Am 28. und 29. Oktober 2021 veranstaltet das Institut für Biomedizinische Technik einen Workshop, der Forschern grundlegende Programmierkenntnisse vermitteln soll und zu dem sich alle KIT-Mitglieder anmelden können.

IAMO Policy Brief 42 thematisiert die Anforderungen und Strategien für eine nachhaltige Forschungssoftwarepraxis auf Grundlage eines Positionspapiers.

Hypertrophe Kardiomyopathie beeinträchtigt die Herzmechanik, aber die spezifischen Auswirkungen von dickerer Wand, reduzierter aktiver Kraft, Faserstruktur und erhöhter Gewebesteifigkeit sind nicht klar. IBT-Forscher*innen konnten die jeweiligen Beiträge zu Deformation, Dehnung, Dehnungsrate und Wandverdickung mit Hilfe eines Computermodells des Herzens aufklären.

Am 8. Juli hat Ekaterina Kovacheva ihre Dissertation mit dem Titel „Model Based Estimation of the Elastomechanical Properties of the Human Heart“ verteidigt. Herzlichen Glückwunsch von allen Mitarbeitern des IBT.

In Kooperation mit dem IANM (KIT) und dem IEKM (Universitäts-Herzzentrum Freiburg) haben Forscher des IBT ein elektro-mechanisch gekoppeltes Computermodell eines personalisierten menschlichen Herzens vorgestellt. Die Arbeit wurde im Journal Mathematics publiziert.

Forscher am IBT untersuchten, wie viele Kameras benötigt werden, damit ein mikrochirurgischer Operationskanal möglichst vollständig 3D rekonstruiert werden kann.
Die Arbeit wurde im Journal of Imaging (MDPI) veröffentlicht: https://doi.org/10.3390/jimaging7050087

Forscher am IBT untersuchten, ob der Anteil von fibrotischem Gewebe im Vorhof nicht-invasiv und quantitativ basierend auf P Wellen aus dem 12-Kanal EKG bestimmbar ist.
Die Arbeit wurde im Journal of Clinical Medicine (MDPI) veröffentlicht.

Wir begrüßen Herrn Simon Hoffmann als wissenschaftlichen Mitarbeiter. Der Fokus seiner Arbeit liegt auf Signalverarbeitungsmethoden in der Ophthalmologie.

Ein Team um IBT-Forscher Giorgio Luongo präsentiert eine auf maschinellem Lernen basierende Klassifizierung des 12-Kanal-EKG, um zwischen Patienten mit Lungenvenen-Treibern und Patienten mit extra-Lungenvenen-Treibern von Vorhofflimmern zu unterscheiden.
Das Papier wurde im Cardiovascular Digital Health Journal veröffentlicht.

Das Institut für Biomedizinische Technik des KIT entwickelt mit mathematischen Gleichungen ein computerbasiertes Herzmodell, das der gezielten Behandlung von Herzrhythmusstörungen dient und damit die medizinische Forschung und Entwicklung neuer diagnostischer und therapeutischer Verfahren verbessern soll.

Wissenschaftler des IBT konnten zeigen, dass die statistische Auswertung der gemessenen Zykluslängen während Vorhofflimmern eine Schätzung der Refraktärzeit des unterliegenden Substrats ermöglicht. Die Studie kombiniert eine breite Simulationsbasis mit klinischen Messungen und wurde in Europace EP veröffentlicht.

Beitrag beschreibt das Umfeld für die Entwicklung nachhaltiger Forschungssoftware in Deutschland, identifiziert Herausforderungen und zeigt Handlungsbedarf auf.

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Forscher des IBT haben in Zusammenarbeit mit dem Universitäts-Herzzentrum Freiburg einen Artikel veröffentlicht, in welchem die unipolare und bipolare Spannungskartierung zur Lokalisierung des atrialen Substrats verglichen wird.

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Ein Wissenschaftler des IBT konnte seine Ergebnisse in der Simulation der Propagation von Photonen in einem Blutgefäß vorstellen und diskutieren.

Zusammen mit Forscherinnen/Forschern aus Bologna, Mailand und New York publizierten Forscher des IBT einen Übersichtsartikel über die EKG-basierte Messung der Calcium- und Kaliumkonzentration im Blut.

Publikation der Untersuchung des Diskretisierungsfehlers und dessen Minimierung in der Vermessung von Geodätischen Längen.

Aus Beiträgen des Universitätsklinikums Freiburg und des IBT entstand ein Paper über die Identifikation von intraatrialen, arrhythmogenen Quellen basierend auf Elektrogrammeigenschaften.

