Kieler Forscherteam erhält Bundesförderung für die Entwicklung eines neuartigen Ultraschallgerätes
Osteoporose, auch „Knochenschwund“ genannt, ist eine der häufigsten und teuersten Volkskrankheiten weltweit und erhöht das Risiko eines Knochenbruchs. Doch die Krankheit wird oft erst spät oder gar nicht erkannt und bleibt unbehandelt. Ein Forscherteam aus Elektrotechnik und Medizin der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) will gemeinsam mit dem Kieler Softwareunternehmen sonoware GmbH ein Ultraschallgerät entwickeln, mit dem sich Knochendichte und -struktur präziser und schonender als früher Röntgenverfahren verwendet. Das neue Diagnosegerät könnte vielseitiger eingesetzt werden und helfen, Osteoporose-Erkrankungen schneller und umfassender zu erkennen, so das Ziel des Forscherteams. Das gerade gestartete Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) gefördert. Schallwellen können wichtige Hinweise auf Osteoporose geben Bisher wird Osteoporose meist durch eine Röntgenuntersuchung, die sogenannte Knochendichtemessung, festgestellt. Allerdings wird hier nur die Knochendichte gemessen. Zusätzliche Informationen über die Struktur und Materialeigenschaften von Knochen, wie beispielsweise deren Porosität oder Elastizität, könnten weitere wichtige Hinweise auf eine Osteoporose-Erkrankung geben. Diese Informationen soll das Ultraschallgerät liefern, das die Kieler Forscher nun zur Marktreife bringen wollen. Basis ist das Ultraschall-Messverfahren AMBIT (Acoustical Multipath Bone Investigator), das von Dr. Reinhard Barkmann und Professor Claus-Christian Glüer im Rahmen der Doktorarbeit von Melanie Gräsel entwickelt wurde. „Es besteht ein direkter physikalischer Zusammenhang zwischen der Schallgeschwindigkeit einerseits und der Knochendichte und -elastizität andererseits. Wir konnten erstmals mehrere Einflussfaktoren auf die Knochenfestigkeit ermitteln, mit denen Osteoporose-Erkrankungen umfassender als bisher diagnostiziert werden können“, sagt Glüer, Professor für Medizinische Physik an der Medizinischen Fakultät der CAU und Leiter der Sektion Biomedizinische Bildgebung der Klinik für Radiologie und Neuroradiologie des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Kiel, sowie des Kompetenzzentrums Molekulare Bildgebung Nord (MOIN CC). Kompaktgerät für den Einsatz in Arztpraxen Im nächsten Schritt soll aus diesem zum Patent angemeldeten Verfahren ein voll funktionsfähiger Prototyp für den medizinischen Einsatz werden. Um Schallwellen optimiert zu erzeugen und automatisch zu messen, entwickelt Andreas Bahr, Professor für Sensorik Elektronik am Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik der CAU, in Zusammenarbeit mit Glüers Team den verwendeten Sensorkopf. Bahr forscht seit langem an Sensoren für biomedizinische Anwendungen und ist wie Glüer Mitglied von KiNSIS „Kiel Nano Surface and Interface Science“. Ihre interdisziplinäre Zusammenarbeit begannen sie im nanowissenschaftlichen Forschungsschwerpunkt der CAU. Um die Praxistauglichkeit ihrer neuen Diagnosetechnologie zu gewährleisten, bezieht das Forschungsteam auch niedergelassene Ärzte in die Entwicklung mit ein. „Das Ultraschallgerät soll die Daten anwenderfreundlich in Echtzeit ausgeben und deutlich weniger Platz beanspruchen als die bisher eingesetzten Großröntgensysteme. Es eignet sich daher auch für den Einsatz in allgemeinmedizinischen, internistischen oder gynäkologischen Praxen“, sagt Bahr. Da das zugrundeliegende Messverfahren ohne Röntgenstrahlen auskommt, kann das Ultraschallgerät auch bei Risikopatienten, Schwangeren oder Frauen in den Wechseljahren eingesetzt werden. Auch Untersuchungen und Therapiekontrollen würden häufiger erfolgen. „Wir gehen davon aus, dass auf diese Weise Osteoporose früher diagnostiziert werden kann und die Behandlung der Betroffenen durch engere Unterstützung verbessert werden kann“, sagt Glüer, der seit langem an der Osteoporose-Diagnostik und verschiedenen bildgebenden Verfahren, insbesondere den von Dr Reinhard Barkmann leitete den Bereich Medizinische Ultraschalltechnik. ZIM-Projekt: Interdisziplinäre Kooperation zwischen Hochschule und Unternehmen Als dritter Partner im Kooperationsprojekt bringt die sonoware GmbH Erfahrungen in der