Universität Kaiserslautern auf der MEDICA vom 22. bis zum 25. November

Radioaktive Implantate

Eine bessere Behandlung von Gefäßkrankheiten versprechen radioaktive Implantate, wie sie vom Institut für Dünnschichttechnologie der Universität Kaiserslautern auf der diesjährigen MEDICA in Düsseldorf vorgestellt werden.

In Zusammenarbeit mit der Industrie konnte das Institut eine Gefäßstütze entwickeln, auf deren Oberfläche radioaktive Isotope aufgebracht sind und die sich beispielsweise bei arteriosklerotischen Veränderungen einsetzen lässt. Eine ultradünne Schutzschicht trennt die Isotope vom Gewebe und verhindert, dass sie in den Körper gelangen. Daneben präsentieren die Kaiserslauterer Forscher auf der Sonderschau Medica Research (Halle 3, Stand 3E58) weitere Anwendungsmöglichkeiten dünner Schichten; das Zentrum für Fernstudien und Universitäre Weiterbildung (ZFUW) stellt Fernstudiengänge zum Gesundheitswesen vor.
Das Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik stellt auf der Sonderschau „MEDICAMEDIA“ unter anderem ein Modell vor, mit dem sich das Risiko des Plötzlichen Herztods abschätzen lässt.
Während der gesamten Messezeit wird die Kontaktstelle für Information und Technologie (KIT) die Besucher des Standes über alle Fachgebiete und Institutionen der Hochschule sowie über das umfangreiche Leistungsangebot der KIT informieren.

Ansprechpartner:
Klaus Dosch, Kontaktstelle für Information und Technologie
Tel. 0631/205-3001, Fax: 0631/205-2198
E-Mail: dosch@kit.uni-kl.de.

Strahlung in streuenden Medien

Strahlung wird in der Medizin bereits seit einiger Zeit erfolgreich in Diagnostik und Therapie angewandt. Computertomografie in der Krebsdiagnose oder die Dosimetrie in der Krebstherapie gehören zu den anerkannten Behandlungsmethoden. Die „Optische Tomografie“ wird weltweit zur Erkennung von Strukturen und Eigenschaften in menschlichem Gewebe erforscht. Die laserinduzierte interstitielle Thermotherapie erweist sich als erfolgversprechender Ansatz zur Behandlung von Gehirntumoren.
Der Einsatz von Computern zur Berechnung und Simulation dieser Prozesse ist ein wesentlicher Bestandteil der Behandlung. Wichtig für die Simulation ist eine effektive Lösung der Strahlungstransportgleichung. Am Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik wurden in den letzten Jahren moderne numerische Verfahren zur Strahlungstransportberechnung untersucht und entwickelt, die sich sowohl durch hohe Genauigkeit als auch Rechengeschwindigkeit auszeichnen.

Ansprechpartner:
Dr. Norbert Siedow
Tel.: 0631/205-4126
E-Mail: siedow@itwm.uni-kl.de

Risikoanalyse für den Plötzlichen Herztod

Der Plötzliche Herztod gehört zu den häufigsten Todesursachen in den Industrieländern. Die Medizin geht davon aus, dass sich das Risiko anhand einer Analyse der verschiedenen Parameter des Herzschlags rechtzeitig einschätzen lässt, so dass rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergriffen werden können.
Für die Bestimmung des Herztodrisikos werden Langzeit-EKGs aufgenommen, die gezielt auf Risikofaktoren ausgewertet werden müssen. Dies ist ohne Hilfsmittel in Anbetracht der großen Datenmenge nahezu unmöglich. Hier setzt das Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik mit seinen Arbeiten an. Mit Hilfe neuronaler Netze werden die EKGs anhand der wichtigsten Parameter, vor allem der Variation der Schlagfrequenz, analysiert und klassifiziert. Damit können nicht nur Risikofälle hinsichtlich ihrer Härte besser eingestuft werden, sondern auch die Erfolge von Medikamenten kontrolliert werden.

Ansprechpartner:
Dr. Patrick Lang
Tel.: 0631/205-2833
E-Mail: lang@itwm.uni-kl.de

Radioaktive Oberflächen in der Strahlentherapie

Bei der Therapie arteriosklerotischer Gefäßveränderungen oder von Tumoren werden häufig radioaktive Implantate eingesetzt. Sie finden sowohl in der Kurz- als auch in der Langzeittherapie Anwendung.
In den letzten Monaten konnte durch die Firma NTTF (Nuclear Technologies & Thin Films) und das Institut für Dünnschichttechnologie der Universität Kaiserslautern eine neuartige Methode für die Gefäßtherapie entwickelt werden. Dadurch erhalten Gefäßstützen, sogenannte Stents, eine bÓstrahlende und biokompatible Oberfläche.
NTTF (Nuclear Technologies & Thin Films) entwickelt biokompatible Schichtsysteme für medizinische Implantate, bei denen die radioaktiven Isotope oberflächennah aufgebracht sind. Durch eine nano- bis mikrometerdicke Schutzschicht (Diffusionssperre) sind sie vom unmittelbaren Kontakt mit dem Körpergewebe getrennt.

Ansprechpartner:
Dr. Heinz Busch
Tel.: 02224/968881
E-Mail: idst_hb@t-online.de

Optimierung von Krankentransporten

Das Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) hat bereits langjährige Erfahrung in der Optimierung von Logistiksystemen. Mit „OptiTrans“ stellt es seine neueste Arbeit im Bereich der Krankenhauslogistik vor: ein Softwaretool zur Planung von Patiententransporten in und zwischen Krankenhäusern.
Im Rahmen der Logistik im Krankenhaus kommt dem Transportdienst die Aufgabe zu, Patienten zwischen Behandlungsräumen und Stationen zu transportieren. In großen Krankenhäusern mit ca. 1000 Betten werden häufig mehr als 250 Patiententransporte pro Tag durchgeführt, wobei ein Großteil der Transporte in den Stoßzeiten am Vormittag abgewickelt werden muss.
Bisher waren für die Transportoptimierung keine Softwarelösungen verfügbar, die auf die speziellen Anforderungen der Krankenhauslogistik zugeschnitten waren. Das liegt nicht zuletzt an der Komplexität der Aufgabenstellung. Schwierig ist weniger, die eigentliche Software zu erstellen, als das zugrunde liegende Optimierungsproblem zu lösen. Hier setzt OptiTrans an: es verbindet eine hochwertige Optimierungsstrategie, praxistaugliche Rechenzeiten und eine benutzerfreundliche Bedienoberfläche.
Daneben stellt das ITWM seine Arbeiten zur Evakuierungsplanung, zum Krankenhauslayout und zur Simulation der Aufzugssteuerung vor.

Ansprechpartner:
Dr. Stefan Nickel
Tel.: 0631/205-4558
E-Mail: nickel@itwm.uni-kl.de

Körperverträglichere Kunststoffimplantate dank Kohlenstoff-Beschichtungen

Ein Großteil der Implantate, die in der Medizintechnik eingesetzt werden, besteht aus Kunststoffen. Eine Veredelung der Kunststoffoberfläche mit einer amorphen Kohlenstoffschicht verbessert durch eine Reduzierung der Bakterienanhaftung die Verträglichkeit des Implantates im Körper. Viele der eingesetzten Kunststoffe sind jedoch sehr wärmeempfindlich und können daher den Temperaturen, die durch den Beschichtungsprozess entstehen, nicht ausgesetzt werden.
Dem Kaiserslauterer Institut für Dünnschichttechnologie ist es gelungen, die Oberflächentemperatur der Implantate während der Beschichtung auf unter 50 °C zu senken.
Dieses innovative Verfahren erschließt neue Anwendungsgebiete in der biokompatiblen Beschichtung.