In der Zeitschrift "IEEE Transactions on Biomedical Engineering" veröffentlichten IBT-Forscher zusammen mit Ärzten der Universität Leicester, der ABC Federal University und den Klinikern des Städtischen Klinikums Karlsruhe zwei neuartige Methoden zur nicht-invasiven Charakterisierung des Vorhofflatterns. Zur Charakterisierung und Unterscheidung verschiedener Vorhofflattermechanismen aus dem 12-Kanal-EKG wurden Methoden der raum-zeitlichen Rezidivquantifizierung in einem rechnerischen Rahmen eingesetzt. Dank dieser Methoden konnte die Dauer des invasiven Vorhofkartierungs- und Ablationsverfahrens erheblich verkürzt werden. Die rechnergestützte Studie wurde durch einen klinischen Fall als Proof-of-Concept ergänzt und untermauert.

Gemeinsam mit Forschern der Universität Szeged haben Wissenschaftler des IBT einen Übersichtsartikel zur Rolle des Natrium-Calcium-Austauschers für die Aktivität natürlicher Schrittmacherzellen veröffentlicht. Diese Schrittmacherzellen im sogenannten Sinusknoten des Herzens sorgen dafür, dass unser Herz regelmäßig schlägt. Der Übersichtsartikel integriert Erkenntnisse aus experimentellen Studien und Computermodellierung. Er erschien im Fachmagazin Frontiers in Pharmacology und ist frei verfügbar (Open Access).

openCARP ist ein offenes Simulationsprogramm für kardiale Elektrophysiologie. Der Quellcode ist öffentlich zugänglich und kann für akademische Zwecke frei verwendet werden. openCARP ist einfach zu nutzen und ermöglicht in-silico Experimente vom Ionenkanal über die Zelle bis hin zum Gewebe und Organ. openCARP ist eine gemeinsame Initiative der Medizinischen Universität Graz (Gernot Plank), LIRYC Bordeaux (Ed Vigmond), Uni Freiburg (Gunnar Seemann) und des KIT (Axel Loewe).

Der Sinusknoten ist der natürliche Schrittmacher des Herzens, der jeden Herzschlag initiiert. Die Schrittmacherfunktion ergibt sich dabei aus dem Zusammenspiel von zwei kooperierenden Systemen: der sogenannten Membranuhr und der Calciumuhr. Die genauen Rollen dieser beiden Mechanismen sind noch unvollständig verstanden.  Gemeinsam mit einer Gruppe experimentell arbeiterender Forscher aus Szeged (Ungarn), konnte die Arbeitsgruppe Herzmodellierung jetzt die Rolle der Calciumuhr näher bestimmen. Ein neuartiger pharmakologischer Wirkstoff erlaubt es den Natrium-Calcium-Austauscher gezielt zu blockieren. Die Wissenschaftler des IBT konnten diesen Effekt im Computermodell reproduzieren und näher untersuchen. Durch Kombination von Experiment und Computersimulation wurde die wichtige Rolle des Natrium-Calcium-Austauschers und die Interaktion mit der Membranuhr bestätigt. Die Studie erklärt wie der natürlich Schrittmacher des Herzens durch das Zusammenspiel der beiden Systeme Calciumuhr und Membranuhr besonders robust und zuverlässig arbeitet.

Axel Loewe vom IBT war eingeladen einen Vortrag beim 10. "TRM Forum on the Computer Simulation of Cardiac Function“ zu halten. Die Konferenz versammelt weltweit führende Experten der Computermodellierung, der experimentellen Untersuchung und der klinischen Forschung im Bereich Herzrhythmusstörungen. Wir haben zum diesjährigen Motto „Towards the Digital Twin“ beigetragen indem wir Arbeiten vorgestellt haben, die es erlauben einen biomechanisches Abbild eines individuellen Patienten zu erstellen. Außerdem wurde die Sitzung "Atrial modeling & experimental data" vom IBT-Forscher geleitet.

Am 7. und 8. November trafen sich 40 Vertreter der deutschen Forschungssoftware-Community am Robert-Koch-Institut in Berlin, um gemeinsam an einer Stellungnahme zum Thema “Nachhaltigkeit von Forschungssoftware in Deutschland” zu arbeiten. Auf Einladung der DFG wurde zu den Themenbereichen Motivation für und Selektion von Forschungssoftware, Förderung, Best Practices und Policies sowie Infrastruktur diskutiert und die jeweiligen Bedarfe, Herausforderungen und Lösungsansätze zu Papier gebracht und als zentrale Empfehlung für Entscheidungsträger formuliert. Nach weiterer Überarbeitung wird das Dokument Anfang 2020 im Rahmen des Prozesses für Positionspapiere der deutschen Gesellschaft für Forschungssoftware (deRSE) in der breiten Öffentlichkeit zur Diskussion gestellt werden.

