Montag, 13.12.2004

importierte Nachrichten

Erfolgreicher Wissenstransfer von der Universität zur Wirtschaft

Förderung für Kooperationsprojekte aus der Mathematik, der Plastischen Chirurgie und der Lasermedizin

Mit insgesamt etwa 250.000 Euro unterstützen Innovationsstiftung und Wissenschaftsministerium Schleswig-Holstein drei Projekte an der Universität zu Lübeck. Es handelt sich um Kooperationen mit Wirtschaftsunternehmen, die im Rahmen des Programms "Hochschule - Wirtschaft - Transfer" (HWT) gefördert werden.

Die Übergabe der Bewilligungsbescheide für die drei Projekte findet am Montag, dem 13. Dezember 2004, um 16 Uhr im Institut für Mathematik der Universität statt (Wallstraße 40, ehemalige Seefahrtsschule). Anwesend sind Staatssekretär Dr. Hellmut Körner aus dem Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Kultur und Prof. Dr. Hans-Jürgen Block als Vorsitzender der Innovationsstiftung Schleswig-Holstein. Die geförderten Projekte stammen aus dem Institut für Mathematik (78.000 Euro), der Klinik für Plastische Chirurgie (98.000 Euro) und dem Medizinischen Laserzentrum Lübeck (75.000 Euro).
Automatisierte datengestützte Bewegungskorrektur in bildgebenden Verfahren der Nuklearmedizin ##|n##

Jeder, der die bildgebenden Verfahren der modernen Medizintechnik am eigenen Leibe erfahren hat, kennt die Anweisung "Einatmen - Ausatmen - Nicht mehr!". Sie soll dafür sorgen, Bewegungsartefakte während der Aufnahme zu vermeiden, um dem Arzt eine fundierte Diagnose zu ermöglichen. Das Ziel ist, ein unverfälschtes, naturgetreues Abbild des Patienten zu erstellen.

Diesem Anspruch stellt sich auch die Arbeitsgruppe SAFIR (Solutions and Algorithms For Image Registration) um Prof. Dr. Bernd Fischer und Priv.-Doz. Dr. Jan Modersitzki vom Institut für Mathematik der Universität zu Lübeck. Die Innovationsstiftung und das Wissenschaftsministerium des Landes Schleswig-Holstein fördern nun ein Kooperationsprojekt der Arbeitsgruppe mit der Firma MiE - medical imaging electronics GmbH - in Seth. Wie erste Vorarbeiten eindrucksvoll demonstrieren, erlauben die von der Arbeitsgruppe entwickelten Techniken und Methoden eine nachträgliche, computergestützte Verbesserung der Bilder. ##|n##

Weitere erfolgreiche Kooperationen bestehen mit renommierten Partnern wie der Stanford University oder dem Lucas Center for Magnetic Resonance Imaging, die gerne auf die weltweit einmalige Expertise der Lübecker Arbeitsgruppe zurückgreifen. Hierbei geht es um so relevante und hoch aktuelle Themen wie die Brustkrebsforschung oder das Diffusion Tensor Imaging, mit dem sogar der Verlauf von Nervenfasern im menschlichen Gehirn darstellbar wird. Mit der jetzigen Förderung wird der Weg für einen Knowhow-Transfer an die heimische Wirtschaft geebnet.

Automatische Auswertung mikrobiologischer Proben mittels spektroskopischer Bildaufnahmetechnik ##|n##

Die Analyse und Bewertung mikrobiologischer Proben spielt in vielen Gebieten der medizinisch-klinischen Diagnose und der pharmazeutischen Entwicklung und Testung  eine entscheidende Rolle. Diese Auswertungen werden heute vielfach noch manuell vorgenommen. In dem Projekt von Dr. Werner Eisenbeiß aus der Lübecker Klinik für Plastische Chirurgie soll über eine spektroskopische Bildaufnahme mikrobiologischer Proben und eine hochentwickelten Bilddatenverarbeitung eine automatische Analyse solcher Proben ermöglicht werden. Diese bedeutet zum Beispiel eine bessere Objektivierung der Auswertungen, bessere Quantifizierbarkeit, Verkürzung von Analysezeiten und auch eine wirtschaftliche Effizienzsteigerung in großen Laborbetrieben.

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Die spektroskopische Bildaufnahme ist eine bisher noch wenig genutzte Art der Datenaufnahme und das Spezialgebiet der ZEUTEC Opto-Elektronik GmbH in Rendsburg. Bei dieser Art der Bildaufnahme wird für jeden Bildpunkt ein hochauflösendes optisches Spektrum erhalten, wodurch die optischen Eigenschaften von Objekten in den mikrobiologischen Proben über einen ganzen Spektralbereich im Zusammenhang mit deren räumlichen (morphologischen) Eigenschaften für die Bewertung genutzt werden können. Diese Art der Bildaufnahme bietet ein enormes Potenzial optischer Qualitäts- und Prozesskontrolle, das bisher erst zu einem Bruchteil genutzt wird.

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Für die computergestützte Analyse dieser im Vergleich zur normalen Farbbildaufnahme um ein Vielfaches höheren optischen Information, die im Rechner eine riesige Datenmenge darstellt, bedarf es hochentwickelter und spezieller Bildverarbeitungsmethoden. Solche Methoden sind das Spezialgebiet der Arbeitsgruppe um Dr. Werner Eisenbeiß, die über viele Jahre im Rahmen der Intensiveinheit für Schwerverbrannte an der Klinik für Chirurgie in Lübeck ein bisher einzigartiges Diagnosesystem auf ähnlicher messtechnischer Basis entwickelt hat.

