wittenberg Technische Fakultät Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 SFB 796: Reprogramming of host cells by microbial effectors Sub Project Title Automated multi-dimensional, high-content image-analysis for fluorescence-microscopy (A04) Funders DFG / Collaborative Research Center (SFB) Keywords Biomedical Technology, Medical Physics URL http://www.sfb796.forschung.uni-erlangen.de/sub-projects/ a4-thomas-wittenberg.shtml Abstract To understand the molecular and structural basis of host-pathogen interactions, microbial effectors as well as their host targets must be studied in detail. As one key element for this research, fluorescence microscopy is an essential tool to evaluate, analyze and objectify the related experiments within microbiology, immunology, virology or similar disciplines. Specifically, image based experiments most often require the acquisition and evaluation of large amount of datasets, each consisting of several sub-images of various stains. Nevertheless, manual examination and analysis of such complex data is known to be prone to inter- and intra-observer errors. Also, due to limitations of resources, usually only a minimum subset of the depicted cells is analyzed manually, even though much more image data is actually available for most experiments and for more objective analyses. In order to improve reproducibility, objectivity and quantity of image based experiments, automated and semi-automated image-analysis methods must be utilized. Specifically, quantification of the cytoplasmic localization (C3), analysis of macrophage spreading and phagosome maturation (B6), cellular distribution and co-localization of different G protein-coupled receptors in HCMV infected cells (A6), analysis of the role of viral tax and p8 proteins on transmission of HTLV-1 (C6), interaction of herpes viruses and dendritic cells (B2) and nuclei dot counting (B1, B3) and intensity measurement (B5) require the determination of cell, nucleus or nuclear dot positions, related intensities and their spatial extension from different image channels, as well as 3D-texture analysis (C7). Additionally, for high-level analysis, a combination of the analyzed objects and information from various image channels is needed. In order to support these projects with automated, objective and reproducible image analysis, a novel image processing approach has been developed in the first phase of the CRC, allowing to automatically adapt the essential cell segmentation process to the fluorescent micrographs of a certain application. This approach has successfully been applied to various sub-projects (C3, B6, B1). With these methods and tools available and applicable, more complex and challenging image analysis problems arising in the cooperating projects can be addressed and supported in the upcoming period. Up to now, a diverse set of image processing routines for cell detection and separation based on single and dual channel image analysis routines were implemented, evaluated and applied to solve the related image analysis tasks. Nevertheless, to support the yet unsolved challenges in the cooperating sub-projects, which on the image processing level are related to the automated detection and splitting of touching, overlapping and even overlaying cells in a robust manner, phase contrast images shall be integrated into the analysis process to improve the splitting of overlapping cells. Similar wise, additional spatial and temporal information of cells must be considered as necessary extensions and included in the automated learning and image-analysis tools in the next step. Hence, the challenges of the upcoming funding period will focus on the research towards these multi-dimensional extensions for high-content image analysis. Illustration of a typical fluorescence image and the corresponding segmentation result. Start Date 2009-01-01 End Date 2012-12-31 Extension Date 2016-12-31 Project Speaker Prof. Dr. Uwe Sonnewald Lehrstuhl für Biochemie Sub Project Leader 2883 Thomas Wittenberg Technische Fakultät Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 175 Kontaktinformation PD Dr. Thomas Wittenberg Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) Abt. für Bildverarbeitung und Medizintechnik (BMT) Am Wolfsmantel 33, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 7767330 +49 9131 7767309 Externe Partner Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) - Erlangen, Deutschland Publikationen Beitrag in einer Fachzeitschrift Webel, R / Solbak, SM / Held, C / Milbradt, J / Groß, A / Eichler, J / Wittenberg, T / Jardin, C / Sticht, H / Fossen, T / Marschall, M (2012): The nuclear import of isoforms of the cytomegalovirus kinase pUL97 is mediated by differential activity of NLS1 and NLS2 both acting through classical importin alpha binding, Journal Of General Virology (8), S. 1756-1768. Wenzel, J / Held, C / Palmisano, R / Teufel, S / David J-P / Wittenberg, T / Lang, R (2011): Measurement of TLR-induced macrophage spreading by automated image analysis: Differential role of Myd88 and MAPK in early and late responses, Frontiers in Physiology. Held, C / Palmisano, R / Häberle, L / Hensel, M / Wittenberg, T (2011): Comparison of parameter-adapted segmentation methods for fluorescence micrographs, Cytometry Part A (11), S. 933-945. Webel, R / Milbradt, J / Auerochs, S / Schregel, V / Held, C / Nöbauer, K / Razzazi-Fazeli, E / Jardin, C / Wittenberg, T / Sticht, H / Marschall, M (2011): Two isoforms of the protein kinase pUL97 of human cytomegalovirus are differentially regulated in their nuclear translocation, Journal Of General Virology (3), S. 638-649. Beitrag bei einer Tagung Held Christian / Wenzel Jens / Lang Roland / Palmisano Ralf / Wittenberg Thomas (2012): Comparison of methods for splitting of touching and overlapping macrophages in fluorescent micrographs, S. 456-464. Held, C / Wenzel, J / Webel, R / Marschall, M / Lang, R / Palmisano, R / Wittenberg, T (2011): Using multimodal information for the segmentation of fluorescent micrographs with application to Virology and microbiology, S. 6487-6490. Dach Claudia / Held Christian / Wenzel Jens / Gerlach Sophia / Lang Roland / Palmisano Ralf / Wittenberg Thomas (2011): Evaluation of an interactive cell segmentation for fluorescence microscopy based on the Graph Cut algorithm. Beitrag in einem Sammelwerk Held Christian / Wenzel Jens / Palmisano Ralf / Lang Roland / Wittenberg Thomas (2011): Segmentierung von Makrophagen in Fluoreszenzbildern mittels Fast Marching Level Set Verfahren, S. 129133. 176 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Contact Information PD Dr. Thomas Wittenberg Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) Abt. für Bildverarbeitung und Medizintechnik (BMT) Am Wolfsmantel 33, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 7767330 +49 9131 7767309 External Partners Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) - Erlangen, Germany Publications Journal Article Webel, R / Solbak, SM / Held, C / Milbradt, J / Groß, A / Eichler, J / Wittenberg, T / Jardin, C / Sticht, H / Fossen, T / Marschall, M (2012): The nuclear import of isoforms of the cytomegalovirus kinase pUL97 is mediated by differential activity of NLS1 and NLS2 both acting through classical importin alpha binding, Journal Of General Virology (8), S. 1756-1768. Wenzel, J / Held, C / Palmisano, R / Teufel, S / David J-P / Wittenberg, T / Lang, R (2011): Measurement of TLR-induced macrophage spreading by automated image analysis: Differential role of Myd88 and MAPK in early and late responses, Frontiers in Physiology. Held, C / Palmisano, R / Häberle, L / Hensel, M / Wittenberg, T (2011): Comparison of parameter-adapted segmentation methods for fluorescence micrographs, Cytometry Part A (11), S. 933-945. Webel, R / Milbradt, J / Auerochs, S / Schregel, V / Held, C / Nöbauer, K / Razzazi-Fazeli, E / Jardin, C / Wittenberg, T / Sticht, H / Marschall, M (2011): Two isoforms of the protein kinase pUL97 of human cytomegalovirus are differentially regulated in their nuclear translocation, Journal Of General Virology (3), S. 638-649. Conference Contribution Held Christian / Wenzel Jens / Lang Roland / Palmisano Ralf / Wittenberg Thomas (2012): Comparison of methods for splitting of touching and overlapping macrophages in fluorescent micrographs, S. 456-464. Held, C / Wenzel, J / Webel, R / Marschall, M / Lang, R / Palmisano, R / Wittenberg, T (2011): Using multimodal information for the segmentation of fluorescent micrographs with application to Virology and microbiology, S. 6487-6490. Dach Claudia / Held Christian / Wenzel Jens / Gerlach Sophia / Lang Roland / Palmisano Ralf / Wittenberg Thomas (2011): Evaluation of an interactive cell segmentation for fluorescence microscopy based on the Graph Cut algorithm. Article in Edited Volumes Held Christian / Wenzel Jens / Palmisano Ralf / Lang Roland / Wittenberg Thomas (2011): Segmentierung von Makrophagen in Fluoreszenzbildern mittels Fast Marching Level Set Verfahren, S. 129133. Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 177 Quantifizierung der Gewebeperfusion mittels der C-Bogen CT Förderer Siemens AG Schlüsselwörter Medizinische Bildverarbeitung, Perfusion, Perfusionsbildgebung, Dynamische Rekonstruktion, C-Bogen CT, Schlaganfallbehandlung URL http://www5.cs.fau.de/research/areas/medical-imagereconstruction/ Abstract Die Messung des Blutflusses (Perfusion) im Gehirn ist ein etabliertes Verfahren zur Diagnose von ischämischen Schlaganfällen, das bisher mit Hilfe der Computertomographie (CT) oder der Magnetresonanztomographie (MRT) durchgeführt wird. Neue interventionelle Behandlungsmethoden für ischämische Schlaganfälle, wie die inter-arterielle Thrombolyse, werden mit Hilfe eines C-Bogen Systems durchgeführt. Dazu wird der Patient in einen Angiographieraum transportiert, in welchem üblicherweise kein CT oder MRT zur Verfügung steht. In diesem Projekt wird der Einsatz der C-Bogen CT zur Perfusionsmessung untersucht, um die Messung der Hirndurchblutung direkt vor und während der interventionellen Behandlung zu ermöglichen und den Arzt bei der Erfolgskontrolle zu unterstützen. Auch könnte diese Technologie zukünftig wertvolle Zeit sparen, wenn der Patient direkt im Angiographieraum statt zuerst im CT untersucht wird. Der Forschungsschwerpunkte liegen in die Entwicklung und Untersuchung neuer Rekonstruktionsalgorithmen, um die technischen Herausforderungen der C-Bogen CT Perfusionsmessung zu lösen. Es werden dynamische Rekonstruktionsverfahren entwickelt um die deutlich langsamere Rotationsgeschwindigkeit des C-Bogens im Vergleich zur klassischen CT auszugleichen, sowie neue Algorithmen zur nicht-linearen Rauschreduktion untersucht. Sprecher: Hornegger, Joachim Beteiligte Wissenschaftler: Manhart, Michael; Aichert, Andre Startdatum 15.02.2008 Enddatum 30.04.2015 Kontaktinformation Michael Manhart Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-25246 +49 9131 303811 Beteiligte Wissenschaftler Michael Manhart Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) André Aichert Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) 178 Externe Partner Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Stanford University - Stanford, CA, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Publikationen Beitrag in einer Fachzeitschrift Fieselmann Andreas / Ganguly Arundhuti / Deuerling-Zheng Yu / Zellerhoff Michael / Rohkohl Christopher / Boese Jan / Hornegger Joachim / Fahrig Rebecca (2012): Interventional 4-D C-Arm CT Perfusion Imaging Using Interleaved Scanning and Partial Reconstruction Interpolation, IEEE Transactions On Medical Imaging (4), S. 892-906. Ganguly Arundhuti / Fieselmann Andreas / Marks Michael / Rosenberg Jarrett / Boese Jan / Deuerling-Zheng Yu / Straka Matus / Zaharchuk Greg / Bammer Roland / Fahrig Rebecca (2011): Cerebral CT Perfusion Using an Interventional C-Arm Imaging System: Cerebral Blood Flow Measurements, American Journal Of Neuroradiology (8), S. 1525-1531. Fieselmann Andreas / Dennerlein Frank / Deuerling-Zheng Yu / Boese Jan / Fahrig Rebecca / Hornegger Joachim (2011): A model for filtered backprojection reconstruction artifacts due to time-varying attenuation values in perfusion C-arm CT, Physics In Medicine And Biology (12), S. 3701-3717. Fieselmann Andreas / Kowarschik Markus / Ganguly Arundhuti / Hornegger Joachim / Fahrig Rebecca (2011): Deconvolution-Based CT and MR Brain Perfusion Measurement: Theoretical Model Revisited and Practical Implementation Details, International Journal of Biomedical Imaging. Beitrag bei einer Tagung Manhart Michael / Kowarschik Markus / Fieselmann Andreas / Deuerling-Zheng Yu / Hornegger Joachim (2012): Fast Dynamic Reconstruction Algorithm with Joint Bilateral Filtering for Perfusion C-arm CT, S. 2304-2311. Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Tissue perfusion quantification with C-arm CT Funders Siemens AG Keywords Medical Image Processing, Perfusion, Perfusion imaging, Dynamic reconstruction, C-arm CT, Stroke treatment URL http://www5.cs.fau.de/research/areas/medical-imagereconstruction/ Abstract Quantification of the cerebral blood flow (perfusion) inside the brain is a well-established procedure for stroke diagnosis that is currently performed using computed tomography (CT) or magnetic resonance imaging (MRI). In this project the use of a C-arm angiographic system (C-arm CT) is investigated to quantify perfusion. With this imaging modality tomographic images can be acquired shortly ahead, during and after the intervention when the patient is positioned on the treatment table. There are huge potential benefits with this technique when diagnosing stroke: Less resources are blocked because no CT or MRI scanner is needed and, most of all, the time interval between the scan and the start of the therapy can be reduced significantly. The aim of this project is to develop novel dynamic reconstruction algorithms for C-arm perfusion imaging to handle the low C-arm rotation speed and the high noise level in the brain tissue. Start Date 2008-02-15 End Date 2015-04-30 Publications Journal Article Fieselmann Andreas / Ganguly Arundhuti / Deuerling-Zheng Yu / Zellerhoff Michael / Rohkohl Christopher / Boese Jan / Hornegger Joachim / Fahrig Rebecca (2012): Interventional 4-D C-Arm CT Perfusion Imaging Using Interleaved Scanning and Partial Reconstruction Interpolation, IEEE Transactions On Medical Imaging (4), S. 892-906. Ganguly Arundhuti / Fieselmann Andreas / Marks Michael / Rosenberg Jarrett / Boese Jan / Deuerling-Zheng Yu / Straka Matus / Zaharchuk Greg / Bammer Roland / Fahrig Rebecca (2011): Cerebral CT Perfusion Using an Interventional C-Arm Imaging System: Cerebral Blood Flow Measurements, American Journal Of Neuroradiology (8), S. 1525-1531. Contact Information Michael Manhart Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91508 Erlangen [email protected] +49 9131 85-25246 +49 9131 303811 Fieselmann Andreas / Dennerlein Frank / Deuerling-Zheng Yu / Boese Jan / Fahrig Rebecca / Hornegger Joachim (2011): A model for filtered backprojection reconstruction artifacts due to time-varying attenuation values in perfusion C-arm CT, Physics In Medicine And Biology (12), S. 3701-3717. Involved Coworkers Michael Manhart Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) André Aichert Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Fieselmann Andreas / Kowarschik Markus / Ganguly Arundhuti / Hornegger Joachim / Fahrig Rebecca (2011): Deconvolution-Based CT and MR Brain Perfusion Measurement: Theoretical Model Revisited and Practical Implementation Details, International Journal of Biomedical Imaging. External Partners Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Stanford University - Stanford, CA, United States of America (USA)y Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Manhart Michael / Kowarschik Markus / Fieselmann Andreas / Deuerling-Zheng Yu / Hornegger Joachim (2012): Fast Dynamic Reconstruction Algorithm with Joint Bilateral Filtering for Perfusion C-arm CT, S. 2304-2311. Conference Contribution Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 179 Korrelative Bildgebung Schlüsselwörter Computertomographie (CT), EinzelphotonenEmissionstomographie (SPECT), Positronen-EmissionsTomographie (PET), Magnetresonanztomographie (MRT) URL http://www.nuklearmedizin.uk-erlangen.de Abstract Das Projekt befasst sich mit der Integration verschiedener bildgebender Modalitäten. Kontaktinformation Prof. Dr. med. Torsten Kuwert Universitätsklinikum Erlangen, Nuklearmedizinische Klinik Ulmenweg 18, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-33411 +49 9131 85-39262 Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Publikationen Beitrag in einer Fachzeitschrift Zeintl J. / Vija A. / Yahil A. / Hornegger J. / Kuwert T. (2010): Quantitative accuracy of clinical 99mTc SPECT/CT using orderedsubset expectation maximization with 3-dimensional resolution recovery, attenuation, and scatter correction, Journal Of Nuclear Medicine (6), S. 921-928. Hocke, C / Maschauer, S / Hübner, H / Löber, S / Utz, W / Kuwert, T / Gmeiner, P / Prante, O (2010): A series of 18F-labelled pyridinylphenyl amides as subtype-selective radioligands for the dopamine D3 receptor, Chemmedchem (6), S. 941-948. Maschauer, S / Einsiedel, J / Haubner, R / Hocke, C / Ocker, M / Hübner, H / Kuwert, T / Gmeiner, P / Prante, O (2010): Labeling and glycosylate of peptides using click chemistry: a general approach to18F-glycopeptides as effective imaging probes for positron emission tomography, Angewandte Chemie (International ed. in English) (5), S. 976-979. Maschauer, S / Prante, O (2009): A series of 2-O-trifluoromethylsulfonyl-D-mannopyranosides as precursors for concomitant 18F-labeling and glycosylation by click chemistry, Carbohydrate Research (6), S. 753-761. Prante, O / Maschauer, S / Fremont, V / Reinfelder, J / Stoehr, R / Szkudlinski, M / Weintraub, B / Hartmann, A / Kuwert, T (2009): Regulation of uptake of 18F-FDG by a follicular human thyroid cancer cell line with mutation-activated K-ras, Journal Of Nuclear Medicine (8), S. 1364-1370. Schmidt, D / Szikszai, A / Linke, R / Bautz, W / Kuwert, T (2009): Impact of 131I SPECT/Spiral CT on Nodal Staging of Differentiated Thyroid Carcinoma at the First Radioablation, Journal Of Nuclear Medicine (1), S. 18-23. 