Am 8. Oktober nutzten etwa 15 Erstsemesterstudierende die Gelegenheit, das IBT im Rahmen der Institutsführung der Orientierungsphase kennenzulernen. Die Vorstellung dreier aktueller Forschungsbereiche der Medizintechnik gab den neu angekommenen Studenten einen Ausblick auf mögliche Anwendungsgebiete des Elektro- und Informationstechnik Studiums, welches zunächst mit Grundlagenvorlesungen beginnen wird. Die Veranstaltung schloss mit Live-Demonstrationen verschiedener medizinischer Geräte.

Das Praxisnetz Digitale Technologien des VDE und der Deutschen Gesellschaft für Biomedizinische Technik (DGBMT) hat unter Mitwirkung von Experten des IBTs ein Zukunftsszenario veröffentlicht:

"Im Jahr 2035 haben digitale Technik und insbesondere Künstliche Intelligenz (KI) die meisten regulatorischen Hürden überwunden. Sie sind in praktisch alle Bereiche des Gesundheitswesens vorgedrungen und haben insbesondere die Arbeitswelt des Arztes stark verändert. Ähnlich wie dies in früheren Jahren schon in anderen Berufsgruppen, beispielsweise bei Piloten, der Fall war, sehen sich Mediziner in ihrem Arbeitsalltag in einem symbiotischen Zusammenwirken mit der Technik…“

Dialysepatienten haben unerklärlicherweise ein bis zu 100x höheres Risiko einen plötzlichen Herztod zu erleiden als nierengesunde Patienten. Eine Simulationsstudie des IBT hat nun Hinweise auf einen möglichen Grund geliefert: der natürliche Schrittmacher des Herzens, der Sinusknoten, scheint sehr sensibel auf Veränderungen des Calciumgehalts im Blut zu reagieren. In Zusammenarbeit mit Forschern aus Bologna (Italien), Szeged (Ungarn), Monza (Italien) und New York City (USA) konnten wir zeigen, dass sich der Herzschlag bei einem Abskinken des Calciumgehalts verlangsamt und es im Extremfall bis hin zum Herzstillstand kommen kann. Da der Calciumspiegel wie auch der Spiegel anderer Ionen (z.B. Kalium) bei Dialysepatienten starken Schwankungen unterliegt, könnte das ein relevanter Grund für das extreme Herztodrisiko bei diesen Patienten sein.

Ende August fand in Kassel ein dreitägiges Kolloquium der GACM zum Thema „Mechanik“ statt. Auch die Arbeitsgruppe Herzmodellierung war im Rahmen des Minisymposiums „Numerical methods in biomechanics“ vertreten. Der Vortrag mit dem Titel „Estimating Cardiac Active Tension from Wall Motion – The Inverse Problem of Cardiac Mechanics“ vermittelte einen Einblick in den aktuellen Stand der Forschung hinsichtlich der Entwicklung eines Verfahrens zur nichtinvasiven Bestimmung der Kraftentwicklung im menschlichen Herzen.

Wir begrüßen Herrn Anees Qumar Abbasi als neuen wissenschaftlichen Mitarbeiter am Institut für Biomedizinische Technik, der seine Arbeit am 1. August 2019 begonnen hat.
   Als Mitglied der Optikgruppe wird sich seine Forschung auf die Entwicklung eines markerfreien videobasierten menschlichen Ganganalysesystems unter realen Bedingungen konzentrieren. Die Idee ist, ein System bereitzustellen, das menschliche Gangparameter basierend auf selbst erstellten Smartphone-Videos automatisch bewerten kann. Das System sollte in der Lage sein, die relevanten Gangphasen zu erkennen und daraus die entscheidenden Gangparameter zu berechnen.  Fortgeschrittene maschinelle Lern-/Tiefenlernmethoden werden verwendet, um die relevanten Gangartenmerkmale aus dem Video zu extrahieren. Diese Funktionen werden für eine bessere Klassifizierung von kranken und normalen Probanden sowie für die Früherkennung von gangbezogenen Problemen und die Überwachung des Fortschritts des Patienten genutzt.
  Herr Abbasi hat seinen Bachelor- und Master-Abschluss in Informatik an der University of Azad Jammu and Kashmir Muzaffarabad, Pakistan, abgeschlossen.  Seine Forschungsthemen konzentrierten sich auf die Analyse des menschlichen Gehens und die Verarbeitung von Zeitreihen. Für seine Doktorarbeit erhielt er ein Stipendium vom DAAD und der pakistanischen Hochschulkommission.

