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Kompetenzzentren für Medizintechnik

10.04.2000 - (idw) Fraunhofer-Gesellschaft

Dreifacher Erfolg für die Fraunhofer-Gesellschaft: Die Fraunhofer-Institute für Biomedizinische Technik IBMT, Angewandte Optik und Feinmechanik IOF und Lasertechnik ILT gehören zu den Gewinnern des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF ausgeschriebenen Wettbewerbs zur Einrichtung von Kompetenzzentren für die Medizintechnik. Aus den 56 eingereichten Skizzen wählte die international besetzte Expertenjury acht Siegerprojekte aus. Die Kompetenzzentren erhalten in den kommenden fünf Jahren jeweils eine Förderung von bis zu 1,5 Millionen Mark im Jahr. Fraunhofer-Institute sind an den folgenden Kompetenzzentren beteiligt:

Motiv - Miniaturisierte Monitoring- und Interventionssysteme
Das vom Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT in St. Ingbert und der Berliner Laser- und Medizintechnologie GmbH LMTB gemeinsam geführte überregionale Kompetenzzentrum hat sich drei Schwerpunkte gesetzt: Es will die Therapie und Therapiekontrolle verbessern, intelligente Mikroimplantate entwickeln und innovative Telematikkonzepte für die Versorgung von Patienten zu Hause aufbauen.

OIT - OphthalmoInnovation Thüringen
Die Technische Universität Ilmenau und das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena arbeiten an der Entwicklung innovativer Verfahren und Produkte für die Augenheilkunde. Weitere Partner sind unter anderem die Universitätsaugenklinik Jena und die Unternehmen Carl Zeiss Jena und Aesculap-Meditec (Asclepion).

AKM - Miniaturisierte Komponenten und Systeme für die Herz-Kreislauf- und Gewebetherapie
Ziel des Aachener Kompetenzzentrums Medizintechinik ist es, den Krankenhausaufenthalt der Patienten zu verkürzen. Durch den Einsatz von miniaturisierten medizintechnischen Komponenten und Systemen sollen bei Operationen mögliche Komplikationen verringert werden. An dem Kompetenzzentrum arbeiten unter anderem Wissenschaftler der Klinik für Radiologische Untersuchungen und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT mit.

Motiv - Miniaturisierte Monitoring- und Interventionssysteme:
Ultraschall kontrolliert Krebstherapie

Eine Möglichkeit, Tumore in Leber oder Prostata zu entfernen, ist die Thermotherapie. Bei diesem minimal invasiven Verfahren erwärmt Laserlicht das bösartige Gewebe lokal auf 50 bis 100 °Celsius und zerstört so den Tumor. Allerdings lässt sich hierbei nur schwer kontrollieren, wie sich die Wärme im Körper des Patienten verteilt und ob nicht auch gesundes Gewebe geschädigt wird. Bislang kann der Einsatz des Lasers nur mit einer Magnetresonanztomographie online überwacht werden. Doch diese Technik ist sehr teuer: Neben den Anschaffungskosten von 1 bis 2 Millionen Mark für das Gerät fallen pro Einzeluntersuchung noch zusätzlich Kosten von 1 500 Mark an. "Preiswerter und einfacher wäre es, die Wärmeverteilung mit Ultraschall zu kontrollieren", meint Prof. Jörg-Uwe Meyer vom Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT in St. Ingbert. Gemeinsam mit der Laser- und Medizintechnologie GmbH LMTB aus Berlin will das IBMT daher in dem Kompetenzzentrum für Miniaturisierte Monitoring- und Interventionssysteme ein ultraschallbasiertes System entwickeln, das die Temperatur in dem bestrahlten Gewebe des Krebspatienten bestimmen kann.

