Bildgebende Systeme
Bilder vom Körperinneren sind für jeden Mediziner unerlässlich, kein Wunder also, dass hier im Heinz-Nixdorf-Museumsforum gleich eine ganze Reihe Beispiele gezeigt werden. Vom Computer-Tomografen über Röntgengeräte bis zum Hightech-Ultraschall ist alles vertreten. Dabei geht es übrigens nicht nur um den Blick in den Brust- oder Bauchraum, es geht auch um Bilder aus einem ganz kleinen Organ: Aus dem Auge. Wie die entstehen, hat sich Mirko Smiljanic an der Universitätsklinik in Heidelberg zeigen lassen.
Universität Heidelberg, Augenklinik. Im Halbdunkel des Untersuchungsraums nimmt Renate Rosenberg Platz. Die 71-jährige ist hier, ...
" weil mich der Augenarzt hergeschickt hat von Schweigern,... "
... weil er abklären will, ob seine Patientin unter einem Grüner Star leidet, ...
" ... der Druck sei zu hoch, ja ... . "
... eine genaue Diagnose ist erforderlich! Und zwar mit einem bildgebenden Verfahren der Sonderklasse.
" Wir sehen hier ein Gerät, das nennt sich Heidelberg-Retina-Tomograph der zweiten Generation, das ist ein Gerät, das über einen niedrigenergetischen Laserstrahl am Augenhintergrund ein dreidimensionales Bild des Sehnervkopfes zu erstellen,..."
... sagt Alexander Scheuerle, Augenarzt an der Universitätsklinik Heidelberg. Nach außen wirkt die Technik unspektakulär, groß ist nur der Monitor mit den Augendaten der Patientin.
" So, jetzt müssten Sie mal den Kopf hier auf die Kinnstütze aufstützen, etwas tiefer, kommen Sie mit der Stirn ans Band?
Ja.
So, und jetzt sehen Sie gleich so ein rotes Feld ... "
" Der Laserstrahl geht ins Auge rein, die Lichtinformation wird reflektiert und die unterschiedlichen Eindringtiefen des Laserstrahls werden dann über fokussierte Schichten zu einem dreidimensionalen Ergebnis verrechnet, Sie kennen sicherlich die Computer-Tomographie, da funktioniert es ähnlich, nur mit Röntgenstrahlen, hier ist es mit Licht."
" ... sehen Sie schon ein rotes Feld?
Ja.
Und rechts von dem roten Feld ist ein grüner Punkt, sehen Sie den auch, ...
Ja?
Da schauen Sie bitte mal hin,... "
Der Heidelberg-Retina-Tomograph hat die Diagnose des Grünen Stars revolutioniert. Sie dauert nur noch wenige Minuten, für den Patienten ist das Prozedere völlig unbelastend. Trotz dieser Erfolge lassen sich allerdings nicht alle Bildgebenden Verfahren in der Augenmedizin anwenden. Röntgenstrahlen etwa sind einfach zu aggressiv.
" Wie zum Beispiel die Regenbogenhaut, die so genannte Iris, da kommen wir nicht durch und da haben wir hinter dieser Struktur keine Information, so dass wir Geräte brauchen, die das Auge komplett erfassen, durchleuchten und mit Wellenlängen arbeiten, mit denen wir durch bestimmte Strukturen hindurchschauen können."
Computertechnik, sagt Gerd Auffahrt, wird auf Dauer aber auch hier helfen.
" Viele optische Prinzipien nach denen Augen optisch vermessen werden, sind vielleicht schon 100 Jahre bekannt, sie sind aber mit Hilfe der Computertechnologie erst umsetzbar."
" Noch mal bitte blinzeln, das Auge jetzt ganz ruhig halten, so perfekt, Sie können sich jetzt zurücklehnen, ... "
Ein Blick auf den Monitor, erste Strukturen zeichnen sich auf dem Bild ab.
" Die Untersuchung ist sehr genau, das Gerät hat ein Auflösungsvermögen von zehn My, das sind also ein Tausendstel Millimeter."