Das Institut für Biomedizinische Technik begrüßt Herrn Alexander Anton als neuen wissenschaftlichen Mitarbeiter. Er ist seit September 2019 teil des Teams und sein Forschungsschwerpunkt wird auf der intraoperativen Visualisierung von Nervenfasern des menschlichen Gehirns liegen. Aufgrund ihrer doppelbrechenden Eigenschaften kann die Orientierung von Nervenfasern mit Hilfe von polarisiertem Licht optisch erfasst werden. Ziel der Forschungsarbeit ist ein geeignetes und anwendbares polarisationsempfindliches Bilderfassungs- und Verarbeitungssystem, mit dem eine intraoperative, optische Verfolgung von Nervenfasern möglich ist. Ein solches System wäre ein großer Fortschritt für die Neurochirurgie und könnte weitere Vorteile im Bereich der intraoperativen Diagnostik bringen.
  Herr Anton absolvierte sein Masterstudium der Medizintechnik an der Universität Stuttgart. Seine Forschungsschwerpunkte lagen im Bereich der optischen Verfahren und Systeme in der Medizintechnik sowie in der Biomechanik und Bionik.

Zur Verringerung neurologischer Schäden, die durch einen ischämischen Schlaganfall entstehen, wird häufig Hypothermie als zusätzliche Therapie eingesetzt. Für eine gezielte und schnelle Temperaturabnahme in den ischämischen Hirnregionen bei gleichzeitiger Vermeidung von systemischen Nebenwirkungen hat die Firma Acandis in Pforzheim einen neuen Blutkühlkatheter entwickelt. Zur Abschätzung des erzielbaren Temperaturbereichs, der nötigen Kühldauer und der einhergehenden Abnahme der Körperkerntemperatur bei der Nutzung dieses neuen Katheters haben Forscher des Instituts für Biomedizinische Technik ein energetisches numerisches Temperaturmodell entwickelt. Mit diesem Modell konnten die Forscher zeigen, dass unter ischämischen Bedingungen der Katheter eine Abnahme der zerebralen Hirngewebetemperatur von ca. 2°C nach 30min Kühlung ermöglicht. Zusätzlich waren die simulierten Auswirkungen der Blutkühlung auf den restlichen systemischen Körper nur sehr gering.

Alle 4 Jahre findet die internationale Konferenz für angewandte Mathematik mit mehr als 4000 Teilnehmern statt, zuletzt im Juli in Valencia, Spanien. Die Arbeitsgruppe Herzmodellierung war eingeladen, ihre Arbeit im Rahmen des Minisymposiums "Mathematical and Numerical Modeling of the Human Heart“ vorzustellen. Der Beitrag "The Inverse Problem of Cardiac Mechanics Estimation of Cardiac Active Stress from Endocardial Motion Tracking“ beschreibt erste Schritte hin zu einem neuartigen Verfahren, um die Kraftentwicklung im menschlichen Herzen nichtinvasiv bestimmen zu können.

Vom 4.-6. Juni fand auf dem Telegraphenberg in Potsdam die erste Konferenz für Research Software Engineering in Deutschland (deRSE) statt. Das vom IBT koordinierte SuLMaSS-Projekt war mit einem Poster vertreten und maßgeblich an der Organisation des Workshops "Herausforderungen für die nachhaltige Entwicklung, Bereitstellung und Pflege von Forschungssoftware in Deutschland" beteiligt. Viele der im Rahmen der DFG-Ausschreibung "Nachhaltige Forschungssoftware" geförderten Projekte waren vertreten und diskutierten über drei Stunden lebhaft in einem "World Café". Die Ergebnisse des Workshops sollen als Grundlage für ein Whitepaper dienen, das im Herbst im Rahmen eines DFG-Rundgesprächs erarbeitet werden soll. Wer interessiert ist daran mitzuwirken, ist herzlich eingeladen sich an Axel Loewe zu wenden.

Der erste Newsletter des MY-ATRIA-Konsortiums "Introducing MY-ATRIA" wurde herausgegeben. Dies ist eine Präsentation des Projekts, der Begünstigten, Partner und der daran beteiligten Doktoranden. Es beschreibt auch die Einführungsveranstaltung in Mailand im Oktober 2018 und einige interessante Fakten über Marie Curie.
Bald gibt es den zweiten Newsletter über die Winterschule in Lund im Januar 2019. Momentan ist es möglich, ein Video darüber zu sehen.

Relevante physiologische Aspekte der Herzmodellierung korrekt miteinander zu verknüpfen – das war Thema eines dreitägigen Workshops. Rund 50 Wissenschaftler aus verschiedenen Arbeitsgruppen aus dem europäischen In- und Ausland tagten dazu vom 15. bis 17. April in Bad Herrenalb. In dem vom IBT mitorganisierten Workshop gaben unter anderem geladene Referenten Einblicke in den Stand und die Entwicklungen ihrer Forschungen. Daneben blieb selbstverständlich genug Platz für Diskussionen und einen regen Austausch untereinander.

