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18.11.2004 10:16

Medizin in der dritten Dimension

Bernad Lukacin Presse und Öffentlichkeitsarbeit
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD

Fraunhofer IGD zeigt auf der MEDICA neue Verfahren für exakte Diagnostik und schonende Therapie

Die Heilungschancen für Patienten zu verbessern und Ärzte verschiedener Fachrichtungen zielgerichtet zu unterstützen, das leisten die neuen Verfahren der Digitalen Medizin: Ein so genanntes Schleudertrauma lässt sich nun zuverlässig diagnostizieren und auch therapieren. Komplexe dreidimensionale Bild-Informationen aus verschiedenen Untersuchungen wie Ultraschall und Computertomografie können Mediziner exakt überlagern. Außerdem profitieren Kardiologen von beschleunigten und automatisierten Analysemethoden, die den Patienten Belastungen und Risiken ersparen.
Auf der diesjährigen MEDICA zeigt das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD vom 24. bis 27. November in Düsseldorf richtungsweisende Systeme für den medizinischen Arbeitsplatz der Zukunft.

Schleudertrauma sicher erkennen und behandeln
Täglich erleiden zirka 550 Personen allein in Deutschland durch Auffahrunfälle eine Zerrung der Nackenmuskulatur, das so genannte Schleudertrauma. Diese Verletzungen der Halswirbelsäule verursachen oftmals chronische Schmerzen und erfordern bislang eine aufwändige und kostenintensive medizinische Langzeittherapie. Für die Diagnose ist der Arzt vor allem auf die individuellen Schilderungen des Patienten und Tastbefunde angewiesen. Denn bildgebende Verfahren wie Röntgenaufnahme oder Kernspintomografie erlauben dem Mediziner in etwa 95 Prozent der Fälle keine exakten Aussagen über die spezifische schmerzbedingte Einschränkung des Verletzten. Die Folge: eine individuelle und zielgerichtete Therapie ist nicht möglich.
Wie schwer die Halswirbelsäule verletzt ist, lässt sich erstmals schnell und zuverlässig mit einem neuen Verfahren diagnostizieren, das Forscher des Fraunhofer IGD entwickelt haben. Dabei trägt der Patient einen Datenhelm (Head Mounted Display) und taucht in ein Szenario der Virtuellen Realität ein: Er verfolgt die simulierte Bewegungsbahn der Planeten im virtuellen Weltall. Der eingeschränkte Blickwinkel zwingt den Einzelnen dazu den Kopf zu bewegen, um den Himmelskörper zu verfolgen. Mittels integrierter Spezialsensoren lassen sich so mit hoher Frequenz die Position und Bewegung des Kopfes dreidimensional aufzeichnen. Gleichzeitig registriert das System exakt die Schmerzimpulse der Nackenmuskulatur. Diese so genannten Elektromyografischen (EMG-) Daten in Kombination mit den komplexen Messergebnissen der Kopfbewegungen ergeben ein detailliertes Bild zum Grad der Verletzung. Der Computer analysiert die EMG-Daten und steuert die visuellen Signale des Weltall-Szenarios. Dank dieser Rückkopplung wird der Verletzte keiner unnötigen Belastung durch heftige, schmerzhafte Bewegungen ausgesetzt. Die Ergebnisse der umfangreichen Patiententests, durchgeführt im Universitätsklinikum Ulm, bestätigen die Treffsicherheit dieses Diagnoseverfahrens.
"Wir haben das System weiterentwickelt, indem wir eine Kraftrückkopplungs-Komponente integrierten. Damit steht den Medizinern in Kürze zusätzlich ein physiotherapeutisches Trainingsgerät zur Verfügung, um die Hals- und Rückenmuskulatur ganz individuell aufzubauen", erläutert Dr. Ulrich Bockholt vom Fraunhofer IGD. Die klinischen Studien zu dieser neuartigen Therapiemethode sollen Anfang 2005 in Ulm beginnen. Die Wissenschaftler zeigen dieses innovative Verfahren während der MEDICA auf dem Stand des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF).

MEDICA 2004 Messe Düsseldorf
Halle 3, Stand E92
Dr. Ulrich Bockholt
Fraunhofer IGD
E-Mail: ulrich.bockholt@igd.fraunhofer.de
URL: http://www.igd.fhg.de/igd-a4/index.html

Alle Daten auf einem Bild
Magnetresonanz- und Ultraschall-Aufnahmen, Daten aus Computertomografie (CT) und funktionelle Informationen - all diese Untersuchungsergebnisse stehen dem Arzt inzwischen für Diagnose und Therapieplanung eines einzelnen Patienten zur Verfügung. Allerdings ist es für ihn in der Regel nicht möglich, die gesamte dreidimensionale Bildinformation im Kopf exakt zu überlagern. Denn abweichende Positionen des Kranken, unterschiedliche Auflösungen und Darstellungen erschweren dies. "Erst wenn Mediziner komplexe Informationen - beispielsweise zur Prostata - einfach vorverarbeiten und visualisieren können, sind sie in der Lage alle Möglichkeiten der verschiedenen Untersuchungsmethoden zu nutzen", betont Professor Georgios Sakas, Leiter der Abteilung Cognitive Computing and Medical Imaging am Fraunhofer IGD. Deshalb haben Forscherinnen und Forscher dieser Abteilung ein Verfahren zur Volumen-Registrierung entwickelt, um die unterschiedlichen Datensätze automatisch in einem einzigen Koordinatensystem zu überlagern. Dies vereinfacht die Arbeit der Klinikärzte erheblich. Das neue dreidimensionale Kreuzmodell komprimiert die anfallenden Daten und beschleunigt damit das gesamte Matching-Verfahren. Zur Zeit wird das System für die menschliche Kopfregion, den Brustkorb und die Prostata eingesetzt; zukünftig sollen Mediziner auch Bildinformationen von bewegten Körperteilen wie dem Herzen überlagern können.