180 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Correlative imaging Keywords Computed Tomography (CT), Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT), Positron emission tomography (PET), Magnetic resonance tomography (MRT) Maschauer, S / Einsiedel, J / Haubner, R / Hocke, C / Ocker, M / Hübner, H / Kuwert, T / Gmeiner, P / Prante, O (2010): Labeling and glycosylate of peptides using click chemistry: a general approach to18F-glycopeptides as effective imaging probes for positron emission tomography, Angewandte Chemie (International ed. in English) (5), S. 976-979. URL http://www.nuklearmedizin.uk-erlangen.de Maschauer, S / Prante, O (2009): A series of 2-O-trifluoromethylsulfonyl-D-mannopyranosides as precursors for concomitant 18F-labeling and glycosylation by click chemistry, Carbohydrate Research (6), S. 753-761. Abstract The tremendous progress of technology hascreated a wide array of new ways to imagethe human body and considerably improvedalready existing methodology. However, thecomplexity of the diagnostic process has correspondinglyalso increased. Therefore, the integrationof information from different imagingmodalities has become an important issue.Ideally, image datasets from two different modalitiesare registered to one common coordinatesystem to allow for true correlative imaging.The manufacturers of medical imaging deviceshave developed two different solutions tothis problem: on the one hand, devices havebeen designed that unify two cameras of differentmodalities, the so-called hybrid systems. Inparticular, hybrid systems combining emissiontomographic cameras with X-ray computerizedtomographs (CTs) are currently commerciallyavailable. On the other hand, user platformsand data structures have been homogenized sothat the exchange of image data between differentmodalities and also the registration of independentlyacquired images have been muchfacilitated. In cooperation with the Chair of PatternRecognition of the Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg and SiemensMedical Solutions the Clinic of Nuclear Medicinedevelops new methodology of correlativeimaging and investigates its clinical value. Currentlyinvestigated combinations of modalitiesare SPECT/CT, PET/CT, and MR/PET. Prante, O / Maschauer, S / Fremont, V / Reinfelder, J / Stoehr, R / Szkudlinski, M / Weintraub, B / Hartmann, A / Kuwert, T (2009): Regulation of uptake of 18F-FDG by a follicular human thyroid cancer cell line with mutation-activated K-ras, Journal Of Nuclear Medicine (8), S. 1364-1370. Schmidt, D / Szikszai, A / Linke, R / Bautz, W / Kuwert, T (2009): Impact of 131I SPECT/Spiral CT on Nodal Staging of Differentiated Thyroid Carcinoma at the First Radioablation, Journal Of Nuclear Medicine (1), S. 18-23. Contact Information Prof. Dr. med. Torsten Kuwert Universitätsklinikum Erlangen, Nuklearmedizinische Klinik Ulmenweg 18, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-33411 +49 9131 85-39262 External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Publications Journal Article Zeintl J. / Vija A. / Yahil A. / Hornegger J. / Kuwert T. (2010): Quantitative accuracy of clinical 99mTc SPECT/CT using orderedsubset expectation maximization with 3-dimensional resolution recovery, attenuation, and scatter correction, Journal Of Nuclear Medicine (6), S. 921-928. Hocke, C / Maschauer, S / Hübner, H / Löber, S / Utz, W / Kuwert, T / Gmeiner, P / Prante, O (2010): A series of 18F-labelled pyridinylphenyl amides as subtype-selective radioligands for the dopamine D3 receptor, Chemmedchem (6), S. 941-948. Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 181 Entwicklung einer Methode zur Messung der Verteilung des Makular-Pigments in der Netzhaut Schlüsselwörter Bildgebendes Verfahren (Imaging), Früherkennung von Erkrankungen, Netzhaut, Makular Pigment Abstract Das Makularpigment ist ein wichtiger Bestandteil der Netzhaut. Es dient zum Schutz der Photorezeptoren vor Schaden durch blaues Licht, ist aber vermutlich auch ein wichtiger Faktor bei der Entstehung der altersbedingten Makular-Degeneration. Ziel ist es, eine Methode zu entwickelt, die es gestattet, die örtliche Verteilung des Makularpigments in der Netzhaut aus optimierten Farb-Fundusaufnahmen zu berechnen. Projektleitung Attila Budai Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Die Abbildung zeigt die gemessene Verteilung des Makularpigments im Auge bei einer gesunden Person. Die optische Dichte des Makular-Pigments ist farbcodiert. Die maximale Dichte im Zentrum der Makular beträgt hier 0,25 (rot). Die dargestellt Fläche beträgt 16 x 16 Grad² auf der Netzhaut. Kontaktinformation Dr.-Ing. Ralf-Peter Tornow Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen +49 9131 85-34274 +49 9131 85-34271 Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland 182 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Development of a method to measure the distribution of macular pigment in the retina Keywords Imaging, Early detection of disease, Retina, Macular pigment Project Leader Attila Budai Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Contact Information Dr.-Ing. Ralf-Peter Tornow Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen +49 9131 85-34274 +49 9131 85-34271 External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 183 Erfassung der retinalen Nervenfaserschicht aus Farbaufnahmen der Netzhaut Schlüsselwörter Bildgebendes Verfahren (Imaging), Früherkennung von Erkrankungen, Glaukom, Netzhaut, Retinale Nervenfasern Abstract Glaukom ist eine behandelbare Erkrankung, kann aber unbehandelt zur Erblindung führen. Aus diesem Grund sind Methoden zur Früherkennung von Glaukom von entscheidender Bedeutung zur Verhütung von Blindheit. Ein wesentlicher Parameter für die Früherkennung von Glaukom ist die Beschaffenheit der retinalen Nervenfasern. Mit der optischen Kohärenztomographie kann die Nervenfaserschichtdicke zuverlässig erfasst werden. Allerdings ist die optisch Kohärenztomographie eine relativ aufwendige Metghode, die nicht überall verfügbar ist. Ziel dieses Projektes ist es, Methoden zu entwickeln, um wichtige Parameter der retinalen Nervenfaserschicht aus relativ leicht zu gewinnenden (optimierten) Farb-Fundusphotos zu erfassen. Kontaktinformation Dr.-Ing. Ralf-Peter Tornow Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34274 +49 9131 85-34271 Beteiligte Wissenschaftler Attila Budai Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Brno University of Technology - Brno (Brünn), Tschechische Republik 184 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Erfassung der retinalen Nervenfaserschicht aus Farbaufnahmen der Netzhaut Keywords Imaging, Early detection of disease, Glaucoma, Retina, Retinal nerve fiber Contact Information Dr.-Ing. Ralf-Peter Tornow Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34274 +49 9131 85-34271 Involved Coworkers Attila Budai Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Brno University of Technology - Brno (Brünn), Czech Republic Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 185 Optimierung von Farbaufnahmen der Netzhaut Schlüsselwörter Bildgebendes Verfahren (Imaging), Früherkennung von Erkrankungen, Netzhaut Abstract Farbaufnahmen der Netzhaut sind in der Augenheilkunde ein wichtiges Hilfsmittel für Dokumentation, Diagnose und Verlaufskontrolle. Digitale Fundusphotos zeigen gegenüber konventionellen Photos auf Diafilm einige Vorteile: Sie sind sofort verfügbar, können leicht analysiert und archiviert werden und können für die Telemedizin elektronisch übermittelt werden. Allerdings zeigen digitale Farb-Fundusphotos einige Nachteile. Ein wesentlicher Nachteil ist die ungleiche Verteilung der Intensitäten in den unterschiedlichen Farbkanälen rot, grün und blau. Der rote Farbkanal ist oft gesättigt, während der blaue Farbkanal unterbelichtet ist. Durch die Über- bzw. Unterbelichtung können wichtige Informationen zur Erkennung von Erkrankungen verloren gehen. Ursache für diese ungleiche Intensitätsverteilung ist die spektrale Verteilung der Reflektion der Netzhaut. Es gibt erhebliches Verbesserungspotential für digitale Farb-Fundusphotos. In diesem Projekt werden unterschiedliche Ansätze zur Verbesserung der Qualität von Farb-Fundusaufnahmen erprobt. Ziel dieses Projektes ist es, digitale Farb-Fundusaufnahmen zu optimieren um den Informationsgehalt gegenüber den bisherigen Fundusaufnahmen deutlich zu erhöhen. Die Abbildung zeigt eine Farb-Fundusaufnahme des Sehnervenkopfes (links) und das dazugehörige Histogramm (rechts). Durch den Einsatz eines speziellen Filters im Beleuchtungsstrahlengang der Fundus kamera konnte ein ausgeglichenes Histogramm erreicht werden. Kleine Blutgefässe und Nervenfasern können erkannt werden. Projektleitung Ralf-Peter Tornow Augenklinik Kontaktinformation Dr.-Ing. Ralf-Peter Tornow Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34274 +49 9131 85-34271 Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Publikationen Beitrag in einer Fachzeitschrift Tornow Ralf-Peter / Laemmer Robert / Mardin Christian (2007): Quantitativ Imaging Using a Fundus Camera, Investigative Ophthalmology & Visual Science. 186 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Improving the quality of color fundus images Keywords Imaging, Early detection of disease, Retina Project Leader Ralf-Peter Tornow Augenklinik Contact Information Dr.-Ing. Ralf-Peter Tornow Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34274 +49 9131 85-34271 External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Publications Journal Article Tornow Ralf-Peter / Laemmer Robert / Mardin Christian (2007): Quantitativ Imaging Using a Fundus Camera, Investigative Ophthalmology & Visual Science. Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 187 188 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Verbesserung des Gesundheitssystems Improving the Healthcare System Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 189 Low-Cost Funduskamera für die Dritte Welt Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym A-04 Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Voigtmann GmbH - Nürnberg, Deutschland Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Talking Eyes & more GmbH - Erlangen, Deutschland Schlüsselwörter Augenspiegelung / Funduskopie / Ophthalmoskopie, Funduskamera, Dritte Welt, Telemedizin, Netzhaut Abstract Im Rahmen des Projekts „Low-Cost Funduskamera für die Dritte Welt” werden technische Möglichkeiten zur Funduskopie mit telemedizinischer Anbindung mit einer konkreten Anwendungsperspektive in Entwicklungsländern erforscht und demonstriert. Dazu wird ein Demonstrator für eine optimierte Beleuchtungs- und Abbildungsoptik zur non-mydriatischen Darstellung des Augenhintergrundes erstellt. Zur Aufnahme des Fundus soll eine möglichst auf dem Massenmarkt verfügbare digitale Bilderfassungseinheit verwendet werden. Die digitalen Fundusbilder werden durch neue Methoden und Technologien der Bildnachbearbeitung in ihrem medizinischen Wert gesteigert und durch telemedizinische Verfahren einem Expertenkreis zugänglich gemacht. Durch die so erreichte Fernbefundung ist es möglich, in Regionen mit schlechter medizinischer Versorgung eine ophthalmologische Untersuchung einer großen Zahl von Menschen zu erreichen, obwohl kein Augenarzt vor Ort ist. Bei der Realisierung der Funduskamera wird in besonderem Maße auf einen hohen Automatisierungsgrad, Robustheit und leichte Bedienbarkeit Wert gelegt. Die Funduskamera kann somit auch von einem medizinischen Laien angewandt werden, welcher auch die Anamnese durchführen und zusammen mit den Fundusbildern übermitteln kann. Durch die im Ausland erfolgte Diagnose können die geringen vor Ort vorhandenen medizinischen Kapazitäten voll auf die Therapie der bedürftigen Menschen konzentriert werden. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 30.06.2013 Kontaktinformation Bernhard Höher Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik Cauerstr. 9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-20736 +49 9131 85-27212 Beteiligte Wissenschaftler Thomas Köhler Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Bernhard Höher Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik 190 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Low-cost fundus camera for the Third World Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym A-04 Keywords Ophthalmoscope / Funduscopy, Fundus camera, Third World, Telemedicine, Retina Abstract The project “Low-cost fundus camera for the Third World” will research into and demonstrate technical possibilities for funduscopy with a telemedical connection, with a concrete, application-oriented perspective for use in developing countries. A demonstrator for optimized illumination and imaging optics for non-mydriatic representation of the fundus will be created for this purpose. If possible, a digital image scanner available on the mass market will be used to scan the fundus. The medical value of the digital fundus images will be improved thanks to new image enhancement methods and technologies, and a team of experts will be able to access the images by means of telemedical processes. Such remote diagnostics will allow ophthalmological examination of a large number of people in regions with poor healthcare facilities, even without the presence of an ophthalmologist. A great deal of importance will be placed on a high degree of automation, a robust construction and ease of operation in realizing the fundus camera. This means that a medical layman can use the fundus camera and can also obtain the anamnesis and transmit it together with the fundus images. Having the diagnosis performed remotely means that small local healthcare capacities can be fully devoted to treating the needy in the foreign country. Start Date 2010-07-01 End Date 2013-06-30 Contact Information Bernhard Höher Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik Cauerstr. 9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-20736 +49 9131 85-27212 Involved Coworkers Thomas Köhler Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Bernhard Höher Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Voigtmann GmbH - Nürnberg, Germany Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Talking Eyes & more GmbH - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 191 Parallele optische Pulsationsmessung Schlüsselwörter Bildgebendes Verfahren (Imaging), Früherkennung von Erkrankungen, Glaukom, Karotisstenose Abstract Viele Parameter der Augen ändern sich herzschlagsynchron und zeigen einen pulsatilen Verlauf. Dazu gehören z.B. der Augeninnendruck, die Augenlänge, die Blutflussgeschwindigkeit, der Gefäßdurchmesser und die Fundusreflektion. Grund für diese pulsatilen Änderungen ist das sich herzschlagsynchron ändernde Blutvolumen im Auge. Die Parallele optische Pulsationsmessung beruht auf der Arbeitshypothese, dass bei gesunden Probanden ohne Augenerkrankungen und Störungen der Hämodynamik der zeitliche Verlauf der Reflektionssignale beider Augen in wesentlichen Parametern gleich ist (Anstiegs- und Abfallzeit, Amplitude) und es besteht keine zeitliche Verzögerung zwischen den Signalen beider Seiten. Für Abweichungen der Signale beider Seiten von der Symmetrie gibt es unterschiedliche Ursachen. Seitenunterschiede in den Reflektionssignalen der Netzhaut können sich ergeben, wenn einseitige bzw. unsymmetrische Störungen der Hämodynamik vorliegen. Einerseits kann erhöhter Augeninnendruck die Kurvenform der Durchblutung ändern, andererseits führen auch Verengungen (Stenosen) der Halsschlagader (Arteria carotis interna) zu Änderungen der Kurvenform der Durchblutung im Auge. Bei einseitigen Stenosen sind z.B. die Pulsamplitude reduziert und die Puls-Anstiegszeit verlängert. Mit dem Herz als Quelle der pulsatilen Änderungen und den Augen als Messort können daher Unsymmetrien im Bereich der Halsschlagadern, und/oder der Augen mit einer einfach durchzuführende parallelen Messung der Netzhautreflektion beider Augen erfasst werden. Ziel ist es, eine Methode zur Früherkennung von Unsymmetrien in der Durchblutung beider Augen zu entwickeln. Startdatum 01.07.2012 Publikationen Beitrag in einer Fachzeitschrift Tornow R. P. / Kopp O. (2006): Time Course and Frequency Spectrum (0 to 12,5 Hz) of Fundus Reflection, Investigative Ophthalmology & Visual Science (3753). Tornow R. P. / Kopp O. / Schultheiss B. (2003): Time Course of Fundus Reflection Changes According to the Cardiac Cycle, Investigative Ophthalmology & Visual Science (5). Die Abbildung zeigt den prinzipiellen Aufbau für die parallele optische Pulsationsmessung. Projektleitung Ralf-Peter Tornow Augenklinik Kontaktinformation Dr.-Ing. Ralf-Peter Tornow Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34274 +49 9131 85-34271 Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland 192 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Parallel optical pulsation measurement Keywords Imaging, Early detection of disease, Glaucoma, Carotid stenosis Start Date 2012-07-01 Project Leader Ralf-Peter Tornow Augenklinik Contact Information Dr.-Ing. Ralf-Peter Tornow Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34274 +49 9131 85-34271 External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Publications Journal Article Tornow R. P. / Kopp O. (2006): Time Course and Frequency Spectrum (0 to 12,5 Hz) of Fundus Reflection, Investigative Ophthalmology & Visual Science (3753). Tornow R. P. / Kopp O. / Schultheiss B. (2003): Time Course of Fundus Reflection Changes According to the Cardiac Cycle, Investigative Ophthalmology & Visual Science (5). Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 193 Messung herzschlagbedingter pulsatiler Änderungen am Auge mit der Laser-Specklemethode Schlüsselwörter Laser Speckle, Früherkennung von Erkrankungen, Glaukom Abstract Es ist eine Methode entwickelt worden, die es gestattet, sehr kleine Bewegungen von Oberflächen mit hoher örtlicher und zeitlicher Auflösung zu messen (Zalevsky, Beiderman et al. 2009). Dazu wird die zu untersuchende Oberfläche mit Laserlicht beleuchtet und die Oberfläche inklusive der laserinduzierter Speckle-Muster werden mit einer speziellen Videokamera aufgenommen. Aus den aufgenommenen Videosequenzen kann aus der Bewegung des Specklemuster die zeitliche Bewegung der beleuchteten Oberfläche mit hoher Orts- und Zeitauflösung (besser als 10 ms) berechnet werden. Diese Methode kann auch eingesetzt werden, um die herzschlagbedingten pulsatilen Bewegungen der Sklera des Auges zu messen, die durch die herzschlagbedingten pulsatilen Änderungen des Augeninnendrucks verursacht werden (Zalevsky, Margalit et al. 2012). Dazu wird die Sklera mit einem schwachen (augensicheren) Laser im infraroten Spektralbereich beleuchtet und eine Videosequenz aufgenommen. Beleuchtung und Videoaufnahme erfolgen berührungslos aus einer Entfernung von ca. 25 cm. Die Messung der pulsatilen Bewegung der Sklera mit der Speckle-Methode soll in zwei laufenden Projekten zusätzlich zu den bisher durchgeführten Messungen eingesetzt werden. Ziel ist es zu erproben, ob die Speckle-Methode bisher verwendete Messverfahren (Parallele optische Pulsationsmessung, Aufnahme von 24-Stunden Druckprofilen) vereinfachen kann. Die Speckle-Methode hat einige Vorteile gegenüber den bisher eingesetzten Messverfahren. Publikationen Beitrag in einer Fachzeitschrift Zalevsky, Z / Beiderman, Y / Margalit, I / Gingold, S / Teicher, M / Mico, V / Garcia J. (2009): Simultaneous remote extraction of multiple speech sources and heart beats from secondary speckles pattern, Optics Express (24). Beitrag bei einer Tagung Zalevsky Z. / Margalit I. / Beiderman Y. / Skaat A. / Belkin M. / Tornow R.-P. / Mico V. / Garcia J. (2012): Remote and Continuous Monitoring of Intraocular Pressure Using Novel Photonic Principle. Startdatum 15.12.2012 Kontaktinformation Dr.-Ing. Ralf-Peter Tornow Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34274 +49 9131 85-34271 Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Bar-Ilan University - Ramat Gan, Israel 194 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Measurement of heart beat induced pulsatile changes in the eye using the laser speckle method Keywords Laser speckle, Early detection of disease, Glaucoma Start Date 2012-12-15 Contact Information Dr.