Die Temperaturmessung mit Ultraschall wird schon jetzt bei Gewebeproben und In-vivo-Versuchen eingesetzt: Nun wollen die Forscher das Verfahren weiterentwickeln, sodass es auch bei Patienten angewendet werden kann. Das Messsystem soll folgendermaßen arbeiten: Der Ultraschall breitet sich im Gewebe aus und wird beispielsweise von zusammengelagerten Zellen reflektiert. Die zurückgesendeten Ultraschallsignale werden dann auf ihre Laufzeit und spektrale Zusammensetzung untersucht und ausgewertet. Erwärmt das Laserlicht das Gewebe, ändert sich auch die Geschwindigkeit und spektrale Zusammensetzung der Schallwellen. So lässt sich der erwärmte Gewebebereich online visualisieren und die Bestrahlung kann genau dosiert werden. Dadurch können erkrankte Bereiche vollständig zerstört und das angrenzende gesunde Gewebe vor Schäden bewahrt werden. "Durch die Fusion von Laser- und Ultraschalltechnik wollen wir die Behandlung von Tumoren sicherer und effizienter machen", beschreibt der Sprecher des Kompetenzzentrums Prof. Meyer die Zielsetzung für den Geschäftsbereich Therapie und Therapiekontrolle.

Ein weiterer Schwerpunkt des Kompetenzzentrums ist die Entwicklung eines intelligenten Mikroimplantats, das Patienten mit einem Wasserkopf helfen soll. Bei diesen Menschen ist die Zirkulation des Hirnwassers gestört. Die Folge: Der Hirndruck steigt an und der Patient kann ohnmächtig werden. Um dies zu verhindern, wird bislang über ein Schlauchsystem mit integriertem Ventil ein Teil des Hirnwassers abgeleitet. "Das einfache, passive Ventil arbeitet jedoch zu ungenau, sodass es immer wieder zu Komplikationen kommen kann", erläutert Meyer die Nachteile des herkömmlichen Verfahrens. Die Forscher wollen nun ein aktives Ventil entwickeln. Das intelligente Mikroimplantat misst den Hirndruck und sobald der Druck zu hoch ist, öffnet sich das Ventil automatisch. Dadurch können künftig - so die Vision der Forscher - Ohnmachtsanfälle der Erkrankten verhindert werden.

Neben der Entwicklung neuer Mikroimplantate und innovativer Verfahren zur Therapiekontrolle will das Kompetenzzentrum auch die häusliche Versorgung von Patienten nach einem Klinikaufenthalt verbessern. Moderne Telematikdienste machen es möglich: Televideodienste, online Blutdruckmessungen, die automatische Bestimmung der Blutgerinnung sowie die Notfallerkennung sollen künftig Ärzten und Pflegern helfen, die Patienten auch zu Hause zu betreuen und zu untersuchen.

Ansprechpartner:
Prof. Jörg-Uwe Meyer
Telefon: 0 68 94/9 80-1 50, Telefax: 0 68 94/9 80-4 00
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT
Ensheimer Straße 48, D-66386 St. Ingbert
E-Mail: meyeru@ibmt.fhg.de

OIT - OphthalmoInnovation Thüringen:
Innovative Produkte für die Augenheilkunde

Das Auge ist eines der wichtigsten Sinnesorgane des Menschen. Verliert ein Mensch sein Augenlicht oder vermindert sich sein Sehvermögen drastisch, kann er häufig seinen Beruf nicht mehr ausüben. Denn in der zunehmend audiovisuell geprägten Arbeitswelt gibt es nur wenige Arbeitsplätze für Sehbehinderte. Um Augenerkrankungen frühzeitig zu erkennen und die Erblindung nach Möglichkeit zu verhindern, werden leistungsfähige Diagnose- und Therapieverfahren benötigt. "Ein Ziel unseres Kompetenzzentrums ist es, neue diagnostische Systeme zu entwickeln, um die Sehfunktion des Auges objektiv beurteilen zu können", berichtet Dr. Volker Guyenot vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena.