Am 28. März fand der Girls’ Day 2019 statt.  Auch das IBT wollte den Mädchen aus der neunten bis zwölften Klasse das Thema Medizintechnik näher bringen. 20 Mädchen meldeten sich für unseren angebotenen Workshop “Technik im Krankenhaus – Herz- und Lungenaktivität sichtbar machen“ an. Inhalte des Workshops waren die elektrische Impedanztomographie, Photoplethysmographie und die Elektrokardiographie. Die kurzen, ins Thema einführenden, Vorträge und die anschließenden Versuche, wurden sehr positiv aufgenommen. Die aktive Teilnahme der Besucherinnen  an den in den Vortrag eingebauten Fragen und auch bei den Experimenten machten den Workshop zu einem für alle sehr abwechslungsreichen Event. Wir danken den Organisatoren, Helfern, Teilnehmern herzlich für ihr Engagement und freuen uns auf den nächsten Girls’ Day 2020!

Forschung des IBT wurde auf der 63. Jahrestagung der Biophysical Society in Baltimore, MD, USA präsentiert. Die Arbeit "Sinus Bradycardia Due to Electrolyte Changes as a Potential Pathomechanism of Sudden Cardiac Death in Hemodialysis Patients“ wurde mit dem Early Career Scientist Travel Award ausgezeichnet und im Rahmen der Postersession vorgestellt.

Forscher des IBT und des Städtischen Klinikums Karlsruhe haben eine Methode zur personalisierten Abschätzung des Risikos für Vorfhofflattern mittels Computermodellen entwickelt und im Fachblatt „Frontiers in Physiology“ veröffentlicht. Das neuartige Verfahren erlaubt alle Pfade entlang derer Vorhofflattern auftreten kann patientenindividuell zu identifizieren und so die Effekte von therapeutischen Eingriffen wie Katheterablation oder Medikamenten im Vorfeld abzuschätzen.

Wie wirkt sich ein vergrößerter linker Vorhof auf das Elektrokardiogramm (EKG) aus? Sollte es gelingen, in Zukunft linksatriale Vergrößerungen zuverlässig mit Hilfe des EKG zu erkennen, wäre eine kostengünstige Alternative gegenüber aufwendigen bildgebenden Verfahren gefunden, um einen wichtigen Risikofaktor für Vorhofflimmern zu identifizieren. Um diese Frage zu beantworten, haben Forscher des IBT virtuelle Kopien des linken Vorhofs vergrößert und anschließend die EKGs in einem Computermodell simuliert. Dadurch konnte gezeigt werden, wie sich verschiedene Formen und Stufen einer linksatrialen Vergrößerung auf das EKG auswirken und anhand welcher Merkmale sie möglicherweise in klinischer Praxis zu detektieren sind. Ein besonders interessantes Ergebnis ist, dass der klinisch häufig verwendete Marker „PTF-V1“ eher Anzeichen für eine verdickte Vorhofwand als für einen vergrößerten Vorhof ist.

In diesem Jahr wurde die Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Technik (DGBMT) in Aachen ausgetragen.
Unter den vielen wissenschaftlichen Beiträgen war das IBT in diesem Jahr mit 16 Beiträgen vertreten und gehörte damit zu den stärksten Gruppen. Darüber hinaus belegten Armin Müller und Tamara Wirth den 7. und den 8. Platz beim Studentenwettbewerb der DGBMT.

Die IBT Wissenschaftler Axel Loewe und Olaf Dössel haben gemeinsam mit klinischen Partnern des Universitäts-Herzzentrums Freiburg-Bad Krozingen den Preis für Patientensicherheit (2. Platz) gewonnen. Die prämierte Arbeit führt zwei neue EKG-basierte Verfahren zur unmittelbaren Beurteilung des Erfolgs der Katheterablation zur Beendigung von Perimitralflattern ein. Perimitralflattern ist eine Herzrhythmusstörung der Vorhöfe, die besonders häufig infolge von Ablation von Vorhofflimmern auftritt. Die Methoden wurden mittels medizintechnischer Simulationen gründlich evaluiert und im Rahmen einer klinischen Studie mit Validierungskohorte erprobt. Zukünftig können sie in den Standardnutzungsprozess der medizintechnischen Mappingsysteme integriert werden. Die vorgeschlagenen Größen zur unmittelbaren Beurteilung des Ablationserfolgs haben das Potential die Patientensicherheit maßgeblich durch eine Verkürzung der invasiven Prozedurzeit sowie eine Steigerung der Erfolgsrate und der damit einhergehenden Senkung der Zahl von Folgeeingriffen zu erhöhen.