-Ing. Ralf-Peter Tornow Universitätsklinikum Erlangen, Augenklinik Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-34274 +49 9131 85-34271 External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Bar-Ilan University - Ramat Gan, Israel Publications Journal Article Zalevsky, Z / Beiderman, Y / Margalit, I / Gingold, S / Teicher, M / Mico, V / Garcia J. (2009): Simultaneous remote extraction of multiple speech sources and heart beats from secondary speckles pattern, Optics Express (24). Conference Contribution Zalevsky Z. / Margalit I. / Beiderman Y. / Skaat A. / Belkin M. / Tornow R.-P. / Mico V. / Garcia J. (2012): Remote and Continuous Monitoring of Intraocular Pressure Using Novel Photonic Principle. Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 195 COSIR - Combination of Chemical-Optical Sensors and Image Recognition Förderer Bayerische Forschungsstiftung Acronym COSIR Schlüsselwörter Chemisch-optische Sensoren, Bildverarbeitung, Zellkultur, Online-Überwachung, Maschinelles Lernen URL http://www5.cs.fau.de/press-releases/article/cosircombination-of-chemical-optical-sensors-and-imagerecognition/ Abstract Die Überwachung von Zellkulturen wird bis jetzt meist durch einzelne Messungen durchgeführt, die in bestimmten Zeitabständen erfolgen. Zustände zwischen diesen bekannten Zeitpunkten müssen daraus abgeleitet werden. Zudem finden diese Messungen unter Eingriffnahme in die Zellkultur (z.B. Probenahme) statt, was bei empfindlichen Zellen zu ungewollten Effekten führen kann. Das Ziel von COSIR ist es, ein System zur kontinuierlichen Überwachung von Zellkulturen zu entwickeln, das zudem ohne Probenahme und äußere Einflüsse Daten über das aktuelle Zellwachstum liefern kann. Dieses System wird in kompakter Bauweise verschiedene chemisch-optische Sensoren und Aufnahmesysteme enthalten. Die aufgenommenen Signale werden mit Hilfe von Bildverarbeitungsmethoden aufbereitet und ausgewertet, um automatisch quantitative (z.B. Zellenanzahl) als auch qualitative Werte (z.B. Sauerstoffgehalt) zu liefern. Es soll universell einsetzbar sein, zur Expansion tierischer Zellen, Medienoptimierung oder Toxizitätstests. Der hauptsächliche Nutzen wird hierbei in der pharmazeutischen Entwicklung neuer Medikamente, der wissenschaftlichen Forschung, sowie in der Toxizitätsprüfung liegen. Startdatum 01.01.2011 Enddatum 31.12.2013 Kontaktinformation Firas Mualla Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27826 +49 9131 303811 Externe Partner Astrum IT GmbH - Erlangen, Deutschland PreSens Precision Sensing GmbH - Regensburg, Deutschland 196 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 COSIR - Combination of Chemical-Optical Sensors and Image Recognition Funders Bavarian Research Foundation Acronym COSIR Keywords Chemical-optical sensors, Image Processing, Cell culture, Online-Monitoring, Machine Learning URL http://www5.cs.fau.de/press-releases/article/cosircombination-of-chemical-optical-sensors-and-imagerecognition/ Abstract Monitoring of cell cultures is mostly done with single measurements at different times. Intermediate states have to be inferred from these known time points. In addition, these measurements often interfere with the cultures, e.g., when samples are taken, which might lead to unexpected effects especially for sensitive cell types. The goal of COSIR is to develop a compact system for continuous monitoring of cell cultures. It is supposed to acquire data about the current cell growth and state without taking samples or other external influence. The system will contain different chemical-optical sensors and acquisition devices. The acquired signals will be processed with innovative image processing and machine learning methods in order to automatically generate quantitative as well as qualitative information (for example, number of cells or oxygen concentration). It will be universally applicable for expansion of animal cells, media optimization or toxicity tests. The main application will be the pharmaceutical development of new drugs, in research laboratories as well as in toxicity testing. Start Date 2011-01-01 End Date 2013-12-31 Contact Information Firas Mualla Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27826 +49 9131 303811 External Partners Astrum IT GmbH - Erlangen, Germany PreSens Precision Sensing GmbH - Regensburg, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 197 Integrierte Femtosekundenlaser-Technologie zur therapeutischen Anwendung cornealer Chirurgie Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym A-01 Schlüsselwörter Intrastromale Photodisruption, Perforierende Keratoplastik, Augenheilkunde, Lamelläre Keratoplastik, UVFemtosekundenlaser, Refraktive Chirurgie URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2917/244 Abstract Das Vorhabenziel ist der Aufbau und die Erforschung eines Ultraviolett-Femto sekundenlasers für die Hornhautchirurgie des Auges. Mit diesem Gerät soll es möglich werden, Fehlsichtigkeiten des menschlichen Auges mit erheblich erhöhter Präzision zu korrigieren. Technisches Ziel ist es, ein Lasersystem mit einer Ultraviolett-Wellenlänge von 345 nm zu entwickeln. Dieses Gerät soll einen Gewebeabtrag zur Brechungskorrektur ermöglichen, wie es mit den bisherigen Verfahren nicht mit hinreichender Genauigkeit möglich ist. Dieses kompakte Lasersystem wird nicht nur die Notwendigkeit der Kombination verschiedener Laser oder der von Lasern mit mechanischen Mikrokeratomen eliminieren, sondern wir auch die klinische Handhabbarkeit vereinfachen und Präzision sowie Vorhersagbarkeit spürbar erhöhen. Die WaveLight GmbH wird zu Beginn der Projektlaufzeit einen Laboraufbau realisieren, der den Ausgangspunkt für die weitere Entwicklung bildet. WaveLight wird dann innerhalb der 24monatigen Projektlaufzeit die Systemtechnik sowie die Software-Algorithmen zur Ansteuerung des Therapiesystems entwickeln und aufbauen sowie die Entwicklung von Versuchsaufbauten und Prototypen vorantreiben. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 30.06.2012 Kontaktinformation Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt Lehrstuhl für Photonische Technologien (LPT) Paul-Gordan-Str. 3, 91052 Erlangen [email protected] +49 9131 85-23456 +49 9131 85-23234 Externe Partner WaveLight GmbH - Erlangen, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland 198 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Integrated femtosecond laser technology for therapeutic application in corneal surgery Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym A-01 Keywords Intrastromal photodisruption, Penetrating keratoplasty, Ophthalmology, Lamellar keratoplasty, UV femtosecond laser, Refractive surgery URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2917/244 Abstract The goal of the project is to set up and conduct research into an ultraviolet femtosecond laser for corneal surgery. With this device, it should then be possible to correct defective vision in the human eye with much greater precision. The technical objective is to develop a laser system with an ultraviolet wavelength of 345 nm. The device will enable tissue ablation for the purpose of refractive correction, a procedure not possible with a sufficient degree of precision using existing methods. This compact laser system will not only eliminate the need to combine various lasers or to combine lasers with mechanical microkeratomes, but will also simplify clinical handling and significantly increase precision and predictability. At the beginning of the project, WaveLight GmbH will implement a laboratory set-up which will constitute the starting point for further development. Within the 24-month duration of the project, WaveLight will then develop and construct the system technology and the software algorithms to activate the treatment system and will push ahead with the development of test constructions and prototypes. Start Date 2010-07-01 End Date 2012-06-30 Contact Information Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt Lehrstuhl für Photonische Technologien (LPT) Paul-Gordan-Str. 3, 91052 Erlangen [email protected] +49 9131 85-23456 +49 9131 85-23234 External Partners WaveLight GmbH - Erlangen, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 199 CT-Rekonstruktion mit Compressed Sensing Förderer Anderer Mittelgeber Schlüsselwörter Computertomographie (CT) URL http://www5.informatik.uni-erlangen.de/en/our-team/wu-haibo Abstract Computertomograpie (CT) setzt den Patienten ionisierender Strahlung aus. Trotzdem ist die Methode weit verbreitet. Es gilt nun, Bilder von klinisch relevanter Qualität mit möglichst geringer Strahlenbelastung zu erzeugen, um das Risiko einer Schädigung zu minimieren. Ein Ansatz dazu ist, weniger Projektionsbilder zu verwenden. In diesem Projekt werden Rekonstruktionsverfahren erforscht, die so wenige Projektionen wie möglich verwenden, um eine schnellere Aufnahme zu ermöglichen und gleichzeitig die Dosis für den Patienten zu reduzieren. Startdatum 01.03.2009 Enddatum 31.03.2013 Projektleitung Haibo Wu Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Kontaktinformation Haibo Wu Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28982 +49 9131 28982 200 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 CT reconstruction using compressed sensing Funders Not named Keywords Computed Tomography (CT) URL http://www5.informatik.uni-erlangen.de/en/our-team/wu-haibo Abstract Computed tomography (CT) is considered as a radiation-intensive procedure, yet it becomes more and more common. The risk of radiation induced disease creates a strong need to reconstruct CT images with practically useful quality using as low radiation as possible. One strategy is to use only a limited number of projections.This project and research interests focus on developing CT reconstruction methods with as few projection images as possible to achieve rapid scanning with a reduced x-ray dose delivered