Ansprechpartner:
Dr. Heinz Busch
Tel.: 02224/968881
E-Mail: idst_hb@t-online.de

Effektive Kompression medizinischer Bilddaten

Gerade im medizinischen Bereich fallen große Mengen Bilddaten an, die effizient gespeichert und archiviert werden müssen. Die Kapazität üblicher Netzwerke und Speichermedien ist dem Datenaufkommen schnell nicht mehr gewachsen.
Eine Lösung bieten effiziente Komprimierungsverfahren. Wichtig ist dabei gerade in der Medizin, dass keine relevanten Informationen verloren gehen. ARGUS, eine Entwicklung aus der Abteilung „Modelle und Algorithmen in der Bildverarbeitung“ des Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM), ermöglicht es, Bilder nahezu verlustfrei auf weniger als 2% der Ausgangsgröße zu komprimieren. Dazu wird eine speziell entwickelte Kombination von Waveletverfahren und Glättungsfiltern verwendet, die sich besonders für Röntgenbilder bewährt hat.

Ansprechpartner:
Dr. Axel Becker
Tel.: 0631/36681-31
E-Mail: becker@itwm.uni-kl.de

Diagnoseunterstützung für die Regulationsthermografie

Die Regulationsthermografie ist ein nichtinvasives Diagnoseverfahren, bei dem die Temperaturregulationsfähigkeit der Haut analysiert wird. Dazu werden an 110 Körperstellen Messungen vorgenommen. Störungen im Regulationsmuster weisen schon in frühem Stadium auf Krankheiten hin. Vor allem in der Brustkrebsdiagnostik erscheint die Regulationsthermografie als erfolgversprechende Methode.
Aufgrund der unübersichtlichen Datenmenge ist die Interpretation der Messwerte auch für erfahrene Ärzte schwierig. Das Diagnosesystem THERMEXPERT des Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) wertet die Temperaturdaten mit Hilfe neuronaler Netze und Fuzzy-Logik-Methoden hinsichtlich bestimmter Krankheitsbilder aus und gibt dem Arzt entscheidende Hilfestellung für die Diagnose.

Ansprechpartner:
Dr. Patrick Lang
Tel.: 0631/205-2833
E-Mail: lang@itwm.uni-kl.de

Bestrahlungsplanung und -optimierung

Klinische Strahlentherapieplaner haben die schwierige Aufgabe, gleichzeitig zwei prinzipiell widersprüchliche Ziele verfolgen zu müssen: Zum einen soll eine dem individuellen Krankheitsbild angemessene Strahlungsdosis im Tumorgewebe realisiert werden, um mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Kontrolle des Tumors zu garantieren. Andererseits ist es unabdingbar notwendig, die Strahlung im benachbarten Gewebe (insbesondere in Risikoorganen) auf einem möglichst niedrigen Niveau zu halten, um schwerwiegende Komplikationen zu vermeiden.
Die herkömmliche Methode inverser Strahlentherapieplanung ist sehr zeitaufwändig: Ausgehend von den (in der Regel nicht erreichbaren) Idealwerten werden die Strahlendosen nach Erfahrungswerten variiert und mit den behandelnden Ärzten bewertet. Die gewählten Organgewichte müssen meist mehrfach nachgebessert werden, bis ein vertretbarer Plan gefunden ist.
Neuere Arbeiten der Abteilung „Optimierung“ des Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik führen zu schnelleren und besseren Planungsergebnissen. Der speziell entwickelte Optimierungsalgorithmus garantiert eine möglichst schonende und gleichzeitig effektive Bestrahlung des Patienten. Zudem wird die Planung erheblich beschleunigt. So kommen einerseits mehr Patienten in den Genuss einer optimal angepassten Bestrahlung, gleichzeitig können die teuren Bestrahlungsgeräte besser ausgelastet werden.

Ansprechpartner:
Dr. Stefan Nickel
Tel.: 0631/205-4558
E-Mail: nickel@itwm.uni-kl.de

Während der Messe ist die KIT am Stand in Düsseldorf unter der Telefonnummer 0211/947-1711 bzw. per Fax unter 0211/947-1710 zu erreichen.