" Ich werde jetzt mal auf 3-D umschalten, das sieht man den Sehnerv dreidimensional."
Ein Blick des erfahrenen Augenarztes reicht: Renate Rosenberg leidet tatsächlich an einem Grüner Star.
Wir sehen zum einen den morphologischen Aspekt, dass nämlich die " Excavation, die Aushöhlung an diesem Sehnervenkopf vergrößert ist, das heißt es liegt sehr wahrscheinlich ein Grüner Star vor; wir sehen auch, dass der Computer der Meinung ist, da gibt es diese grünen Häkchen mit dem roten Kreuz, dass bereits an einer Stelle ein krankhafter Befund unzweifelhaft festgestellt werden kann."
Navigationssysteme
Navigation auf höchstem Niveau wird auch in der Neurochirurgie verlangt: Wer am Hirn oder an der Nerven der Wirbelsäule operiert, sollte wirklich sicher sein, was er gerade macht. Das Universitätsklinikum München geht in dieser Frage revolutionär neue Wege: Es setzt nur zur Navigation Computer-Tomografen ein.
Mirko Smiljanic hat sich das System während einer Operation angesehen.
Klinikum der Universität München, Operationssaal 3.
" Schuss!"
Seit einer Stunde operiert ein fünfköpfiges Team eine 69-jährige Frau.
" Schuss!"
Kontrollaufnahmen mit dem Röntgengerät. Oberarzt Stefan Zausinger vermeidet jedes Risiko, immerhin operiert er die Patientin an der Wirbelsäule.
" Die Patientin hat eine degenerative Spinalkanalstenose, das ist eine sehr häufige Erkrankung bei alten Menschen, es kommt zur Verdickung der Wirbelgelenke und dazu meistens zu einer Bandscheibenvorwölbung, und alles zusammen, die Verdickung der Wirbelgelenke und der Bänder und die Bandscheibenvorwölbung führt dazu, dass der Wirbelkanal erheblich eingeengt wird und die Nerven, die zum Bein führen, gedrückt werden."
Schonende und vor allem präzise Operationen sind das Ziel der Ärzte. Am Uniklinikum München erreichen sie dies durch den Einsatz von Computer-Tomographen für die Navigation bei laufenden OPs. Dafür werden zunächst vorab gemachte CT-Bilder über Infrarotkameras mit dem Operationsfeld in Übereinstimmung gebracht.
" Also, das was wir jetzt versucht haben, ist, die tatsächliche Patientenanatomie in Einklang zu bringen mit dem eingescannten Datensatz, wir haben bestimmte Punkte auf der Oberfläche abgegriffen, dem Computer angezeigt, dass die dort sind und dann kann er daraus ein Oberflächenprofil berechnen aus der tatsächlichen Anatomie mit der virtuellen und diese Übereinstimmung ist jetzt mit 0,8 Millimeter angegeben und ermöglicht uns dann in diesem Situs, also dem Operationsbereich zu navigieren und zu operieren."
Erläutert Operateur Philipp Tanner. Anschließend werden die OP-Instrumente auf den Bruchteil eines Millimeters genau justiert.
" Prinzipiell kann man an jedes Instrument einen Referenzierungsstern anbringen, da gibt es so Klemm- und Schraubvorrichtungen und damit kann man die Spitze eines jeden Instruments kalibrieren und referenzieren, sodass man letztlich bei jedem Instrument sich mit Hilfe der Navigation sagen lassen kann, wo genau die Spitze des Instruments sich befindet. "
Immer häufiger entscheiden die Mediziner am Monitor die nächsten OP-Schritte. Und wenn Fragen offen bleiben, schieben sie rasch das fahrbare CT über die Patientin und machen ein paar Fotos. Bei sehr schwierigen Fällen analysieren Fachleute außerhalb des OPs die Bilder - ob sie in München sitzen oder in Berlin spielt keine Rolle. Zwei entscheidende Vorteile sieht Stefan Zausinger im Navigations-CT.