to the patient. Start Date 2009-03-01 End Date 2013-03-31 Project Leader Haibo Wu Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Contact Information Haibo Wu Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28982 +49 9131 28982 Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 201 Analyse und Modellierung der pharyngo-ösophagealen Schleimhaut nach krankheitsbedingter Kehlkopfentfernung Förderer Deutsche Krebshilfe Acronym Deutsche Krebshilfe Nr. 109204 Schlüsselwörter Hochgeschwindigkeitsaufnahmen, Laserprojektionssystem, Numerische Modellierungen, Optimierung Abstract Die Wiederherstellung der Stimmfunktion nach einer operativen Entfernung des Kehlkopfes ist - neben der Beherrschung des Tumors - ein wichtiges Ziel im Rahmen einer onkologischen Therapie. Die Stimmrehabilitation nutzt Schwingungen des Narbengewebes („Pharyngeal-Esophageal-Segment”: PE-Segment) am Übergang zwischen oberem Speiseröhrenende und Pharynxstumpf zur Ersatzstimmgebung. Dabei ist die akustische Qualität der Ersatzstimme abhängig von der Morphologie und dem Schwingungsmuster des PE-Segments. Ziel des beantragten Projekts ist die numerische Modellrechnung und quantitative Analyse der Ersatzstimmgebung. Somit werden die Entwicklung operativer Eingriffe zur Verbesserung der Stimmrehabilitation nach einer Laryngektomie und deren objektive Beurteilung vorangetrieben. Mittels Hochgeschwindigkeits- (HG-) Endoskopie werden bei 60 Laryngektomierten die Bewegungen des PE-Segments während der Phonation aufgezeichnet. Dabei werden nichtstationäre Phonationsprozesse untersucht, wie sie bei der Modulation der Ersatzstimme (Tonhöhe und Intensität) auftreten. Um die Vergleichbarkeit zwischen den PE-Schwingungen verschiedener Patienten zu gewährleisten, werden die HG-Aufnahmen mithilfe eines Punktgitter-Laserprojektionssystem metrisch kalibriert und die enthaltenen Bewegungen extrahiert. Zusätzlich wird das akustische Signal beim Lesen eines Standardtextes aufgezeichnet. Diese Aufnahme dient der Bewertung der Stimmqualität (objektiv: automatischer Spracherkenner; subjektiv: Ärzte) anhand der die Ersatzstimmen in Qualitätsklassen eingeteilt werden. Für eine Verbesserung der Ersatzstimme ist es notwendig, den Zusammenhang zwischen der PE-Physiologie und der Ersatzstimmqualität zu verstehen. Im Gegensatz zu den dynamischen Eigenschaften sind die zugrunde liegenden mechanischen PE-Gewebeeigenschaften in vivo messtechnisch nicht erfassbar. Daher wird für eine Abschätzung der Gewebeverteilungen und -steifigkeiten ein biomechanisches PE-Modell verwendet. Die Simulation der zeitveränderlichen PE-Dynamik erfordert die Erweiterung des bestehenden Modells und neue Verfahren zur nichtstationären Parameteroptimierung. Mithilfe synthetischer und klinischer Daten wird die Modellanpassung validiert. Die resultierenden Modellparameter ermöglichen eine objektive Beschreibung und Klassifizierung der PE-Dynamik. Dabei wird mit statistischen Verfahren und Methoden des maschinellen Lernens eine Beziehung zwischen den Modellparametern 202 und den Stimmqualitätsklassen hergestellt. So werden diejenigen Parameterkombinationen identifiziert, die eine hohe Verständlichkeit der Ersatzstimme bedingen. Dies erlaubt wichtige Rückschlüsse hinsichtlich der qualitativen Eigenschaften verschiedener PE-Geometrien und-Dynamiken. Die Ergebnisse bilden eine Basis für die Entwicklung konservativer und chirurgischer Methoden zur Verbesserung der Ersatzstimmqualität (z.B. Planung der Schnittführung, gezielte Narbenbildung) und damit der Lebensqualität betroffener Patienten. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 30.06.2013 Kontaktinformation Prof. Dr.-Ing. Michael Döllinger Phoniatrie und Pädaudiologie Bohlenplatz 21, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-33814 +49 9131 85-39272 Beteiligte Wissenschaftler Björn Hüttner Phoniatrische und Pädaudiologische Abteilung in der HalsNasen-Ohren-Klinik Georg Luegmair Phoniatrische und Pädaudiologische Abteilung in der HalsNasen-Ohren-Klinik Prof. Dr.-Ing. Michael Döllinger Medizinische Fakultät Externe Partner Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland University of California Los Angeles (UCLA) - Los Angeles, CA, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Louisiana State University - Baton Rouge, LA, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Indiana University - Bloomington, IN, Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Numerisches, biomechanisches Modell des PE-Segments Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Analysis and modeling of vibrations of the pharyngoesophageal segment in substitute voice production Funders German Cancer Aid Acronym Deutsche Krebshilfe Nr. 109204 Keywords High-Speed Recording, Laser projection system, Numerical modeling, Optimization Start Date 2010-07-01 End Date 2013-06-30 Contact Information Prof. Dr.-Ing. Michael Döllinger Phoniatrie und Pädaudiologie Bohlenplatz 21, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-33814 +49 9131 85-39272 Involved Coworkers Björn Hüttner Phoniatrische und Pädaudiologische Abteilung in der HalsNasen-Ohren-Klinik Georg Luegmair Phoniatrische und Pädaudiologische Abteilung in der HalsNasen-Ohren-Klinik Prof. Dr.-Ing. Michael Döllinger Medizinische Fakultät External Partners Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany University of California Los Angeles (UCLA) - Los Angeles, CA, United States of America (USA) Louisiana State University - Baton Rouge, LA, United States of America (USA) Indiana University - Bloomington, IN, United States of America (USA) Numerical biomechanical model of the PE segment Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 203 E-ATLAS - Plattformunabhängiges und barrierefreies Publizieren von ärztlichen Bildern sowie Verdachtsdiagnoseerstellung Förderer BMBF / Spitzencluster Startdatum 01.07.2010 Acronym A-02 Kontaktinformation Attila Budai Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-25247 +49 9131 303811 Schlüsselwörter Bildvergleich, Fundusbilder, Ähnlichkeitsmessung, Verdachtsdiagnose URL http://www.atlasophthalmogoy.com Abstract Die weltweit größte Bilderdatenbank der Augenheilkunde “Atlas of Ophthalmology” ist ab sofort auch mobil als App zugänglich. Mit nur einem Klick können sich Ärzte, aber auch Medizinstudenten oder gesundheitsinteressierte Laien mehr als 6.000 klinische Krankheitsbilder auf ihr iPhone holen. Mediziner haben somit entscheidende Infos für Blickdiagnosen, Diagnosebestätigungen oder auch zur Patientenaufklärung immer dabei - zum Wohl der Patienten, deren Versorgung durch die Augen-App weiter verbessert wird. Entwickelt wurde die iPhone-Applikation im Rahmen eines Förderprojektes im Spitzencluster Medizintechik Medical Valley Europäische Metropolregion Nürnberg (EMN) vom Nürnberger IT-Unternehmen Voigtmann GmbH, das sich auf innovative Informationstechnologie spezialisiert hat, und dem Erlanger Verlag Onjoph.com, der auch den Internet-Atlas herausgibt. Die dem App zugrunde liegende Technologie wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Diagnose, ICD-10-Code und Kurzkommentar ergänzen Bilder Basis für die Augen-Atlas-App ist die Bilderdatenbank des “Atlas of Ophthalmology”, der von Prof. Georg Michelson von der Augenklinik des Universitätsklinikums Erlangen herausgegeben wird. Im Atlas der Augenheilkunde sind derzeit klinische Bilder zu nahezu allen Augen-Diagnosen erfasst, von häufigen Erkrankungen wie dem Grünen Star und der Makuladegeneration bis zu sehr seltenen Erkrankungen. Ergänzt werden die Aufnahmen durch die dazugehörige Diagnose, den entsprechenden ICD-10-Code und einen Kurzkommentar: Per Klick lassen sich so wertvolle Informationen zu den Erkrankungen schnell und nutzerfreundlich abrufen. Über eine Suchfunktion können zudem spezielle Bilder oder Fälle anhand von Diagnosen oder Stichwörtern ermittelt und listenweise anzeigt werden. Alle über die App abrufbaren Bilder und Diagnosen sind von Experten geprüft. „Die Augen-App zeigt eindrucksvoll, wie wertvoll die Verknüpfung von Medizin und Informationstechnologien für Ärzte und vor allem auch Patienten ist”, so Prof. Georg Michelson. „Bisher war der Augen-Atlas nur im Internet verfügbar, jetzt ist er optimal auf die Nutzung über das iPhone abgestimmt und wird so mobil.” 204 Enddatum 30.06.2013 Beteiligte Wissenschaftler Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Dr.