Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bildverarbeitung in der Medizin

11.03.2002


Das menschliche Hirn


Mit immer besseren Geräten bilden Mediziner den menschlichen Körper ab, um Krankheiten erkennen und behandeln zu können. In der modernen Medizin spielen bildgebende Verfahren deshalb eine immer größere Rolle. Doch wie entstehen die Bilder? Welche Messdaten und welche Rechenoperationen werden benötigt, damit aussagekräftige Bilder entstehen? Das sind die Probleme, die auf dem Workshop "Bildverarbeitung für die Medizin" auf der Tagesordnung stehen.

Zeit: 10.3.bis 12.3. 2002, Eröffnung am 11.3., 9.30 Uhr
Ort: Hörsaal 18, Hörsaalgebäude, Universitätsstraße

Seit der Erfindung des Röntgens sind Instrumente und Techniken, die Einblicke in das Körperinnere gewähren, immer weiter entwickelt und verfeinert worden. Endoskopische Verfahren, Computertomographie, Magnetresonanztomographie, Ultraschall, und Computernavigation sind die wichtigsten Verfahren, die im Dienste der Medizin immer neue Möglichkeiten eröffnen.

Mediziner dringen heute bei Operationen mit Sonden durch sehr kleine Einschnitte weit in den Körper vor und werden dabei von einem Computer bei der Navigation unterstützt. Hirnforscher messen die sehr schwachen Signale, die bei Denkprozessen ausgesendet werden. Dabei bedarf es hochkomplizierter Statistik, damit sich aus dem Wust von Störeinflüssen überhaupt ein Signal herausfiltern läßt. Auffällige Partien der menschlichen Haut werden fotografiert und mit Maßzahlen charakterisiert. Aus dem Vergleich der Maße mit einer Datenbank kann sicherer entschieden werden, ob es sich um eine krebsartige Veränderung handelt.

Längst ist die Bildgebungstechnik nicht mehr nur Sache einer Berufsgruppe. Das Zusammenwirken von Medizinern, Informatikern, Mathematikern und Vertretern der Wirtschaft ist mehr denn je gefragt. Deshalb wurde vor einigen Jahren ein interdisziplinärer Workshop eingerichtet, der in diesem Jahr erstmals in einer ostdeutschen Großstadt stattfindet. Vom 10. bis 12. 3. 2001 treffen sich im Hörsaalgebäude der Universität Leipzig medizinisch orientierte Bildverarbeiter verschiedener Fachgesellschaften, um alle Bereiche der medizinischen Bildverarbeitung, insbesondere Algorithmen, Hard- und Software-Systeme sowie deren klinische Anwendung zu besprechen. Ziel der Veranstaltung ist es, Wissenschaftler, Industrie und Anwender zusammenzubringen und den gegenwärtigen Stand der Forschung zu konstatieren, Ideen auszutauschen und Anregungen für weiterführende Projekte zu geben. Das Institut für Informatik der Universität Leipzig und das Max-Planck-Institut für neuropsychologische Forschung Leipzig organisierten den Workshop. Schwerpunkte der diesjährigen Tagung sind: "Computergestützte Chirurgie, Therapie und OP-Planung", "Segmentierung und Bildanalyse" und "Funktionelle Bildgebung".

PD Dr. Frithjof Kruggel, einer der Organisatoren, ist am Max-Planck-Institut für neuropsychologische Forschung beschäftigt, das sich mit der Untersuchung von Denkprozessen befaßt. Mittels Elektroenzephalographie (EEG), Magnetenzephalographie oder funktioneller Kernspintomographie werden Signale gemessen, die vom Gehirn ausgehen, während ein Proband z.B. Sätze auf ihre syntaktische und semantische Korrektheit überprüft. Die Signale können je nach Meßinstrumentarium auf verschiedene Weise erfaßt werden. Beim EEG werden dem Probanden eine Fülle von Elektroden mit spezifischen Meßplättchen auf dem gesamten Kopf verteilt. Diese nehmen die Signale auf und geben sie an einen Computer weiter, der sie aufzeichnet, verarbeitet und in grafische Strukturen umsetzt. An den so entstandenen Kurven können die Wissenschaftler dann ablesen, welche Gehirnareale bei welchen Denkprozessen besonders aktiv sind.

Das hört sich einfacher an als es ist. Das beginnt schon damit, dass alle Signale, die das Gehirn aussendet, auch empfangen werden, ob sie nun für die konkrete Untersuchung relevant sind oder nicht. Der Herzschlag des Probanden, sein Lidschlag, sein Schlucken, kleine Bewegungen oder gar seine Reaktion auf ein Türeknarren oder ähnliches werden aufgefangen und verarbeitet. Diese nichtrelevanten oder störenden Signale bilden das sogenannte Rauschen, aus dem man die relevanten Signale herausfiltern muss. Dr. Kruggel verglich die Aufgabe mit der Situation auf einer Party, aus deren allgemeinen Geräuschpegel genau das Gespräch einer einzelnen Person herausgefiltert werden soll.

Man stehe aber nicht am Anfang der Experimente, meinte Dr. Kruggel. Ihm und seinen KollegInnen ist es immerhin gelungen, den Rauschpegel um den Faktor 4,5 zu verbessern. Da man inzwischen besser wisse, wie die zu erwartenden Signale aussehen, braucht man jetzt nicht mehr 100 Sätze, um die Information zu bekommen, die man will, sondern nur noch vier oder fünf. Auch eine verfeinerte Meßtechnik und eine größere Erfahrung im Aufbau der Denkaufgaben ermöglichen heute kompliziertere Experimente mit höherem Aussagewert.