" Man generiert die Bilder, die man für die Operation benötigt in der endgültigen Position des Patienten, sodass keine Lageänderung auftritt zwischen der Bildergenerierung und dem Operationssitus; und zweitens man hat während der Operation jederzeit die Möglichkeit, das man kontrolliert, ob zum Beispiel Schrauben oder sonstiges Implantatmaterial richtig sitzt oder ob eine größere Blutung aufgetreten ist, auch das ist möglich, dass man es sofort kontrolliert. "
Für den Patienten ist das ein Segen und für die Mediziner auch - obwohl diese hochtechnisierte Art zu operieren viel Erfahrung voraussetzt. Perfekt ausgereift - sagt der Münchner Neurochirurg - ist die Methode allerdings immer noch nicht. Er bemängelt, dass der Operateur zu viele Details beachten muss, ...
" ... dass die richtigen Parameter eingegeben werden, dass man schaut die Position des Tisches, des CT und so weiter, alles korrekt ist, es sind viele Details zu beachten, damit man ein optimales Ergebnis hat, vielleicht kann man im Laufe der Zeit den Ablauf noch mehr standardisieren, so dass es für neue Anwender noch einfacher zu erlernen ist."
Mirko Smiljanic hat sich das System während einer Operation angesehen.
Klinikum der Universität München, Operationssaal 3.
" Schuss!"
Seit einer Stunde operiert ein fünfköpfiges Team eine 69-jährige Frau.
" Schuss!"
Kontrollaufnahmen mit dem Röntgengerät. Oberarzt Stefan Zausinger vermeidet jedes Risiko, immerhin operiert er die Patientin an der Wirbelsäule.
" Die Patientin hat eine degenerative Spinalkanalstenose, das ist eine sehr häufige Erkrankung bei alten Menschen, es kommt zur Verdickung der Wirbelgelenke und dazu meistens zu einer Bandscheibenvorwölbung, und alles zusammen, die Verdickung der Wirbelgelenke und der Bänder und die Bandscheibenvorwölbung führt dazu, dass der Wirbelkanal erheblich eingeengt wird und die Nerven, die zum Bein führen, gedrückt werden."
Schonende und vor allem präzise Operationen sind das Ziel der Ärzte. Am Uniklinikum München erreichen sie dies durch den Einsatz von Computer-Tomographen für die Navigation bei laufenden OPs. Dafür werden zunächst vorab gemachte CT-Bilder über Infrarotkameras mit dem Operationsfeld in Übereinstimmung gebracht.
" Also, das was wir jetzt versucht haben, ist, die tatsächliche Patientenanatomie in Einklang zu bringen mit dem eingescannten Datensatz, wir haben bestimmte Punkte auf der Oberfläche abgegriffen, dem Computer angezeigt, dass die dort sind und dann kann er daraus ein Oberflächenprofil berechnen aus der tatsächlichen Anatomie mit der virtuellen und diese Übereinstimmung ist jetzt mit 0,8 Millimeter angegeben und ermöglicht uns dann in diesem Situs, also dem Operationsbereich zu navigieren und zu operieren."
Erläutert Operateur Philipp Tanner. Anschließend werden die OP-Instrumente auf den Bruchteil eines Millimeters genau justiert.
" Prinzipiell kann man an jedes Instrument einen Referenzierungsstern anbringen, da gibt es so Klemm- und Schraubvorrichtungen und damit kann man die Spitze eines jeden Instruments kalibrieren und referenzieren, sodass man letztlich bei jedem Instrument sich mit Hilfe der Navigation sagen lassen kann, wo genau die Spitze des Instruments sich befindet. "
Immer häufiger entscheiden die Mediziner am Monitor die nächsten OP-Schritte. Und wenn Fragen offen bleiben, schieben sie rasch das fahrbare CT über die Patientin und machen ein paar Fotos. Bei sehr schwierigen Fällen analysieren Fachleute außerhalb des OPs die Bilder - ob sie in München sitzen oder in Berlin spielt keine Rolle. Zwei entscheidende Vorteile sieht Stefan Zausinger im Navigations-CT.