Wissenschaftler der IBT haben mit drei Beiträgen bei der CinC Konferenz in Maastricht, Holland teilgenommen. Das Poster zum Thema "Electro-Mechanical Delay in the Human Heart: A Study on a Simple Geometry" hat einen Preis gewonnen. Zusätzlich waren Mitglieder des Instituts bei der Organisation und Durchführung des Internationalen Konsortiums zum Thema Inverse Probleme involviert.

Jede elektrische Erregungsausbreitung im Herzen erzeugt ein charakteristisches zeitlich-räumliches Muster von Potentialen an der Körperoberfläche.
Am IBT wurde nun eine Methode zur EKG-Bildgebung entwickelt, welche diesen zeitlich-räumlichen Zusammenhang ausnutzt, indem gemessene Oberflächenpotentiale als Überlagerung grundlegender Potentialmuster dargestellt werden, zu welchen das zugehörige Erregungsmuster bekannt ist. Die neuartige Methode wurde in der Fachzeitschrift „Frontiers in Physiology“ veröffentlicht.
Es konnte gezeigt werden, dass der Ursprung simulierter Extrasystolen in den Vorhöfen robuster und genauer aus verrauschten Messdaten rekonstruiert werden kann als mit einer verbreiteten Vergleichsmethode.

Wir begrüßen Herrn Luca Azzolin als neuen wissenschaftlichen Mitarbeiter am Institut für Biomedizinische Technik, der seine Arbeit am 1. Juli 2018 begonnen hat. Im Rahmen des MY-ATRIA Innovative Training Network (ITN), gefördert durch das Marie-Skłodowska-Curie-Programm der Europäischen Kommission (Horizont 2020), wird Herr Azzolin in der Modellierungsgruppe des IBT an einem integrierten und personalisierten Computermodell der Atrien für die effiziente Ablationstherapie arbeiten. Die erwarteten finalen Ergebnisse sollen für Kardiolegen ein hilfreiches Werkzeug bei der Vorhersage von Ablationsresultaten sein.

Herr Azzolin absolvierte sein Bachelor- und Masterstudium der Ingenieurswissenschaften und Computational Science am Polytechnikum Mailand. Seine Forschungsschwerpunkte lagen im Bereich elektromechanischer Modellierung und Computersimulationen der menschlichen Ventrikel.

Wir begrüßen Herrn Giorgio Luongo als neuen wissenschaftlichen Mitarbeiter am Institut für Biomedizinische Technik, der seine Arbeit am 1. Juli 2018 begonnen hat. Im Rahmen des MY-ATRIA Innovative Training Network (ITN), gefördert durch das Marie-Skłodowska-Curie-Programm der Europäischen Kommission (Horizont 2020), wird Herr Luongo mit der Biosignalgruppe des IBT den Zusammenhang zwischen den Erregungsmustern während Sinusrhythmus, Vorhofflattern, Vorhofflimmern und den dazu korrepondierenden 12-Kanal EKGs bzw. gemessenen Körperoberflächenpotentialen (BSPMs) untersuchen. In diesem Zusammenhang soll analysiert werden, wie die Erregungsmuster zuverlässig detektiert, identifiziert und lokalisiert werden können.

Herr Luongo absolvierte sein Bachelor- und Masterstudium in Klinischer Technik und Biomedizinischer Technik an der Universität Rom "La Sapienza". Seine Forschungsschwerpunkte liegen im Bereich der Implementierung eines regularisierten Klassifikators basierend auf evozierten EEG-Signalen und der Implementierung einer asynchronen Steuerung für Brain-Computer-Interface-Systeme.

Im Rahmen des Internationalen Medizintechnik Workshops der Hochschulgruppe EESTEC veranstaltete das IBT am 21.06. einen Workshop zum Thema „Technik im Krankenhaus“. Dabei konnten die interessierten Studenten aus verschiedenen Ländern Europas verschiedene Messverfahren von Vitalparametern kennenlernen und selbst ausprobieren. Bei den Messverfahren handelte es sich um etablierte Verfahren, wie dem Elektrokardiogramm, als auch um neuere Technologien wie zum Beispiel dem Lungenmonitoring mit Hilfe der Elektrischen Impedanz Tomographie (EIT).