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In diesem Projekt sollen die speziellen Kompetenzen der Kooperationspartner zur Entwicklung eines neuartigen leistungsfähigen Verfahrens mit hohem wirtschaftlichen Potential zusammengeführt werden. Auf dieser Basis lassen sich langfristig weitere Verfahren zum Beispiel auch für den industriellen Bereich entwickeln.

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Für die Arbeitsgruppe der Universität zu Lübeck bedeutet dies die Ausweitung langjähriger Forschungen und Entwicklungen über den speziellen Anwendungsbereich in der Klinik hinaus. Die Gruppe wird damit etabliert und erhält die Möglichkeit, erworbene Kompetenzen in Kooperation mit der regionalen Wirtschaft auszubauen und (auch wirtschaftlich) erfolgreich umzusetzen.

Drei-dimensionale intraoperative Gewebsdarstellung durch Integration der Optischen Kohärenztomographie (OCT) in ein Operationsmikroskop

Dem Patienten unter die Haut schauen - das ist der Traum vieler Mediziner. Gewebe auch in seiner Tiefe  nicht invasiv und ohne Gewebskontakt während eines chirurgischen Eingriffes beurteilen zu können, ermöglicht eine vorausschauende schonende Chirurgie. Tumorgrenzen, Gefäße oder Nerven können während des Eingriffes bei der Schnittführung berücksichtigen kann. Zwar stehen der Medizin eine Reihe von bildgebenden Verfahren wie Röntgen, Ultraschall oder Kernspintomographie zur Verfügung, diese besitzen aber nicht die gewünschte Auflösung oder sind zu aufwändig, um routinemäßig eingesetzt werden zu können.

Die optische  Kohärenztomographie (OCT) ist ein neues Verfahren, das dem Arzt hier in Zukunft helfen kann. Ähnlich dem Ultraschallverfahren, werden Echos aus dem Gewebe zur Bildgebung verwendet und erlauben Schnittbilder, deren Auflösung wesentlich besser ist als bei den bisher eingesetzten Ultraschallgeräten. OCT arbeitet kontaktfrei und kann in den optischen Strahlengang eines Operationsmikroskopes integriert werden, so dass im Gegensatz zu Ultraschall eine kontinuierliche Bildgebung möglich ist, ohne dass die Operation unterbrochen werden muss.  OCT soll deshalb die hochaufgelöste Aufsicht auf das Operationsareal, das der Arzt jetzt durch ein OP-Mikroskope erhält, durch einen bis zu zwei Millimeter tiefen Einblick in das Gewebe erweitert werden. Hierbei werden Auflösungen besser als 15 Mikrometer erreicht, mit denen Gewebsstrukturen wie Epithelien, Bindegewebsschichten, Gefäße und Nerven sichtbar gemacht werden können.
Gemeinsam mit der Firma Möller-Wedel GmbH soll ein  OCT-Gerät, das zusammen mit der 4optics AG am durch Medizinische Laserzentrum Lübeck entwickelt wurde, in ein Operationsmikroskop integriert werden. Das Operationsmikroskop, das bisher nur zu einer zehn- bis 50-fach vergrößerten Darstellung von Gewebeoberflächen in verschiedenen medizinischen Disziplinen (Neurochirurgie, HNO, Mikrochirurgie, Gynäkologie) eingesetzt wird, soll durch die Kombination mit der OCT dem Arzt intraoperativ und in Echtzeit Informationen über den Gewebeaufbau in der Tiefe zur Verfügung stellen, die sonst nur durch aufwändige histologische Aufarbeitung des Gewebes gewonnen werden können. Die  Darstellung des Operationssitus  wird damit um die dritte Dimension erweitert.

In den letzten zwei Jahren hat das Medizinische Laserzentrum Lübeck die OCT in einer neuen technologischen Variante, dem Spektralradar, realisiert, die durch Verwendung neuer Strahlquellen und den Verzicht auf bewegte Teile hochaufgelöstes OCT in Echtzeit in einem klinischen Umfeld ermöglicht. Nach Abschluss der  Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, die jetzt vom Land Schleswig-Holstein über das HWT-Programm gefördert werden, erfolgt im Jahr 2006 eine klinische Erprobung des OCT-Operationsmikroskops. Die klinische Evaluation des OCT-Operationsmikroskopes erfolgt in den Lübecker Universitätskliniken für Neurochirurgie, für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde und für Frauenheilkunde und Geburtshilfe gewonnen. Durch den Einsatz der OCT soll die Resektion von Gehirntumoren und Tumoren der Stimmlippen gezielter und damit gewebesparender erfolgen. Nach auffälligem Abstrich soll die Diagnostik von Veränderungen (Dysplasien) am Gebärmuttermund im Rahmen der Kolposkopie verbessert werden.

Für dieses Projekt ergibt sich die einmalige Situation, dass der renommierten Hersteller für Operationsmikroskope Möller-Wedel und das  junges Unternehmen 4optics AG, Lübeck, das aus dem Medizinischen Laserzentrum Lübeck gegründet wurde, mit wissenschaftlich-technischen und medizinischen Einrichtung an der Universität zu Lübeck eng kooperieren werden. Damit ist bei erfolgreichem Abschluss der wissenschaftlichen Arbeiten eine schnelle gewerbliche Umsetzung gesichert.

* Abb.: Darstellung der geplanten OCT-unterstützten Resektion von Gehirntumoren. Links Koppelung der OCT mit dem OP-Mikroskop. Rechts Blick des Operateurs in die Resektionshöhle mit eingespiegeltem NMR- (links oben) und OCT-Bild (rechts oben). Das OCT-Bild zeigt eine Schnittdarstellung des Gehirngewebes senkrecht zur Oberfläche innerhalb des roten Rechtecks.