" Man generiert die Bilder, die man für die Operation benötigt in der endgültigen Position des Patienten, sodass keine Lageänderung auftritt zwischen der Bildergenerierung und dem Operationssitus; und zweitens man hat während der Operation jederzeit die Möglichkeit, das man kontrolliert, ob zum Beispiel Schrauben oder sonstiges Implantatmaterial richtig sitzt oder ob eine größere Blutung aufgetreten ist, auch das ist möglich, dass man es sofort kontrolliert. "
Für den Patienten ist das ein Segen und für die Mediziner auch - obwohl diese hochtechnisierte Art zu operieren viel Erfahrung voraussetzt. Perfekt ausgereift - sagt der Münchner Neurochirurg - ist die Methode allerdings immer noch nicht. Er bemängelt, dass der Operateur zu viele Details beachten muss, ...
" ... dass die richtigen Parameter eingegeben werden, dass man schaut die Position des Tisches, des CT und so weiter, alles korrekt ist, es sind viele Details zu beachten, damit man ein optimales Ergebnis hat, vielleicht kann man im Laufe der Zeit den Ablauf noch mehr standardisieren, so dass es für neue Anwender noch einfacher zu erlernen ist."
Vernetzte Kliniken
Eigentlich sollte die Elektronische Gesundheitskarte schon in diesem Jahr an die Versicherten verteilt werden. Daraus wird nichts, die Probleme sind zu gewaltig. Frühestens 2009, sagen Experten, ist es so weit. So lange will die Röhn-Klinikum AG nicht warten. Sie hat, ein echtes Novum, in Leipzig zwei Kliniken so vernetzt, dass Elektronische Patientenakten hin- und hergeschickt werden können.
Herzzentrum Leipzig, 11 Uhr vormittags. Acht Patienten warten vor den Türen der Aufnahmebüros.
" Ja, Herr Friedrichs, Sie sind bei der AOK versichert, ist das AOK Sachsen oder Sachsen Anhalt?
Das ist die AOK Sachsen!
So, und Sie sind Mitglied?
Ja!..."
Routinefragen, vergleichbares findet in jeder Klinik statt. Trotzdem unterscheiden sich das Herzzentrum und das benachbarte Park-Krankenhaus vom üblichen Frage-Antwort-Einerlei. Im Gegensatz zu anderen Kliniken wandern hier alle Daten in eine Elektronische Patientenakte: Röntgen-, CT- und Ultraschallbilder ebenso wie Laborwerte und OP-Berichte. Einzige Ausnahme sind die Arztbriefe niedergelassener Mediziner.
" Die Arztbriefe, die er mit hat, die kommen natürlich noch in Papierform, wir gehen davon aus, dass die zukünftig elektronisch überragen werden, aber heute ist es definitiv so, sie kommen in Papierform,..."
... sagt Ulrich Dahmann, EDV-Koordinator der Rhön-Klinikum AG. Ursprünglich wollte er die digitale Patientenakte an die Elektronische Gesundheitskarte koppeln. Daraus wird aber nichts, weil die Gesundheitskarte frühestens 2009 eingeführt wird. So lange will die Rhön-Klinikum AG aber nicht warten und entwickelt deshalb ein eigens Konzept. Grundsätzlich sind dabei zwei Varianten denkbar: Entweder wird die Patientenakte zentral verwaltet oder dezentral. In Leipzig hat man sich für den zweiten Weg entschieden.
Robert Janke, EDV-Leiter im Herzzentrum Leipzig.
" Es gibt dafür einen zentralen Server, der mir ermöglicht, nach Patientennamen und anderen Daten zu suchen, und Daten, die bekannt sind, werden angeboten und wenn ein Dokument von Interesse erkannt wird, kann der Arzt es sich auswählen und es würde in diesem Moment aus dem jeweiligen Primärsystem erzeugt, generiert und dargestellt."
"Google für den Medizinbetrieb" nennen die Leipziger IT-Ingenieure das Konzept: Es gibt keine einheitliche Akte, die irgendwo auf einer Festplatte abgespeichert wird, die Elektronische Patientenakte wird vielmehr Fallweise zusammengestellt. Was durchaus Fallstricke hat. Für jedes einzelne Dokument - die Zahl klettert rasch in den Tausenderbereich! - muss die Zuordnung zum richtigen Patienten garantiert sein. Um das sicherzustellen entwickelten die Leipziger Ingenieure eigens einen Master-Patient-Index.