Forscher des IBT haben eine neue Methode zur Analyse fluoreszenz-optischer Messdaten von Herzgewebe in der Fachzeitschrift „Computers in Biology and Medicine“ veröffentlicht. Hierbei wird ein adaptiver, räumlich-zeitlicher Gauss-Filter zur Verarbeitung der verrauschten Messdaten entsprechend der Signalcharakteristik optischer Aktionspotentiale vorgestellt. Das entwickelte  Filterkonzept übertrifft die Performance standardisierter Filtermethoden bei sehr niedrigen SNRs und stellt damit ein optimales Tool zur effektiven Analyse fluoreszenz-optischer Messdaten dar.

Am vergangenen Donnerstag besuchten Mitarbeiter des IBT zusammen mit Kollegen des IANM das Herzkatheterlabor des Städtischen Klinikums Karlsruhe. Dr. Armin Luik und Prof. Dr. Claus Schmitt gewährten uns einen Einblick in das Labor für Elektrophysiologische Untersuchungen und machten uns auf wissenschaftliche Fragestellungen aufmerksam, die für unsere gemeinsamen Projekte von Bedeutung sind.

Werner Nahm im Interview mit medizin&technik zu Thema optische Technologien in der Medizin.

Gustavo Lenis ist einer der Ausgezeichneten des 10. KIT-Doktorandenpreises. Mit diesem Preis würdigt das KIT herausragende Promovierte und unterstreicht den hohen Stellenwert des wissenschaftlichen Nachwuchses. Seine Promotion spiegelt das große Spektrum der Forschungsmöglichkeiten am KIT wieder und soll ein Vorbild für andere sein.

Das Institut für Biomedizinische Technik begrüßt Herrn Mark Nothstein zum 1. Januar 2017 als neuen wissenschaftlichen Mitarbeiter. Herr Mark Nothstein beschäftigt sich mit der Charakterisierung des elektrophysiologischen Substrats bei Patienten mit Vorhofflimmern. Die bisher klinisch verwendete Einteilung der Vorhofflimmerstadien ist eine rein symptombasierte Klassifikation die nach aktuellen Studien nicht mit der am Patienten vorliegenden Vorhofflimmerbelastung korreliert. Im klinischen Alltag dominiert diese Einteilung weiterhin und spielt eine wesentliche Rolle bei der individuellen Therapieplanung. Da die Erfolgsraten einer Normalisierung des Herzrhythmus abhängig sind vom individuellen Krankheitsstadium, wäre eine Einteilung wichtig, die mit dem Schweregrad der elektrophysiologischen Veränderung korreliert, um so die aktuell begrenzten VHF-Therapieerfolgsraten zu verbessern.

Autoren des IBT haben einen Kommentar zu einem kürzlich in der Fachzeitschrift "Frontiers in Physiology" erschienenen Artikel publiziert. Im Kommentar heben Axel Loewe und Olaf Dössel die Leistung von Shim et al. hervor, die computergestützt individualisierte Therapiestrategien zur Katheterablation von Vorhofflimmern vorgeschlagen haben. Auf der anderen Seite wird aufgezeigt wo Potential für weitere Optimierung der computergestützten personalisierten Therapie besteht. Der Einsatz von Computermodellen zur besseren Behandlung von Vorhofflimmern ist einer der Forschungsschwerpunkte des IBT.

Forscher des IBT haben gemeinsam mit Elektrophysiologen aus dem Klinikum Karlsruhe einen Artikel veröffentlicht, der eine neue Methode zur Bestimmung der Ausbreitungsgeschwindigkeit im Herzen vorstellt. Der Ansatz basiert auf Triangulation und kann die Erregungsleitgeschwindigkeit der Depolarisationwelle im Herzen basierend auf Kathetermessungen aus dem Herzen berechnen. Sowohl Computersimulationen als auch klinische Messungen wurden verwendet, um die neue Methode zu validieren.

Gemeinsam mit unseren Kooperationspartnern Prof. Schmitt und Dr. Luik vom Städtischen Klinikum Karlsruhe ​diskutiert Prof. Dössel in der Sendung "Klinik Talk" über Herzrhythmusstörungen. Die Sendung wird über den Sender BadenTV ausgestrahlt und ist online verfügbar.

Mit Olaf Dössel, Tobias Oesterlein und Laura Unger nahmen drei Mitarbeiter des IBT am diesjährigen Workshop Atrial Signals vom 5. bis 7. Oktober in Valencia teil. Wir freuen uns über die erfolgreiche Fortsetzung des Workshops, den das IBT gemeinsam mit dem Städtischen Klinikum 2015 in Karlsruhe ins Leben gerufen hatte. Die ausgewogene Mischung aus Ingenieuren und Ärzten schuf erneut Raum für angeregte Diskussionen zwischen den Vortragsblöcken. Sowohl Olaf Dössel als auch Tobias Oesterlein waren als Mitbegründer von Atrial Signals eingeladen, neben anderen Spitzengruppen mit einem Vortrag zum Workshop beizutragen.

