Hightech in der Medizin

Die Chirurgie ist eine hochkomplexe Tätigkeit, die höchste kognitive Leistungen von den behandelnden Ärzten und dem Personal, aber auch von der Technik abverlangt. Aufgrund der immer größeren Anforderungen an die medizinische Versorgung hat in den letzten Jahren eine wahre „technologische Revolution” stattgefunden. Ingenieure entwickeln beispielsweise moderne Informationstechnologien, Bildgebungsverfahren und mechatronische Unterstützungssysteme, die zunehmend von Chirurgen eingesetzt werden und dadurch schwierige Operationen auch in nahezu unzugänglichen Körperregionen ermöglichen. Aber auch in der Rehabilitation, der Anästhesie und zahlreichen anderen medizinischen Bereichen ist eine optimale Diagnostik und Versorgung des Patienten ohne innovative Ingenieurleistungen nicht mehr vorstellbar. Für die Patienten bedeutet der Einsatz der Technik zudem weniger Belastung. Ingenieure der HTWK Leipzig sind federführend beteiligt, wenn es zum Beispiel darum geht, Planungsmodelle in 3D zu entwickeln, passgenaue, patientenindividuelle Implantate zu fertigen und die Genesung der Patienten durch schonende OP-Instrumentarien drastisch zu verkürzen. Darüber hinaus forschen interdisziplinäre ingenieurwissenschaftliche Teams an der HTWK Leipzig an chirurgischen Trainingssystemen aus Kunststoff und elektronischen Komponenten. Auch in der Biosignalverarbeitung und der mechatronischen Entwicklung von Rehabilitationstechnologien sind die Ingenieure an der HTWK Leipzig aktiv. 

Vorträge (nach Referent in alphabetischer Reihenfolge):

Luisa Birkner, Zahnärztin: Einsatz von individuellen Abformhilfen bei Patienten mit Kiefer-Gesichts-Defekten

Abstract:
Für eine passgenaue epithetische Versorgung sind präzise Ab­­for­mungen notwendig. Die entstehenden Arbeitsmodelle sollen die Original­situa­tion abbilden. Von den Gips­modellen wird an der HTWK Leipzig ein dreidimensionales Datennetz mit dem ATOS II 3D-Scansystem er­stellt. Ziel der Unter­suchung ist die Darstellung der Veränderungen des Weichgewe­bes von zwei ver­schiedenen Abformmaterialien im Mittelgesicht. Zum Vergleich dient ein fotorea­listisches Modell, welches optisch und mechanisch berührungsfrei mittels des CANFIELD-Scansystems angefertigt wurde.

Sebastian Guttke, Dipl.-Ing. (FH): Verfahren zur störungsarmen Erfassung der Pulsfrequenz unter extremen Bewegungsbedingungen

Abstract:
In der Medizin sind physiologische Werte wie Pulsfrequenz, Blutdruck und Sauerstoffsättigung des Blutes aussagekräftige Kenngrößen zur Bewertung des Gesundheitszustandes eines Menschen. Die Erfassung dieser Werte für sportmedizinische Untersuchungen gestaltet sich in der Praxis oftmals schwierig. Durch Bewegungen, Erschütterungen oder Temperatur-schwankungen treten derart große Störungen auf, dass die gewonnenen Messwerte nicht mehr auswertbar sind. Wie man diesen Problemen begegnen kann, wird zunächst für die Pulsfrequenzmessung anhand der störungsminimierten Ankopplung von Sensoren an die Haut gezeigt. Darüber hinaus werden neu entwickelte Signalverarbeitungsverfahren vorgestellt, mit Hilfe derer eine intelligente Unterdrückung von großen auftretenden Artefakten möglich ist.

Peter Haupt, M.Sc.: Ein elektronisches Trainingssystem für die Ohrchirurgie

Abstract:
Im Beitrag wird ein chirurgischen Trainingssystems für das „Neuromonitoring des Nervus facialis” vorgestellt. Diese Technologie wird bei sehr komplizierten chirurgischen Eingriffen eingesetzt, bei denen der Gesichtsnerv keinesfalls verletzt werden darf. Bei diesem Trainingssystem handelt es sich um ein Modell eines Neuromonitors. Dem Nutzer gegenüber verhält es sich nahezu wie ein realer Neuromonitor, die Realisierung geschieht jedoch durch ein alternatives physikalisches Wirkprin­zip. Das System ist in ein Simulationsphantom zum Trainieren von Operationen am Felsen­bein (Innenohr) integriert. Erste Tests zeigen, dass es sich um eine valide Trainingsumgebung für diese komplexe Operation handelt.

Ronny Höche, M.Sc.: Elektrotechnik in der Prothetik am Beispiel von Unterschenkelprothesen

Abstract:
Die Versorgung von Versehrten nach einer Amputation mit einer Prothese stellt eine komplexe und interdisziplinäre Aufgabe dar. So wird die Funktionalität moderner Exoprothesen durch den Einsatz elektronischer und elektrischer Komponenten aus der Sensorik und Aktorik erreicht. In diesem Vortrag wird kurz auf Ursachen und Formen von Amputationen der unteren Extremität eingegangen. Des Weiteren werden Aufbau und Funktion einer elektronisch gesteuerten und hydraulisch gedämpften Kniegelenk-Exoprothese erläutert. Dabei wird insbesondere auf die Steuerung der Dämpfungseigenschaften des Kniegelenks durch ein Embedded System eingegangen, wodurch dem Anwender eine bestmögliche Annäherung an ein natürliches Gangbild ermöglicht wird.

Uwe Lingslebe, Dipl.-Ing. (FH): Finite-Elemente-Modell des menschlichen Beckenringes

Abstract:
Durch numerische Simulationen mittels der Methode der Finiten Elemente lassen sich die Kenntnisse zum biomechanischen Verhalten des menschlichen Beckenringes vertiefen. In derartigen Berechnungen wurde unter anderem der Einfluss des Sakroiliakalgelenkes sowie verschiedener Bänder auf die Spannungsverteilung im Beckenring untersucht. Dabei kamen für die Bänder auf experimentellem Wege ermittelte Materialeigenschaften zum Ansatz. Die vorgestellten Arbeiten sollen langfristig zu einer besseren Versorgung von Beckenringfrakturen beitragen.

Matthias Müller, M.Sc.: Simulation intraoperativer Blutungen

Abstract:
Intraoperative Blutungen treten bei nahezu allen chirurgischen Eingriffen auf. Ihre sichere Beherrschung gehört zu den Grundfertigkeiten jedes Chirurgen. Gleichwohl können untypische oder starke Blutungen (Komplikationen) selbst erfahrene Operateure überfordern und den Patienten schnell in eine lebensbedrohliche Lage bringen. Solche Komplikationen lassen sich durchaus mit einem Triebwerksausfall in der Luftfahrt vergleichen. Dort werden derartige Notsituationen bereits seit vielen Jahren erfolgreich an Simulatoren geübt. Daraus entstand die Motivation für das Training intraoperativer Blutungen an chirurgischen Phantomen. Im Rahmen des Projektes Innovative Surgical Training Technologies (ISTT) werden seit über einem Jahr die medizinischen und technologischen Grundlagen solcher Simulatoren erforscht. Die Erarbeitung der medizinischen Grundlagen erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Leipzig durch Hospitationen, Experteninterviews und kontinuierliche Validierung durch Chirurgen. Auf technologischer Seite wurden neuartige anatomische Modelle und Verfahren zur hochgenauen Dosierung von künstlichem Blut entwickelt. Diese wurden bereits dem Fachpublikum vorgestellt und von Experten positiv validiert.