" Der Master-Patient-Index ist im Prinzip eine Nummer, das sind 22 Stellen, die nach einem gewissen Algorithmus zusammengelegt werden. Voraussetzung dafür ist, dass in einem Programm der Name, die Adresse, unterschiedliche Identifikationsmerkmale miteinander verglichen werden und erst dann kommt ein Vorschlagsgenerator, der sagt, die Übereinstimmung stimmt zu einem bestimmten prozentualen Anteil überein, und auf der Oberfläche kann die Aufnahmekraft dann die Zusammenführung der Daten vornehmen."
Letztlich müssen Mediziner und Pflegepersonal immer noch "per Hand" überprüfen, ob einzelne Dokumente tatsächlich zu ihrem Patienten gehören. "Google für den Medizinbetrieb" kann aber - sagt Ulrich Dahmann - noch weit mehr.
" Zukünftig wird ein System natürlich so intelligent sein, dass ich sage, suche mir bestimmte Laborwerte raus, um nach bestimmten Krankheitsgruppen zu suchen, aber das ist eine Vision für die Zukunft und da müssen wir uns auch bestimmte Sachen noch offen halten. "
Zurzeit können die Ärzte zweier Leipziger Kliniker Elektronisch Patientenakten nutzen, zukünftig wird das System auf alle Rhön-Kliniker ausgeweitet. Sobald die Elektronische Gesundheitskarte eingeführt wird, soll diese Insellösung einer Elektronischen Patientenakte weichen, die alle Krankenhäuser nutzen können. Bis dahin muss aber noch ein heikles Problem gelöst werden: Der Datenschutz!
" Wenn der Patient die Möglichkeit hat, selektiv Daten zu verändern oder zu löschen, dann bekommt der behandelnde Arzt in keiner Weise eine Übersicht über diesen Fall und es ist definitiv vorhersehbar, dass dann die Elektronische Patientenakte in keiner Weise mehr genutzt wird, weil dann die Möglichkeit besteht, Fehldiagnosen zu erstellen."
Herzzentrum Leipzig, 11 Uhr vormittags. Acht Patienten warten vor den Türen der Aufnahmebüros.
" Ja, Herr Friedrichs, Sie sind bei der AOK versichert, ist das AOK Sachsen oder Sachsen Anhalt?
Das ist die AOK Sachsen!
So, und Sie sind Mitglied?
Ja!..."
Routinefragen, vergleichbares findet in jeder Klinik statt. Trotzdem unterscheiden sich das Herzzentrum und das benachbarte Park-Krankenhaus vom üblichen Frage-Antwort-Einerlei. Im Gegensatz zu anderen Kliniken wandern hier alle Daten in eine Elektronische Patientenakte: Röntgen-, CT- und Ultraschallbilder ebenso wie Laborwerte und OP-Berichte. Einzige Ausnahme sind die Arztbriefe niedergelassener Mediziner.
" Die Arztbriefe, die er mit hat, die kommen natürlich noch in Papierform, wir gehen davon aus, dass die zukünftig elektronisch überragen werden, aber heute ist es definitiv so, sie kommen in Papierform,..."
... sagt Ulrich Dahmann, EDV-Koordinator der Rhön-Klinikum AG. Ursprünglich wollte er die digitale Patientenakte an die Elektronische Gesundheitskarte koppeln. Daraus wird aber nichts, weil die Gesundheitskarte frühestens 2009 eingeführt wird. So lange will die Rhön-Klinikum AG aber nicht warten und entwickelt deshalb ein eigens Konzept. Grundsätzlich sind dabei zwei Varianten denkbar: Entweder wird die Patientenakte zentral verwaltet oder dezentral. In Leipzig hat man sich für den zweiten Weg entschieden.
Robert Janke, EDV-Leiter im Herzzentrum Leipzig.