Danila Potyagaylo stellt in seiner Dissertation „Non-invasive Electrocardiographic Imaging of Ventricular Activities”, die er am Institut für Biomedizinische Technik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) anfertigte, neue Algorithmen zur Lokalisierung von ventrikulären Extrasystolen vor.

In diesem Jahr wurde die Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Technik (DGBMT) gemeinsam mit der Dreiländertagung der Medizinischen Physik (DGMP) ausgetragen.
Unter den 700 wissenschaftlichen Beiträgen war das IBT in diesem Jahr mit 19 Beiträgen vertreten und gehörte damit zu den stärksten Gruppen. Darüber hinaus belegten Areg Noshadi, Michael Stritt und Christian Marzi den 1., den 2. und den 7. Platz beim Studentenwettbewerb der DGBMT. 

12.07.2017
Mit dem dem KIT-Doktorandenpreis würdigt das KIT herausragende Promovierte. Eine der drei Auszeichnungen für das akademische Jahr 2015/16 geht an Axel Loewe vom Institut für Biomedizinische Technik, dessen Dissertation „Modeling human atrial patho-electrophysiology from ion channels to ECG: substrates, pharmacology, vulnerability, and P-waves“ prämiert wurde. Der Preis wurde im Rahmen des Ehrenabends des Präsidenten verliehen und von Vizepräsident Kraft überreicht.

Die Radiofrequenzablation ist die Standardmethode zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen. 
In einer kürzlich erschienen Publikationsstudie des IBT wurde der diagnostische Mehrwert eines Ablationskatheters mit integrierten Minielektroden untersucht. Hierbei wurde eine Simulationsstudie mit verschiedenen Ablationsszenarien implementiert. Unsere Computersimulationen zeigten, dass ein parallel orientierter Ablationskatheter mit Minielektroden zusätzliche Informationen über abladiertes sowie gesundes Gewebe mit einer hohen räumlichen Auflösung bieten kann.

Das sogenannte ‚Phase-mapping‘ könnte dabei helfen, die Erregung des Herzens während Vorhofflimmern besser zu verstehen. Die Berechnung und realitätsgetreue Darstellung dieses Parameters aus intraatrialen Messungen wurden von Tobias Oesterlein in zwei Vorträgen auf dem ECAS Kongress in Rom beleuchtet. Die dabei vorgestellten Methoden ermöglichen eine verbesserte Visualisierung der Phase durch eine kombinierte Auswertung von Elektrogrammen und ihrer räumlichen Messposition. Beide Beiträge waren eine wertvolle Ergänzung zu Arbeiten aus den Gruppen von Sanjiv Narayan und Vadim Ferdorov, in welchen der Zusammenhang von Elektrogrammen, optischen Messungen und der Erregungsausbreitung untersucht wurde.

23.12.2016
Wissenschaftler des IBT konnten in Zusammenarbeit mit Kardiologen aus Lund in Schweden Mechanismen identifzieren, die zum Entstehen des Vorhof-EKGs (P-Welle) beitragen. Speziell Ergebnisse hinsichtlich des begrenzten Beitrags des linken Vorhofs sowie des Einflusses des Ortes der frühesten Erregung wurden in der renommierten Fachzeitschrift „Europace“ der European Society of Cardiology (ESC) veröffentlicht.

6. Oktober 2016
Mit 19 Teilnehmern und 17 wissenschaftlichen Beiträgen war das IBT als eine der stärksten Gruppen auf der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Biomedizinische Technik (DGBMT) vertreten, die dieses Jahr gemeinsam mit den Osterreichischen und Schweizer Gesellschaften in Basel stattfand (D-A-CH). Robin Andlauer und Joachim Greiner belegten darüber hinaus Platz 1 und 2 beim Studentenwettbewerb.

14. September 2016
Das IBT konnte bei der Konferenz „Computing in Cardiology“ mit den vorgestellten Forschungsarbeiten überzeugen und gewann zahlreiche Preise. Axel Loewe gewann den Rosanna Degani Young Investigator Award (YIA) mit der Arbeit "Left Atrial Hypertrophy Increases P-Wave Terminal Force Through Amplitude but not Duration“. Außerdem wurden die Arbeiten des IBT mit 2 Posterpreisen, einer YIA-Halbfinalteilnahme und 2 Mortara Fellowships ausgezeichnet. [Mehr] [Konferenz Webseite]

14. April 2016
Der Lehrpreis der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik des KIT wurde an Gustavo Lenis (IBT) für die Konzeption der Video-Übung zur Vorlesung  “Lineare Elektrische Netze” im Rahmen der Jahresfeier des KIT verliehen. [Mehr]