Damit aber die Sehfunktion untersucht werden kann, muss zunächst das Auge zum Sehen angeregt werden. Bislang setzt der Augenarzt dazu zum Beispiel eine Spaltlampe ein, mit der er ins Auge leuchtet. Aufgabe des IOF ist nun, bessere und leistungsfähigere Verfahren zu entwickeln. "Wir arbeiten an einem Gerät, mit dem künftig Muster computergesteuert auf das Auge projiziert werden können. Dazu setzen wir viele kleine Minispiegel ein. Mit ihnen werden die Muster auf verschiedenen Regionen des Auges abgebildet. Dadurch werden sie angeregt", erläutert Guyenot. Mit neuen Messgeräten, die gemeinsam mit der TU Ilmenau entwickelt werden, soll dann nicht nur die Augentätigkeit, sondern auch die Reizweiterleitung ausgewertet werden. So können dann mögliche Defekte frühzeitig erkannt werden.

Weiterer Schwerpunkt des Thüringer Kompetenzzentrums ist die Entwicklung neuer Lasertherapien. Mit den innovativen Verfahren sollen Augenkrankheiten besser und effektiver behandelt werden können.

Ansprechpartner:
Dr. Volker Guyenot
Telefon: 0 36 41/8 07-3 05, Telefax: 0 36 41/8 07-6 04
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF
Schillerstraße 1, D-07745 Jena
E-Mail: guyenot@iof.fhg.de


AKM - Miniaturisierte Komponenten und Systeme für die Herz-Kreislauf- und Gewebetherapie:
Laser verschweißt Gewebe

Die Miniaturisierung ist auch in der Medizin auf dem Vormarsch. Immer kleinere und leistungsfähigere Implantate sollen den Menschen helfen. Doch je winziger die Bauteile sind, desto schwieriger ist auch deren Herstellung. Im Aachener Kompetenzzentrum Medizintechnik hat das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT daher die Aufgabe, neue Verfahren zur Fertigung und Bearbeitung von Mikroimplantaten zu entwickeln und einzusetzen.

Das ILT hat bereits wichtige Grundlagen für das laserstrahlunterstützte Fügen erarbeitet. Das Verfahren ist einfach: Wie beim Laser-Kunststoffschweißen wird zunächst durch ein transparentes Bauteil das Laserlicht auf ein überlappendes, absorbierendes Bauteil fokussiert. Dabei erwärmt sich ausschließlich die Kontaktzone. Das Bauteil mit dem niedrigen Schmelzpunkt wird weich und verbindet sich mit dem anderen Fügepartner. So können Bauteile aus unterschiedlichen Materialen einfach zu hybriden Mikrosystemen montiert werden. Mit diesem Verfahren können zum Beispiel miniaturisierte Blutpumpen hergestellt werden. Die Lasertechnik wird darüber hinaus auch zur Bearbeitung von Mikroimplantaten eingesetzt. Arbeiten des ILT und der medizinischen Kooperationspartner haben gezeigt, dass mikroperforierte Implantate besser im Gewebe fixiert werden können.

"Das ILT steuert zudem Laseranwendungen bei, die die Therapie erleichtern und verbessern können", erläutert Dr. Arnold Gillner die Aufgaben des Fraunhofer-Instituts. Beispiel: Laser-Gewebe-Schweißen. Diese Technik soll die Transplantationen von Organen erleichtern: Die Ärzte müssten nicht mehr wie bisher mühsam die Adern unter dem Mikroskop mit unzähligen kleinen Stichen vernähen, sondern könnten die Gefäße einfach mit dem Laser miteinander verschweißen.

Birgit Niesing

Ansprechpartner:
Dr. Arnold Gillner
Telefon: 0241-8906- 1 48, Telefax: 02 41/89 06-1 21
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstraße 15, D-52074 Aachen
E-Mail: gillner@ilt.fhg.de


Fraunhofer-Gesellschaft
Presse und Öffentlichkeitsarbeit
Franz Miller
Leonrodstraße 54
D-80636 München
Telefon: +49 (0) 89/12 05-5 33
Telefax: +49 (0) 89/12 05-7 13
E-Mail: presse@zv.fhg.de
http://www.fhg.de/german/press/pi/
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