" Es gibt dafür einen zentralen Server, der mir ermöglicht, nach Patientennamen und anderen Daten zu suchen, und Daten, die bekannt sind, werden angeboten und wenn ein Dokument von Interesse erkannt wird, kann der Arzt es sich auswählen und es würde in diesem Moment aus dem jeweiligen Primärsystem erzeugt, generiert und dargestellt."
"Google für den Medizinbetrieb" nennen die Leipziger IT-Ingenieure das Konzept: Es gibt keine einheitliche Akte, die irgendwo auf einer Festplatte abgespeichert wird, die Elektronische Patientenakte wird vielmehr Fallweise zusammengestellt. Was durchaus Fallstricke hat. Für jedes einzelne Dokument - die Zahl klettert rasch in den Tausenderbereich! - muss die Zuordnung zum richtigen Patienten garantiert sein. Um das sicherzustellen entwickelten die Leipziger Ingenieure eigens einen Master-Patient-Index.
" Der Master-Patient-Index ist im Prinzip eine Nummer, das sind 22 Stellen, die nach einem gewissen Algorithmus zusammengelegt werden. Voraussetzung dafür ist, dass in einem Programm der Name, die Adresse, unterschiedliche Identifikationsmerkmale miteinander verglichen werden und erst dann kommt ein Vorschlagsgenerator, der sagt, die Übereinstimmung stimmt zu einem bestimmten prozentualen Anteil überein, und auf der Oberfläche kann die Aufnahmekraft dann die Zusammenführung der Daten vornehmen."
Letztlich müssen Mediziner und Pflegepersonal immer noch "per Hand" überprüfen, ob einzelne Dokumente tatsächlich zu ihrem Patienten gehören. "Google für den Medizinbetrieb" kann aber - sagt Ulrich Dahmann - noch weit mehr.
" Zukünftig wird ein System natürlich so intelligent sein, dass ich sage, suche mir bestimmte Laborwerte raus, um nach bestimmten Krankheitsgruppen zu suchen, aber das ist eine Vision für die Zukunft und da müssen wir uns auch bestimmte Sachen noch offen halten. "
Zurzeit können die Ärzte zweier Leipziger Kliniker Elektronisch Patientenakten nutzen, zukünftig wird das System auf alle Rhön-Kliniker ausgeweitet. Sobald die Elektronische Gesundheitskarte eingeführt wird, soll diese Insellösung einer Elektronischen Patientenakte weichen, die alle Krankenhäuser nutzen können. Bis dahin muss aber noch ein heikles Problem gelöst werden: Der Datenschutz!
" Wenn der Patient die Möglichkeit hat, selektiv Daten zu verändern oder zu löschen, dann bekommt der behandelnde Arzt in keiner Weise eine Übersicht über diesen Fall und es ist definitiv vorhersehbar, dass dann die Elektronische Patientenakte in keiner Weise mehr genutzt wird, weil dann die Möglichkeit besteht, Fehldiagnosen zu erstellen."
Hirngesteuerte Prothesen
Prothesen mit Rechnerunterstützung ist das eine, einen anderen Weg haben ein paar Forschergruppen rund um den Globus im Visier: Gesunde Menschen steuern ihre Bewegungen mit dem Gehirn. Warum machen wir nicht das gleiche mit Prothesen? Ich denke, dass sich meine Hand öffnet, und tatsächlich, eine Handprothese macht genau diese Bewegung.
Universität Freiburg, Labor für Biomedizinische Mikrotechnik. Computer und Monitore, Mikroskope und Lötkolben, hier wird handfest gearbeitet - allerdings mit kaum sichtbaren elektronischen Elementen.
" Wir sehen einen Siebdrucker mit dem auf Keramiksubstraten, leitfähigen Pasten und Isolationsschichten gedruckten werden, die für Implantate als Träger für elektronische Schaltungen dienen."
Professor Thomas Stieglitz, Leiter des Labors für Biomedizinische Mikrotechnik, hat eine Vision: Er sucht eine Technik, mit der Behinderte Prothesen durch die Kraft ihrer Gedanken steuern können: Der Mensch denkt "Hand öffnen", und wie von Geisterhand öffnen kleine Motoren die stählernen Finger. Um die Vision zu verwirklichen, müssen drei Punkte umgesetzt werden.