-Ing. Kurt Höller Zentralinstitut für Medizintechnik Externe Partner Voigtmann GmbH - Nürnberg, Deutschland Online Journals of Ophthalmology - Baiersdorf, Deutschland Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 E-ATLAS - Platform independent and barrier-free publication of medical images as well as tentative diagnosis Funders BMBF / Leading Edge Cluster Start Date 2010-07-01 Acronym A-02 Contact Information Attila Budai Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-25247 +49 9131 303811 Keywords Image comparison, Fundus images, Similarity measurement, Tentative diagnosis URL http://www.atlasophthalmogoy.com Abstract The world’s largest image database for ophthalmology, the “Atlas of Ophthalmology”, is now available as an app for mobile devices. With just a single click, doctors, medicine students or laymen interested in health issues can receive over 6,000 clinical illness patterns on their iPhone. Doctors therefore always have decisive information at hand for visual diagnoses, confirmation of diagnoses or for informing the patient - a situation which clearly benefits the patient, whose care is improved by the eye app. This iPhone application was developed within the framework of a funded project in the Medical Valley European Metropolitan Region Nuremberg (EMN) leading edge cluster for medical engineering by the Nuremberg IT company Voigtmann GmbH - which specializes in innovative information technology - and the Verlag Onjoph.com from Erlangen, which also publishes the Internet Atlas. The technology the app is based on was funded by the German Ministry for Education and Research. A diagnosis, ICD-10 code and a short commentary accompany the images. The image database of the Atlas of Ophthalmology provides the basis for the Eye Atlas app. The Atlas is published by Prof. Georg Michelson from the Eye Clinic at the University Hospital Erlangen. The Atlas of Ophthalmology currently contains clinical images relating to almost all eye diagnoses, from common illnesses like glaucoma and macula degeneration right through to very rare diseases. The photographs come with the related diagnosis, the corresponding ICD-10 code and a short comment: With just a click, users can quickly and easily call up valuable information on various illnesses. There is also a search function with which specific images or cases can be found by entering diagnoses or key words; they are then displayed in a list. All the images and diagnoses which can be accessed via the app have been checked by experts. “The eye app is a striking example of just how valuable the link between medicine and information technology really is for doctors and, above all, for patients,” says Prof. Georg Michelson. “The Eye Atlas was previously only available on the Internet, but now it has been ideally tuned for use via iPhone, which means that it has become mobile.” End Date 2013-06-30 Involved Coworkers Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Dr.-Ing. Kurt Höller Zentralinstitut für Medizintechnik External Partners Voigtmann GmbH - Nürnberg, Germany Online Journals of Ophthalmology - Baiersdorf, Germany Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 205 Verarbeitung und Rekonstruktion medizinischer Bilddaten Förderer DFG / Graduiertenkolleg (GRK) Acronym RTG 1773 C1 URL http://hbs.fau.de/wp/ Abstract In diesem Teilprojekt sollen verbesserte Methoden für die Rekonstruktion von medizinischen Bilddaten erarbeitet werden. Eine solche Verbesserung soll durch Einsatz von Spezialhardware, die in den anderen Teilprojekten des Graduiertenkollegs entwickelt wurde, erreicht werden Startdatum 01.10.2013 Enddatum 30.03.2017 Kontaktinformation Martin Kraus Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28977 +49 9131 303811 Beteiligte Wissenschaftler Martin Berger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Qiao Yang Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Jessica Magaraggia Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) 206 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Processing and reconstruction of medical image data Funders DFG / Research Training Group (GRK) Acronym RTG 1773 C1 URL http://hbs.fau.de/wp/ Start Date 2013-10-01 End Date 2017-03-30 Contact Information Martin Kraus Lehrstuhl für Mustererkennung Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28977 +49 9131 303811 Involved Coworkers Martin Berger Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Qiao Yang Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Jessica Magaraggia Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 207 Verbesserung der Absolutgenauigkeit von medizinschen Positioniergeräten Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym BD-10 Schlüsselwörter Kamerabasiertes Messsystem, 6-Achs Knickarmroboter, Bildgebende Diagnostik, Onkologie, Positioniergenauigkeit, Patientenpositionierung URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2898/244 Abstract Entwicklung eines kamerabasierten Positioniersystems, das die Positioniergenauigkeit (absolut) eines Patientenlagerungstisches (mit 6 Freiheitsgraden) so erhöht, dass die Abweichung zwischen Ist- und Sollposition < 0.25mm Kugelradius beträgt. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 30.06.2012 Kontaktinformation Dr.-Ing. Christian Ziegler Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) Egerlandstr. 7-9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28783 +49 9131 302528 Beteiligte Wissenschaftler Dr.-Ing. Christian Ziegler Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik Externe Partner Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland 208 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Improving the absolute accuracy of medical positioning devices Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym BD-10 Keywords Camera-based measuring system, 6-axis articulated robot, Diagnostic Imgaging, Onkology, Positioning accuracy, Patient positioning URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2898/244 Abstract Developing a camera-based positioning system that increases the (absolute) positioning accuracy of a patient positioning system (with 6 degrees of freedom) so that the deviation between the actual and target positions is < 0.25mm radius of curvature. Start Date 2010-07-01 End Date 2012-06-30 Contact Information Dr.-Ing. Christian Ziegler Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) Egerlandstr. 7-9, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-28783 +49 9131 302528 Involved Coworkers Dr.-Ing. Christian Ziegler Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik External Partners Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 209 Klinische Vor-Ort- und Online-Anästhesiegasanalyse und -kontrolle Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym T-08 Schlüsselwörter Personalisierte Medizin URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2915/244 Abstract Ziel des Projektes ist es, die Nutzbarkeit eines Sensorkonzeptes auf Basis der Raman-Spektroskopie anhand von Testmessungen an der Klinik für Anästhesiologie in Verbindung und im Vergleich mit modernen Anästhesiegeräten zu demonstrieren und die Vorteile des Konzeptes zu erarbeiten. Dabei erfolgen die hier angestrebten Forschungsaktivitäten in enger Zusammenarbeit zwischen der Firma ESYTEC GmbH, die Messsysteme auf wissenschaftlicher Basis konzipiert, aufbaut und gegebenenfalls bis zur Serienreife entwickelt und dem Markt zuführt, dem Lehrstuhl für Technische Thermodynamik der Universität Erlangen-Nürnberg, der eine herausragende und international ausgewiesene Kompetenz in der Lasermesstechnik aufweist, und dem Lehrstuhl für Anästhesiologie am Universitätsklinikum Erlangen, der die wichtige medizinische Kompetenz für diese Problematik aufweist. Die geplanten Forschungsarbeiten werden somit stets auf höchstem wissenschaftlichem Niveau ausgeführt und werden die technische Anwendbarkeit und eine später mögliche Marktumsetzung der Ergebnisse laufend in die Untersuchungen einbezogen. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 30.06.2014 Kontaktinformation Prof. Dr.-Ing. Nadejda Popovska-Leipertz ESYTEC Energie und Systemtechnik GmbH Schleifmühle 5, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 898450 Externe Partner ESYTEC Energie und Systemtechnik GmbH - Erlangen, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland 210 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 Clinical local and online anesthetic gas analysis and monitoring Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym T-08 Keywords Personalized medicine URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2915/244 Abstract The goal of this project is to demonstrate the usefulness of a sensor concept based on Raman spectroscopy using test measurements at the hospital for anesthesiology in connection and in comparison with modern anesthesia equipment, and to draw up the advantages of the concept. The research activities envisaged in this project will be realized in close collaboration between ESYTEC GmbH - which designs measuring systems on a scientific basis, constructs them and, where appropriate, develops them until they are ready for serial production before putting them on the market - the Chair for Technical Thermodynamics at the University of Erlangen-Nuremberg - which possesses outstanding, internationally recognized expertise in laser measuring technology - and the Chair for Anesthesiology at the University Hospital Erlangen - which provides the important medical expertise for this issue. The planned research work will therefore always be performed at the highest scientific level and the technical applicability, and possible future use of the results on the market, will be constantly considered during the investigations. Start Date 2010-07-01 End Date 2014-06-30 Contact Information Prof. Dr.