Analyse des Herzens
Eine europäische Studie hat gezeigt, dass sich die Untersuchung mittels Herzkatheter in 50 Prozent der Fälle als überflüssig erwies. Eine Herzanalyse mit der Kernspinresonanz (MRT) hilft, dem Patienten Belastungen sowie potenzielle Risiken einer Herzkatheter-Untersuchung zu ersparen und die Kosten zu senken.
Eine am Fraunhofer IGD entwickelte Software ermöglicht -basierend auf einer vierdimensionalen Segmentierung des linken Ventrikels - eine Herzwandanalyse nach Richtlinien der American Heart Association (AHA). Das systolische- / diastolische Volumen, deren Verhältnis zueinander sowie das Auswurfvolumen werden automatisch berechnet und grafisch über die Zeit dargestellt. Aufschlussreich sind die Herzwandbewegungen des pulsierenden Herzens. "Kardiologen können mit Hilfe der neuen Verfahren sehr einfach und schnell feststellen, ob der Herzmuskel gesund ist beziehungsweise Teile des Muskels nicht mehr kontrahieren", erläutert Prof. Georgios Sakas. Ferner sei es ihnen damit möglich, die Bewegungen der Herzwand grafisch in einem so genannten "Bull Eye View" darzustellen und zu untersuchen. Dies erleichtert dem Arzt beispielsweise, einen Herzinfarkt zu erkennen. Benötigt ein Arzt in der Klinik bis zu einem Tag, um ein Herz Schicht für Schicht manuell zu segmentieren und zu analysieren, so verkürzt sich die Zeit mit der neuen Methode auf 10 bis 30 Minuten. Die Herzspezialisten der Universitätsklinik Hamburg-Eppendorf evaluieren derzeit dieses Verfahren des Fraunhofer IGD.
Mit der entwickelten Software lassen sich weiterhin auch hochaufgelöste CT-Datensätze einer Herzphasen-Messung beliebig visualisieren und die Koronar-Arterien auf so genannte "Hard Plaque" untersuchen. Ein am Fraunhofer IGD entwickelter Algorithmus verfolgt die Koronar-Arterien und gibt als Ergebnis den exakten Durchmesser an jeder Position wieder. Dieses Analyseverfahren wird derzeit am Klinikum der Universität Frankfurt/Main im klinischen Einsatz erprobt.
Diese neuen Entwicklungen zeigen die Darmstädter Forscherinnen und Forscher während der MEDICA auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand.

MEDICA 2004 Messe Düsseldorf
Halle 10, Stand F05
Prof. Georgios Sakas
Fraunhofer IGD
E-Mail: georgios.sakas@igd.fraunhofer.de
URL: http://www.igd.fhg.de/igd-a7/index.html

Falls Sie Interesse an Bildern zu den einzelnen Verfahren haben, senden wir Ihnen diese gerne zu. Bitte wenden Sie sich dazu per E-Mail an Bernad Lukacin ( Bernad.Lukacin@inigraphics.net) oder rufen Sie uns an (Tel. 06151/155-146).

Kurzprofil INI-GraphicsNet:
Das internationale Netzwerk der Graphischen Datenverarbeitung (INI-GraphicsNet) besteht aus dem Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD, dem Zentrum für Graphische Datenverarbeitung ZGDV e.V., beide in Darmstadt und Rostock, und dem Fachgebiet Graphisch-Interaktive Systeme (GRIS) der Technischen Universität Darmstadt sowie weiteren acht Institutionen in sechs Ländern: dem Centre for Advanced Media Technology (CAMTech), dem Centre for Graphics and Media Technology (CGMT), beide in Singapur, dem Centro de Computação Gráfica (CCG) in Guimarães und Coimbra (Portugal), imedia - The ICPNM Academy in Providence, Rhode Island (USA), dem Omaha Graphics and Media Laboratory (OGM) in Nebraska (USA), dem Centre for Visual Interaction and Communication Technologies (VICOMTech) in San Sebastian (Spanien), dem Institute for Graphic Interfaces (IGI) in Seoul (Süd-Korea) und dem Center for Advanced Computer Graphics Technologies (GraphiTech) in Trento (Italien).
Diese Institutionen bilden das weltweit größte und leistungsfähigste Forschungs-Netzwerk der Graphischen Datenverarbeitung. Ihre Kernkompetenz ist die Visualisierung und interaktive Verarbeitung von Daten, Informationen und Wissen. Sie erforschen und entwickeln neue Interaktions- und Dialogformen für digitale Medien und realisieren innovative Systeme zur Kommunikation und graphisch-interaktiven Kooperation über Rechnernetzwerke. Innerhalb des Forschungsverbundes sind an den zehn Standorten über 350 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie mehr als 500 wissenschaftliche Hilfskräfte beschäftigt. Der Etat betrug 2003 über 40 Millionen EURO

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Weitere Informationen:

http://www.igd.fhg.de/igd-a7/index.html
http://www.igd.fhg.de/igd-a4/index.html

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Neues Verfahren zur Diagnostik und Therapie des so genannten Schleudertraumas

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Analyse des Herzens

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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Ernährung / Gesundheit / Pflege, Informationstechnik, Medien- und Kommunikationswissenschaften, Medizin, Wirtschaft
überregional
Buntes aus der Wissenschaft, Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Tagungen
Deutsch

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