" Das eine ist die Schnittstelle zu den Nervenzellen selber, um die Signale aufnehmen zu können, das zweite ist eine Verarbeitungseinheit, das ist die Technologie, die wir hier benutzen, und das dritte ist dann hoffentlich bald auch für den breiten Markt ein drahtlose Funkschnittstelle, um diese Daten dann aus dem Körper herausbringen zu können und dann weiter zu verarbeiten. "
Der elektrische Strom in den Nervenfasern bildet ein elektromagnetisches Feld; dieses Feld zeichnen die Freiburger Forscher auf, machen es sichtbar und interpretieren es. Letzteres ist allerdings schwierig, weil der gedankliche Befehl "Hand öffnen" nicht nur einen Muskel, sondern sehr viele ansteuert. Daraus ergeben sich zwei unterschiedliche Konzepte, wie das neuronale Signal in eine technische Bewegung umgesetzt werden kann.
" Die Signale sind da zwar chaotisch, aber ich weiß, wenn die Signale an dem Teil des Gehirns auftreten, gehören sie zur Hand. Und somit versuche ich möglichst viele Elektroden in den Bereich der Hand zu platzieren und dann zu schauen, wenn ich den kleinen Finger bewege, wo sehe ich Signale, wo sehe ich Signale, wenn ich den Daumen bewege. "
Bei der zweiten Variante wählen die Wissenschaftler ein Nervensignal aus den vielen aus und bestimmen es zum zentralen Signal "Hand öffnen". Der Patient muss dann einfach lernen, dass dieses Signal zum Öffnen der Hand führt.
" Ich microflexe, das ist eine Technologie, bei der man einen Bond setzt, das ist ein Golddraht, der aufgeschmolzen wird und dann mit Ultraschall und Kraft auf ein Substrat aufgebracht wird "
Nur unter einem Mikroskop ist der hauchdünne Draht sichtbar, den ein Student an einen ebenfalls winzigen Stecker microflext. Dieser Stecker soll irgendwann im Gehirn des Patienten die elektromagnetischen Felder abgreifen.
" Und der Ball lässt sich gut formen und steckt nicht in der Kapillare fest?
Das ist momentan noch das Problem, dass der Ball noch zu weit entfernt ist von der Kapillarenspitze und der Bump nicht richtig gesetzt werden kann sondern der Draht nur abgeschnitten wird,... "
"... jetzt scheint es geklappt zu haben ... "
Amerikanische Forschergruppen verzeichnen erste Fortschritte bei den gedankengesteuerten Prothesen - ausgereift sind sie aber noch nicht! Wie lange hält das Material? Gibt es allergische Reaktionen? Wie lässt sich der Datenstrom über 1.000 Elektroden überhaupt steuern? Beim letzten Problem kann Thomas Stieglitz immerhin auf erprobte Lösungen zurückgreifen.
" Die große Herausforderung bei den Gehirn-Computer-Schnittstellen ist, dass es sehr viele Kanäle sind, es gibt also ein immens hohes Datenaufkommen, so dass die Idee in der Forschung ist, schon auf dem Implantat eine Datenreduktion vorzunehmen, so ähnlich wie beim MP3-Player bloß den Nervensignalen angepasst, dass wir nur die wichtigsten Kenngrößen aus dem Körper herausfunken und damit die Informationen von viel, viel mehr Kanälen zur Verfügung haben."
Die komplette Sendung inklusive Live-Interviews von der "Computer.Medizin" in Paderborn können Sie für begrenzte Zeit nach der Sendung in unserem Audio-On-Demand-Player hören.
Universität Freiburg, Labor für Biomedizinische Mikrotechnik. Computer und Monitore, Mikroskope und Lötkolben, hier wird handfest gearbeitet - allerdings mit kaum sichtbaren elektronischen Elementen.
" Wir sehen einen Siebdrucker mit dem auf Keramiksubstraten, leitfähigen Pasten und Isolationsschichten gedruckten werden, die für Implantate als Träger für elektronische Schaltungen dienen."