-Ing. Nadejda Popovska-Leipertz ESYTEC Energie und Systemtechnik GmbH Schleifmühle 5, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 898450 External Partners ESYTEC Energie und Systemtechnik GmbH - Erlangen, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 211 3D-Katheterlokalisierung zur Ablation im Herzen mittels biplanarer Fluoroskopie Förderer BMBF / Spitzencluster Externe Partner Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Acronym BD-05 Schlüsselwörter Augmentierte Realität, Computergrafik, Elektrophysiologie, Herzrhythmusstörung, Katheterablationsverfahren, Signalintegration, Vorhofflimmern, Bildgebende Diagnostik, Mustererkennung URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2950/244 Abstract Vorhofflimmern ist die häufigste Herzrhythmusstörung, an der allein in Deutschland rund eine Million Menschen leiden. Diese spezielle Herzrhythmusstörung ist mit einem erhöhten Schlaganfallrisiko, der Entwicklung von Herzinsuffizienz, sowie generell kardiovaskulärer Morbidität assoziiert. Ein wirkungsvoller Ansatz in der Therapie des Vorhofflimmerns stellt die röntgengestützte Katheter Ablation dar. Dabei kann zusätzlich aus einem prä-operativen Datensatz (z.B. CT, MR, CACT) ein dreidimensionales Überlagerungsbild berechnet werden, welches mit den intra-prozeduralen Röntgenbildern in Form eines Überlagerungsbildes fusioniert wird. Technisches Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Systems zur integrierten Planung, Navigation, und Kontrolle von elektrophysiologischen (EP) Untersuchungen und Ablationstherapien. Das Forschungsprojekt unterteilt sich dabei in mehrere Teilaspekte. Hierbei sind wesentlich Punkte die Katheterlokalisierung im Röntgenbild, sowie die Entwicklung semi- oder vollautomatischer 2D/3D Registrierungsverfahren zur Überlagerung von 3D Volumendatensätzen auf bi-planare 2D Fluoroskopiebilder. Ebenfalls ein wichtiger Aspekt ist die Erstellung aussagekräftiger Visualisierungen zur Navigation und Kontrolle während der Prozedur. Darüber hinaus ist die Integration externer Signale, wie z.B. an der Katheterspitze gemessene Sensordaten, mit entsprechender Visualisierung ein wichtiger Bestandteil des Forschungsvorhabens. Startdatum 01.07.2010 Enddatum 30.06.2013 Kontaktinformation Martin Koch Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27799 +49 9131 303811 212 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 3-D catheter localization for ablation in the heart by means of biplanar fluoroscopy Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym BD-05 Keywords Augmented reality, Computer graphics, Electrophysiology, Cardiac rhythm disorder / Cardiac arrhythmia, Catheterinduced ablation, Signal integration, Atrial fibrillation, Diagnostic Imgaging, Pattern recognition URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2950/244 Abstract Atrial fibrillation is the most common form of cardiac arrhythmia, with around one million sufferers in Germany alone. This specific form of cardiac arrhythmia is associated with an increased risk of strokes, the development of cardiac insufficiency as well as general cardiovascular morbidity. X-ray-guided catheter ablation represents an effective approach to treating atrial fibrillation. With this process, a three-dimensional superimposed image can be calculated from a pre-operative dataset (e.g. CT, MR, CACT), which is then fused with the intra-procedural x-ray images in the form of a superimposed image. The technical goal of the project is to develop a system for the integrated planning, navigation and monitoring of electro-physiological (EP) examinations and ablation treatments. The research project is divided into several sub-aspects. The major points are catheter localization on the x-ray image as well as the development of semi or fully automatic 2D/3D registration processes for superimposing 3D volume datasets on biplanar 2D fluoroscopy images. Another important aspect is the creation of informative visualizations for navigation and monitoring during the procedure. The integration of external signals, such as sensor data measured at the tip of the catheter, with corresponding visualization is a further important element of the research project. Start Date 2010-07-01 End Date 2013-06-30 Contact Information Martin Koch Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) Martensstr. 3, 91058 Erlangen [email protected] +49 9131 85-27799 +49 9131 303811 External Partners Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 213 ProHTA – Prospective Health Technology Assessment Förderer BMBF / Spitzencluster Acronym H-01 Externe Partner Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Deutschland Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Deutschland Schlüsselwörter Gesundheitstechnologie, Medizintechnik, Kostenerstattung, Technologiefolgenabschätzung, Strategische Planung, ProHTA, Reimbursement URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2921/244 Abstract Ziel des Vorhabens ‚Prospective Health Technology Assessment Medical Valley EMN’ (ProHTA) ist die Einrichtung einer wissenschaftlichen Dienstleistungsplattform zur Bewertung innovativer Gesundheitstechnologien bereits im Vorfeld ihrer Markteinführung. ProHTA beschreibt 1.) die Wirkung neuer Technologien und Produkte auf die Qualität der Versorgung und die Versorgungskosten; 2.) Effizienzpotentiale innerhalb der Versorgungsketten, die mit Hilfe neuer Technologien und Produkten gehoben werden können. Die Medizintechnik zeichnet sich durch eine hohe Innovationsgeschwindigkeit aus. Für Unternehmen ist es deshalb wichtig, bereits in der Frühphase des Innovationsprozesses zu verstehen, welche Wirkung die Einführung neuer technologischer Innovationen auf den Gesundheitsversorgungsprozess hat und welche Implikationen sich für das Gesundheitssystem als Ganzes ergeben. Dazu wird ProHTA das für das prospektive Einschätzung notwendige Wissen über Akteure, Prozesse, Effekte und Vergütungen bündeln und formalisieren sowie Werkzeuge zur Simulation als Basis weitergehender Analysen schaffen. Durch Integration zwischen Technologie und Prozessen in modellierten Szenarien können die resultierenden Effekte auf die einzelnen Akteure im Gesundheitssystem aus der Kosten und Nutzenperspektive dargestellt und bewertet werden. Daraus können Schlussfolgerungen u.a. für die Weiterentwicklung der Innovationen und für den regulativen Anpassungsbedarf (z.B. Versorgungslücken, Vergütungssituation, Anreizmechanismen) der Rahmenbedingungen im Gesundheitssystem getroffen werden. Startdatum 01.01.2011 Enddatum 31.12.2013 Kontaktinformation PD Dr. Kolominsky-Rabas, MBA Interdisziplinäres Zentrum für Health Technology Assessment (HTA) und Public Health (IZPH) der Friedrich-AlexanderUniversität Erlangen–Nürnberg Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-35855 214 Medizintechnik-Forschungsprojekte im ZiMT-Kollegium von 2009 bis 2013 ProHTA – Prospective Health Technology Assessment Funders BMBF / Leading Edge Cluster Acronym H-01 Keywords Health Technology, Medical Engineering, Reimbursement of costs, Technology assessment, Strategic planning, ProHTA, Reimbursement URL https://www.medical-valley-emn.de/node/2921/244 Abstract The purpose of the “Prospective Health Technology Assessment Medical Valley EMN” (ProHTA) project is to set up a scientific service platform to assess innovative health technologies before they are launched on the market. ProHTA describes 1) The effect of new technologies and products on the quality and cost of healthcare; 2) Efficiency potential within the healthcare chain which can be leveraged with the aid of new technologies and products. Medical engineering is characterized by a high pace of innovation. It is therefore important for companies to understand in the early phase of the innovation process just what effect the introduction of technological innovations will have on the healthcare process, and what implications there are for the health system as a whole. ProHTA will pool and formalize knowledge on stakeholders, processes, effects and payments that is required for the prospective assessment and will also create simulation tools as a basis for more far-reaching analyses. By means of integration between technology and processes in modeled scenarios, it will be possible to show and assess the resulting effects on the individual stakeholders in the health system in terms of cost and benefit. Conclusions can then be reached regarding, for example, further development of innovations and the need for regulative adjustment (e.g. gaps in healthcare provision, payment situation, incentive mechanism) of the framework conditions in the health system. Start Date 2011-01-01 End Date 2013-12-31 Contact Information PD Dr. Kolominsky-Rabas, MBA Interdisziplinäres Zentrum für Health Technology Assessment (HTA) und Public Health (IZPH) der Friedrich-AlexanderUniversität Erlangen–Nürnberg Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen [email protected] +49 9131 85-35855 External Partners Siemens AG, Healthcare Sector - Erlangen, Germany Universitätsklinikum Erlangen (UK) - Erlangen, Germany Medical Engineering Research Projects of ZiMT Members from 2009 to 2013 215 Impressum / Imprint Herausgeber / Published by: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) Zentralinstitut für Medizintechnik (ZiMT) Henkestr. 91, 91052 Erlangen Redaktion / Editors: Dr.-Ing. Kurt Höller, MBA, und Dipl.-Ing. Tobias Zobel Tel. +49 9131 85-26861, Fax +49 9131 85-26862 [email protected], [email protected] Satz / Typesetting: cybeck publishing Riemenschneiderstr. 12, 91056 Erlangen Tel. +49 9131 898939, Fax +49 9131 898938 [email protected] Fotos / Photographs: Alle Rechte liegen dem Zentralinstitut für Medizintechnik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg vor. Druck / Printing: Druckhaus Haspel Erlangen e. K. Willi-Grasser-Str. 13a, 91056 Erlangen Tel. +49 9131 9200770, Fax +49 9131 9200760 [email protected] Auflage / Circulation: 150 Stück Stand / Edition: Mai 2015 Hinweis / Note: Falls nicht anders angegeben, unterliegen alle Texte, Bilder und Grafiken des Berichtes dem Urheberrecht (Copyright). Für die Inhalte der dargestellten Forschungsprojekte sind die jeweiligen angegebenen Kontaktpersonen verantwortlich. Eine Vervielfältigung oder Verwendung der Inhalte (oder von Teilen daraus) in anderen elektronischen oder gedruckten Publikationen und deren Veröffentlichung (auch im Internet) ist nur nach vorheriger Genehmigung gestattet. Unless otherwise indicated, all texts, images and graphics of the report are subject to copyright. The given contact persons have the responsibility for the content of the presented research projects. Any reproduction or use of the content (or parts of the content) in other electronic or printed publications (including the internet) is permitted only with prior approval. 216 ZiMT Aktivitätsbericht 2009 – 2014 www.zimt.fau.de