Verarbeitung hörbarer Schallwellen in Echtzeit ein. Das junge Unternehmen aus Kiel entwickelt Software zur digitalen Sprach- und Audiosignalverarbeitung und startete ursprünglich als Spin-Off der CAU. Für das geplante Diagnosegerät wird das sonoware-Team eine Ultraschallwellenanalyse für den medizinischen Einsatz entwickeln. Dadurch lassen sich aus der gemessenen Schallausbreitung die Materialeigenschaften des Knochens ableiten. Zur Auswertung der Messdaten kombinieren sie unter anderem klassische Methoden der Audiosignalverarbeitung mit Ansätzen der Künstlichen Intelligenz. „Medizinische Diagnostik, Sensorentwicklung und Signalverarbeitung ergänzen sich in diesem Projekt perfekt. Mit dieser Kombination aus elektrotechnischer und medizinischer Kompetenz hoffen wir, ein zuverlässiges, vielseitiges und strahlenfreies Diagnosegerät für eine der häufigsten Volkskrankheiten entwickeln zu können“, so Bahr. Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) Mit dem bundesweiten, technologie- und branchenoffenen Förderprogramm ZIM unterstützt das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mittelständische Unternehmen und kooperierende Forschungseinrichtungen mit Zuschüssen für anspruchsvolle Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, die zu neuen Produkten, technischen Dienstleistungen oder besseren Produktionsverfahren führen. Voraussetzung für die Zulassung sind der technologische Innovationsgehalt und die guten Marktchancen der geförderten Projekte. Wesentliche Projektdaten: • Projekt „AMBIT-Scanner: Entwicklung eines Live-Diagnostik-Moduls für ein strahlungsfreies Gerät zur Bestimmung von Knochendichte und -struktur auf Basis eines innovativen Ultraschall-Ansatzes für die medizinische Diagnostik“ Oktober 2023 • Projektpartner: sonoware GmbH, Biomedical Imaging Sektion, Professur für Sensorsystemelektronik, Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik • Fördervolumen (gesamt): 463.866 €, davon: • Sensorsystemelektronik: 204.733 € • Biomedizinische Bildgebung Sektion: 97.311 € • Sonoware : 161.822 € Fotos vorhanden zum Download: http://www.uni-kiel.de/de/pressemitteilungen/2021/278-Osteoporose-1.jpg Bildunterschrift: Mit zunehmendem Alter nimmt die Knochendichte ab, der Knochen wird porös und das Risiko eines Knochenbruchs steigt . Links ein Querschnitt durch einen osteoporotischen Schienbeinknochen (30% Porosität), rechts ein gesunder Knochen (5% Porosität) im Vergleich. Das Risiko von Knochenbrüchen durch Osteoporose steigt nicht nur in Deutschland aufgrund der demografischen Entwicklung (ein erstes Modell) wird deutlich geringer sein als bei den bisher eingesetzten Röntgengeräten. Gemessen werden soll am Schienbein – der Knochen liegt hier fast direkt unter der Haut und ist daher für Ultraschallmessungen sehr gut geeignet. © Reinhard Barkmann https://www.uni-kiel.de/de/pressemitteilungen/2021/278-Osteoporose-3.jpg Bildunterschrift: Das Kick-Off-Meeting mit den Teams der Medizinischen und Technischen Fakultäten der CAU und der The Softwareunternehmen sonoware fand im November im Kieler Innovations- und Technologiezentrum (KITZ) statt © privat
Prof. Dr. Claus-C. Glüer Sektion Biomedizinische Bildgebung Klinik für Radiologie und Neuroradiologie Kompetenzzentrum Molekulare Bildgebung Nord (MOIN CC) Telefon: 0431 / 880-5831 E-Mail:gluer@rad.uni-kiel.de http://www.moincc.de Prof. Dr .-Ing. Andreas Bahr Technische Fakultät Sensorik Elektronik Telefon: 0431 / 880-6165 E-Mail: ab@tf.uni-kiel.de http://www.se.tf.uni-kiel.de
http://www.uni-kiel.de/de/detailansicht/news/278-osteoporose Link zum Bericht http://www.zim.de Website Förderprogramm „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ (ZIM) http: / /www.kinsis .uni-kiel.de Website des Forschungsschwerpunktes Kiel Nano, Surface and Interface Science KiNSIS
Merkmale dieser Pressemitteilung: Journalisten, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler der Elektrotechnik, Informationstechnik, Medizin, nationale Forschung / Wissenstransfer, Forschungsprojekte Deutsch
<Mit zunehmendem Alter nimmt die Knochendichte ab, der Knochen wird porös, das Risiko für einen Knochen ... Copyright: Sektion Biomedizinische Bildgebung
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