Professor Thomas Stieglitz, Leiter des Labors für Biomedizinische Mikrotechnik, hat eine Vision: Er sucht eine Technik, mit der Behinderte Prothesen durch die Kraft ihrer Gedanken steuern können: Der Mensch denkt "Hand öffnen", und wie von Geisterhand öffnen kleine Motoren die stählernen Finger. Um die Vision zu verwirklichen, müssen drei Punkte umgesetzt werden.
" Das eine ist die Schnittstelle zu den Nervenzellen selber, um die Signale aufnehmen zu können, das zweite ist eine Verarbeitungseinheit, das ist die Technologie, die wir hier benutzen, und das dritte ist dann hoffentlich bald auch für den breiten Markt ein drahtlose Funkschnittstelle, um diese Daten dann aus dem Körper herausbringen zu können und dann weiter zu verarbeiten. "
Der elektrische Strom in den Nervenfasern bildet ein elektromagnetisches Feld; dieses Feld zeichnen die Freiburger Forscher auf, machen es sichtbar und interpretieren es. Letzteres ist allerdings schwierig, weil der gedankliche Befehl "Hand öffnen" nicht nur einen Muskel, sondern sehr viele ansteuert. Daraus ergeben sich zwei unterschiedliche Konzepte, wie das neuronale Signal in eine technische Bewegung umgesetzt werden kann.
" Die Signale sind da zwar chaotisch, aber ich weiß, wenn die Signale an dem Teil des Gehirns auftreten, gehören sie zur Hand. Und somit versuche ich möglichst viele Elektroden in den Bereich der Hand zu platzieren und dann zu schauen, wenn ich den kleinen Finger bewege, wo sehe ich Signale, wo sehe ich Signale, wenn ich den Daumen bewege. "
Bei der zweiten Variante wählen die Wissenschaftler ein Nervensignal aus den vielen aus und bestimmen es zum zentralen Signal "Hand öffnen". Der Patient muss dann einfach lernen, dass dieses Signal zum Öffnen der Hand führt.
" Ich microflexe, das ist eine Technologie, bei der man einen Bond setzt, das ist ein Golddraht, der aufgeschmolzen wird und dann mit Ultraschall und Kraft auf ein Substrat aufgebracht wird "
Nur unter einem Mikroskop ist der hauchdünne Draht sichtbar, den ein Student an einen ebenfalls winzigen Stecker microflext. Dieser Stecker soll irgendwann im Gehirn des Patienten die elektromagnetischen Felder abgreifen.
" Und der Ball lässt sich gut formen und steckt nicht in der Kapillare fest?
Das ist momentan noch das Problem, dass der Ball noch zu weit entfernt ist von der Kapillarenspitze und der Bump nicht richtig gesetzt werden kann sondern der Draht nur abgeschnitten wird,... "
"... jetzt scheint es geklappt zu haben ... "
Amerikanische Forschergruppen verzeichnen erste Fortschritte bei den gedankengesteuerten Prothesen - ausgereift sind sie aber noch nicht! Wie lange hält das Material? Gibt es allergische Reaktionen? Wie lässt sich der Datenstrom über 1.000 Elektroden überhaupt steuern? Beim letzten Problem kann Thomas Stieglitz immerhin auf erprobte Lösungen zurückgreifen.
" Die große Herausforderung bei den Gehirn-Computer-Schnittstellen ist, dass es sehr viele Kanäle sind, es gibt also ein immens hohes Datenaufkommen, so dass die Idee in der Forschung ist, schon auf dem Implantat eine Datenreduktion vorzunehmen, so ähnlich wie beim MP3-Player bloß den Nervensignalen angepasst, dass wir nur die wichtigsten Kenngrößen aus dem Körper herausfunken und damit die Informationen von viel, viel mehr Kanälen zur Verfügung haben."
Die komplette Sendung inklusive Live-Interviews von der "Computer.Medizin" in Paderborn können Sie für begrenzte Zeit nach der Sendung in unserem Audio-On-Demand-Player hören.