Die Messungen der Hirnaktivitäten bei der Beurteilung der syntaktischen oder semantischen Korrektheit von Sätzen sind keine Spielerei. Durch Unfall, Schlaganfall oder Operation Hirnverletzte haben manchmal große Schwierigkeiten, sich des Kommunikationsmittels Sprache zu bedienen. Oft kann ihnen mit den heutigen Methoden der Medizin nicht geholfen werden. Man weiß noch zu wenig über die Funktion der Hirnareale, die uns ein korrektes Sprechen ermöglichen. Denn um richtig sprechen zu können, laufen im Gehirn in kaum zu erfassender Schnelligkeit Prozesse ab, die es uns sozusagen "blind" ermöglichen, miteinander zu kommunizieren. Erst wenn aus welchem Grund auch immer dieses komplizierte neuronale Netz, das noch jedem Computer haushoch überlegen ist, nicht funktioniert, ahnen wir, was selbst einfache sprachliche Vorgänge an Hirnaktivität voraussetzen.

Was Kruggel am Max-Planck-Institut betreibt, wird an anderen Institutionen unter etwas anderem Blickwinkel ebenfalls erforscht. Auf der Tagung z.B. spricht Dr. Klaus Hahn vom gsf-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, Neuherberg, über Methoden zur Sichtbarmachung von Nervenbahnen im menschlichen Gehirn oder Martin Heimerl von der Universität Karlsruhe über merkmalsinduzierte Aufbereitung medizinischer Ultraschallbilddaten. Insgesamt darf man sehr gespannt sein, was in den mehr als 100 Vorträgen, Postern und Softwaredemonstrationen geboten wird.

Dr. Bärbel Adams | idw

Weitere Berichte zu: Max-Planck-Institut

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Veranstaltungsnachrichten:

nachricht 6. Magdeburger Brand- und Explosionsschutztage vom 25. bis 26.3. 2019
21.03.2019 | Hochschule Magdeburg-Stendal

nachricht Größte nationale Tagung 2019 für Nuklearmedizin in Bremen
21.03.2019 | Deutsche Gesellschaft für Nuklearmedizin e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Veranstaltungsnachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die Zähmung der Lichtschraube

Wissenschaftler vom DESY und MPSD erzeugen in Festkörpern hohe-Harmonische Lichtpulse mit geregeltem Polarisationszustand, indem sie sich die Kristallsymmetrie und attosekundenschnelle Elektronendynamik zunutze machen. Die neu etablierte Technik könnte faszinierende Anwendungen in der ultraschnellen Petahertz-Elektronik und in spektroskopischen Untersuchungen neuartiger Quantenmaterialien finden.

Der nichtlineare Prozess der Erzeugung hoher Harmonischer (HHG) in Gasen ist einer der Grundsteine der Attosekundenwissenschaft (eine Attosekunde ist ein...

Im Focus: The taming of the light screw

DESY and MPSD scientists create high-order harmonics from solids with controlled polarization states, taking advantage of both crystal symmetry and attosecond electronic dynamics. The newly demonstrated technique might find intriguing applications in petahertz electronics and for spectroscopic studies of novel quantum materials.

The nonlinear process of high-order harmonic generation (HHG) in gases is one of the cornerstones of attosecond science (an attosecond is a billionth of a...

Im Focus: Magnetische Mikroboote

Nano- und Mikrotechnologie sind nicht nur für medizinische Anwendungen wie in der Wirkstofffreisetzung vielversprechende Kandidaten, sondern auch für die Entwicklung kleiner Roboter oder flexibler integrierter Sensoren. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) haben mit einer neu entwickelten Methode magnetische Mikropartikel hergestellt, die den Weg für den Bau von Mikromotoren oder die Zielführung von Medikamenten im menschlichen Körper, wie z.B. zu einem Tumor, ebnen könnten. Die Herstellung solcher Strukturen sowie deren Bewegung kann einfach durch Magnetfelder gesteuert werden und findet daher Anwendung in einer Vielzahl von Bereichen.

Die magnetischen Eigenschaften eines Materials bestimmen, wie dieses Material auf das Vorhandensein eines Magnetfeldes reagiert. Eisenoxid ist der...

Im Focus: Magnetic micro-boats

Nano- and microtechnology are promising candidates not only for medical applications such as drug delivery but also for the creation of little robots or flexible integrated sensors. Scientists from the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) have created magnetic microparticles, with a newly developed method, that could pave the way for building micro-motors or guiding drugs in the human body to a target, like a tumor. The preparation of such structures as well as their remote-control can be regulated using magnetic fields and therefore can find application in an array of domains.

The magnetic properties of a material control how this material responds to the presence of a magnetic field. Iron oxide is the main component of rust but also...

Im Focus: Goldkugel im goldenen Käfig

„Goldenes Fulleren“: Liganden-geschützter Nanocluster aus 32 Goldatomen

Forschern ist es gelungen, eine winzige Struktur aus 32 Goldatomen zu synthetisieren. Dieser Nanocluster hat einen Kern aus 12 Goldatomen, der von einer Schale...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größte nationale Tagung 2019 für Nuklearmedizin in Bremen

21.03.2019 | Veranstaltungen

6. Magdeburger Brand- und Explosionsschutztage vom 25. bis 26.3. 2019

21.03.2019 | Veranstaltungen

Teilchenphysik trifft Didaktik und künstliche Intelligenz in Aachen

20.03.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Die Zähmung der Lichtschraube

22.03.2019 | Physik Astronomie

Saarbrücker Forscher erleichtern durch Open Source-Software den Durchblick bei Massen-Sensordaten

22.03.2019 | HANNOVER MESSE

Ketten aus Stickstoff direkt erzeugt

22.03.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics