Vom 30. März bis 1. April fand das jährliche Treffen der European Heart Rhythm Association (EHRA) statt. Die Veranstaltung vereinte Wissenschaftler*innen, medizinisches Fachpersonal und weitere Fachleute aus aller Welt, die sich mit der Behandlung von Herzrhythmusstörungen beschäftigen. Axel und Silvia vertraten das IBT bei diesem Event. Außerdem hielt Silvia einen Vortrag darüber, warum es eine Rolle spielt, wie die P-Welle im EKG gemessen wird.

Vom 12. bis 14. März fanden in Heidelberg die E-Science-Tage unter dem Motto „Research Data Management: Challenges in a Changing World“ statt. Axel Loewe und Silvia Becker vertraten das IBT im Workshop „Information Infrastructures in the Era of Artificial Intelligence: Opportunities and Challenges“, der vom Leibniz ScienceCampus DiTraRe organisiert wurde. Zusätzlich hielt Silvia Becker gemeinsam mit Lea Singson vom FIZ Karlsruhe einen Vortrag über die rechtlichen Aspekte von Digital Twins und synthetischen EKGs.

Ein neues Paper, das die Wechselwirkungen zwischen reduzierten extrazellulären Kalziumspiegeln und der sympathischen Stimulation als kompensatorischem Mechanismus untersucht, der möglicherweise zum plötzlichen Herztod bei Patienten mit chronischer Nierenerkrankung beiträgt, wurde im Journal of Physiology veröffentlicht.

Unsere jüngste Veröffentlichung „Consensus Statement on the Credibility Assessment of Machine Learning Predictors“ im Fachjournal Briefings in Bioinformatics zielt darauf ab, die Zuverlässigkeit und Glaubwürdigkeit von Modellen des maschinellen Lernens zu gewährleisten, die in klinischen und biomedizinischen Kontexten eingesetzt werden. Zusammen mit anderen führenden Experten skizzieren wir einen strukturierten Rahmen, der auf 12 grundlegenden Aussagen basiert, und schlagen strenge Richtlinien für die Bewertung und Verbesserung der Glaubwürdigkeit von ML-Prädiktoren vor, insbesondere wenn sie bei wichtigen Entscheidungen im Gesundheitswesen eingesetzt werden.

Veröffentlicht in Engineering with Computers, stellt die neueste Version von DREAM, einen effizienten Ansatz zur Simulation von Reentry-Mechanismen in der Herzelektrophysiologie dar.
Lesen Sie das vollständige Paper hier.

Studenten des Kurses „Medical Image Processing for Guidance and Navigation“ besuchten Getinge, einen weltweit führenden Entwickler von Hybrid-Operationssälen. Der Besuch bot wertvolle Einblicke in fortschrittliche chirurgische Technologien und ihre praktischen Anwendungen im modernen Gesundheitswesen.

Der Herz-Elektrophysiologie-Simulator openCARP, der vom IBT und Partnern entwickelt wird, hat den Helmholtz Software Award in der Kategorie Newcomer gewonnen. Ziel des Preises ist es, die Entwicklung von professioneller und qualitativ hochwertiger Forschungssoftware zu fördern und das Engagement für Software als Grundlage moderner Wissenschaft zu würdigen.
[mehr@Helmholtz]

Prof. Dr. Olaf Dössel wurde zum Sprecher des Themennetzwerkes Gesundheitstechnologien in der acatech gewählt. Die acatech ist die deutsche Akademie der Technikwissenschaften.
Weiterhin erhielt Olaf Dössel die KIT Verdienstnadel. Damit würdigt das KIT seine vielfältigen Aktivitäten als Botschafter des KIT und als ehrenamtlicher Vorsitzender des Studierendenwohnheim e.V. des KIT.

Seit WS 24/25 wird ein neuer Kurs für Masterstudierende aus IBT-Vorlesungen angeboten. Der Kurs mit dem Titel „Medizinische Bildverarbeitung zur Führung und Navigation“ ist 9 ECTs wert und umfasst insgesamt 6 Stunden Vorlesung/Praxis pro Woche plus die Durchführung eines Gruppenprojekts.
Link zum Campus Management für Studierende

Vom 26. bis 28. September fanden die DGK Herztage in Hamburg statt – ein Forum zum Austausch neuester Erkenntnisse, innovativer Lösungsansätze und wertvoller Erfahrungswerte in der Kardiologie. Christian und Silvia vertraten das IBT mit einem Poster und zwei Vorträgen.

Auf dem diesjährigen Cardiac Physiome Workshop 2024 diskutierten etwa 140 Forscher über die Integration experimenteller und mathematischer Ansätze in der Herzphysiologie. Die CaMo Gruppe war mit 3 Posterbeiträgen und einem Vortrag unserer Doktorandin Stephanie Appel vertreten. Besonders erfolgreich war unser Doktorand Jonathan Krauß, der den Posterpreis gewann.

Das Land Baden Württemberg bedankt sich bei Frau Irene Günter für Ihre vierzigjährige Tätigkeit im Öffentlichen Dienst. Die Dankurkunde wurde ihr von Professor Werner Nahm im Kreis ihrer Kollegen überreicht. Wir wünschen Ihr für Ihre weitere Tätigkeit alles Gute.

Julian Mierisch beschäftigt sich mit modellinformiertem maschinellen Lernen zur Vorhersage von postoperativem Vorhofflimmern und dessen gezielten Prävention. Seine Schwerpunkte lagen im Bereich des Data Science und des Softwareengineering.

Vom 17. bis 21. Juni nahmen Stephanie und Silvia an der Summer School in Bordeaux teil, um ihre Kenntnisse in der Elektrophysiologie des Herzens zu vertiefen. Spannende Vorträge und eine interaktive Laborführung des Liryc-Instituts machten diese Woche besonders lehrreich.

In dieser Studie der Uni Oxford und des KITs wurden verschiedene Therapien in 800 virtuellen Patienten mit Vorhofflimmern systematisch untersucht. Die Studie zielt darauf ab, Patienten bei denen Pulmonalvenenisolation als initiale Therpaie nicht erfolgreich war anhand von in-silico Tests optimalen pharmakologischen und Ablationstherapien zuzuordnen. Abhängig von der Vorhofgröße und Vorliegen von Niedervoltagearealen variieren die Behandlungsstrategien. In-silico Modelle sind ein vielversprechendes Instrument zur individuellen Therapieoptimierung bei Vorhofflimmern.

Vom 2. bis 4. Juni fand am Isaac Newton Institute of Mathematical Science in Cambridge der Fickle Heart Workshop statt, der sich auf digitale Zwillinge, künstliche Intelligenz und Methoden zur Quantifizierung von Modelunsicherheiten fokussierte. Axel, Patricia und Stephanie nutzten die Gelegenheit dieses Workshops, um ihre Arbeit in diesem Gebiet vorzustellen.

In der diesjährigen European Community on Computational Methods in Applied Sciences (ECCOMAS)-Konferenz in Lissabon hat unser Doktorand Joshua Steyer unsere Arbeit zu Elektrogrammen in einem kardialen Zell-zu-Zell-Modell im Minisymposium "Computational Cardiology: Modeling and Simulating the Heart" vorgestellt.

In diesem Monat April fanden zwei der wichtigsten Konferenzen zur Herzelektrophysiologie statt, bei denen Kardiologen aus Deutschland und der ganzen Welt zusammenkamen.
Am 7. und 9. April fand in Berlin die Konferenz der European Heart Rhythm Association (EHRA) statt. Unsere Doktorandin Patricia Martínez wurde für den Young Investigator Award in der Kategorie „Basic and Translational Science“ nominiert und präsentierte ihre Arbeit über die Auswirkungen der Anfälligkeit für rechtsatriale Arrhythmien in patientenspezifischen Computermodellen.

Im diesjährigen Biosignals Workshop in Göttingen haben wir unsere Arbeit zu Elektrogrammen in einem Zell-zu-Zell-Modell vorgestellt. Wir haben gezeigt, dass eine gesunde Erregungsausbreitung, anders als in homogenisierten Modellen, kein symmetrisches Elektrogramm produziert und mehrere kleine Ausschläge präsent sind. Diese Ausschläge lassen sich durch die Multimodalität der Zellaktivierung und der Entschleunigung der Erregungswelle beim Übergang zwischen zwei Herzzellen erklären.

Ab SS24 wird in den IBT-Vorlesungen ein neuer Kurs für Masterstudierende angeboten. Der Kurs mit dem Titel "Medizinische Bildverarbeitung zur Führung und Navigation ist 6 ECTs wert und umfasst insgesamt 4 Stunden Vorlesungen/praktische Übungen pro Woche sowie die Durchführung eines Gruppenprojekts.
Die Sprache der Vorlesung ist Englisch.

In diesem open access Buch haben sich 138 Experten für In-Silico-Studien zusammengefunden, die in Hochschulen, der medizinischen Industrie, Zulassungsbehörden, Krankenhäusern und Beratungsunternehmen tätig sind. In einem Konsensverfahren haben diese Experten den ersten Versuch unternommen, gute Simulationspraktiken für die Entwicklung, Bewertung und Anwendung von In-Silico-Studien zu definieren.  Die Gute Simulationspraxis ist ein unverzichtbarer Leitfaden für alle, die planen, sich mit In-Silico-Versuchen zu befassen, gleich welchen Titels. IBT Forscher Axel Loewe ist Mitherausgeber der Kapitel Model Development und The Investigator: Modellers and Analysts.

In Kollaboration mit dem Institut für Angewandte und Numerische Mathematik untersuchten wir den Einfluss verschiedener Modellierungsentscheidungen wie die Dichte des Gitters, die Größe des Inkompressibilitätsparameters, die Wahl zwischen “active stress” und “active strain” oder die zwischen verschiedenen Dämpfungskonzepten. Die Ergebnisse haben wir in unserem Paper zusammengefasst: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/gamm.202370010

Welche Auswirkungen hat die mechanische Aktivierung des Herzens auf die elektrische Kontrolle des Herzrhythmus und die Erregungsleitung? Mit Hilfe des am IBT entwickelten vollständig gekoppelten elektromechanischen Computermodells des Herzens konnten wir zeigen, dass die mechano-elektrische Rückkopplung die Aktivierungs- und Repolarisationsmuster im gesamten Herzen während des Sinusrhythmus verändert und zu einem deutlich heterogeneren elektrophysiologischen Substrat führt. Die vollständige Studie ist als Open Access in The Journal of Physiology veröffentlicht.

Vom 28. November bis 1. Dezember fand in Linz der Workshop zur Modellierung und Simulation von Ablationstherapien in der Medizin am Johann Radon Institut für Computational and Applied Mathematics (RICAM) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften statt. Während dieser Woche hatten Axel Loewe und Carmen Martinez die Möglichkeit, ihre Arbeit zu präsentieren und mit anderen Forschenden auf diesem Gebiet zu diskutieren.

Ein Forschungsprojekt am Karlsruher Institut für Technologie setzt auf Künstliche Intelligenz um allein auf der Grundlage eines Standard-EKGS den Ursprung des Herzstolperns zu lokalisieren.

Zum KIT Campus Report Podcast

Mit fünf aktuellen und drei ehemaligen Mitgliedern unserer Gruppe Computermodelle des Herzens haben wir an der diesjährigen 50. Auflage der Computing in Cardiology-Konferenz in Atlanta, USA vom 1. bis 4. Oktober teilgenommen. Nach dem Sonntags-Symposium der Konferenz, in dem der Einfluss von Rassismus und Sexismus auf die Gesundheit thematisiert wurde, haben wir einige unserer neusten Ergebnisse präsentieren können. Wir sind stolz auf Carmen Martínez und Albert Dasí, die es jeweils in die Runde der Halb-Finalist*innen und Finalist*innen des Young-Investigator-Awards geschafft haben. Herzlichen Glückwunsch, Carmen und Albert. Wir freuen uns darauf, nächstes Jahr die 51. Auflage der CinC in Karlsruhe zu organisieren.

Vom 20.-22. September 2023 fand die 10. Ausgabe dieser internationalen Konferenz in Wien, Österreich statt. Das IBT war mit einem Vortrag zu Electro-mechanical modeling and simulation of the human heart im Minisymposium Continuum biomechanics of active biological systems vertreten.

Gemeinsam mit Forschenden der Medizinischen Universität Graz, der PTB Berlin und dem King's College London haben wir einen Datensatz von 16.900 synthetischen EKGs veröffentlicht. Die EKGs sind durch detaillierte Computersimulationen entstanden, die es erlauben jedes EKG-Signal auf eindeutige Modellparameter mit biologischer Bedeutung zurückzuführen.

Das IBT und die Prototera Association (Portugal) haben eine Vereinbarung über vierjährige Doktorandenstipendien geschlossen, die von der portugiesischen Regierung finanziert werden. Studierende, die an Doktorandenforschungsprojekten im Bereich Image Guidance in Proton Therapy interessiert sind, können sich an Prof. Francesca Spadea mf.spadea@kit.edu wenden. Das vierjährige Projekt wird in Zusammenarbeit mit der Universität „Instituto Superior Técnico“ in Lissabon durchgeführt.

Gemeinsam mit Ärzten des Universitäts-Herzzentrums Freiburg Bad Krozingen haben wir verglichen ob Substrat, das Vorhofflimmern zugrunde liegt, nicht nur im Sinusrhythmus sondern auch während Vorhofflimmern lokalisiert werden kann. Die moderate Übereinstimmung legt nahe die Untersuchung im Sinusrhythmus durchzuführen.

Cristian Barrios Espinosa präsentierte auf der SIAM Konferenz in Portland seine Forschung zur Weiterentwicklung von Machine-Learning-Methoden in der Kardiologie. Erfahre mehr über die vielseitigen Anwendungen dynamischer Systeme in der Medizin

Vom 24.-26. Mai durften wir rund 60 internationale Gäste zum 5. openCARP Nutzertreffen in Karlsruhe willkommen heißen. Der voll ausgebuchte Workshop bot in zwei Tracks Trainings- und Austauschformate sowohl für neue Nutzer wie auch für Experten an.

Das Institut für Biomedizinische Technik begrüßt Herrn Moritz Linder als neuen wissenschaftlichen Mitarbeiter. Moritz Linder absolvierte ein Master Studium der Mechatronik und Informationstechnik am KIT.

Klassische maschinelle Lernverfahren erfordern die Vorverarbeitung von EKG-Signalen. Gemeinsam mit Forschenden u.a. der Universität Oldenburg, der PTB Berlin, der Aalborg Universität und der Charité Berlin haben IBT Forschende jüngst Annotationen von mehr als 20,000 EKGs veröffentlicht. Dabei kamen unter anderem am IBT entwickelte Signalverarbeitungsalgorithmen zum Einsatz.

Anfang Mai durften wir rund 30 Forschende aus ganz Europa am KIT willkommen heißen, die sich im europäischen PersonalizeAF-Projekt der Verbesserung von Diagnose und Therapie von Vorhofflimmern widmen. Nach zwei Tagen "Career Opportunities Workshop" für die 15 Promovierenden stand die letzten beiden Tage der Austausch neuester Forschungsergebnisse im Vordergrund.

Die Konferenz der European Heart Rhythm Association (EHRA) fand vom 16. bis 18. April 2023 in Barcelona zu ihrem 20-jährigen Jubiläum statt. Unsere Doktorandin Patricia Martínez wurde mit ihrer Arbeit für den Young Investigator Award nominiert.

In Zusammenarbeit mit der Universität Magna Graecia (Italien), dem Politecnico di Milano (Italien) und unserem klinischen Partner am Krankenhaus San Raffaele in Mailand (Italien) haben wir bewiesen, dass der prognostische Wert der Radiomics-Merkmale, die aus MR-Bildern von PCNSL-Patienten extrahiert wurden, das aktuelle Vorhersage Model basierend auf klinischen Merkmalen übertrifft. Diese Ergebnisse ebnen den Weg für weitere Untersuchungen zur potenziellen Rolle von Bildmerkmalen bei der Wahl der Behandlung.

Vergangene Woche fand in Galveston (Texas, USA) die Gordon Research Conference (GRC) on Cardiac Arrhythmia Mechanisms statt. Patricia Martínez und Albert Dasí gewannen den ersten Preis des Studenten-Posterwettbewerb.

Am 29. und 30. März 2023 veranstaltet das Institut für Biomedizinische Technik einen Workshop, der Forschern grundlegende Programmierkenntnisse vermitteln soll und zu dem sich alle KIT-Mitglieder anmelden können.

Prof. Maria Francesca Spadea hat am 1. Januar 2023 am Institut für Biomedizinische Technik die Professur für Modellierung und Simulation in der Medizintechnik übernommen.

Für paroxysmales Vorhofflimmern bestehen gute Therapiemöglichkeiten, während persistierendes Vorhofflimmern immer noch nicht zufriedenstellend therapiert werden kann. Gemeinsam mit Forschenden des Univeritäts-Herzzentrums Freiburg Bad Krozingen konnten nun anatomische und funktionelle Unterschiede zwischen diesen beiden Arten identifiziert werden, die die Basis für zukünftige maßgeschneiderte Therapieansätze sein können.

Zusammen mit Forschenden aus Marburg, München, Frankfurt wurde die Auswirkung einer neuen Gruppe genetischer Mutationen auf die Elektrophysiologie des Herzens untersucht. Die Studie wurde im Sonderband "Molekulare Effekte von Mutationen in humanen genetischen Erkrankungen" des "International Journal of Molecular Sciences" frei zugänglich veröffentlicht.

Gemeinsam mit Forschenden der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Berlin haben wir systematisch den Einfluss von Unsicherheiten in den Eingabeparametern von Multiskalen Herzsimulationen auf das resultierende EKG untersucht. Die Arbeit ist als open access im Fachjournal "Metrology" veröffentlicht.

Zusammen mit Forschenden der Univeristät Szeged haben IBT-Forscher den Rückwärtsmodus des Natrium-Calcium-Austauschers für die Funktion des Sinusknotens, dem natürlichen Schrittmacher des Herzens, untersucht. Durch Kombination von biologischen Experimenten und Computersimulationen konnte dafür eine entscheidende Rolle nachgewiesen werden.

Zusammen mit dem nationalen Zentrum zur Vermeidung, Verringerung und Verbesserung von Tierversuchen in der Forschung hat die Universität Oxford am 5. und 6. Dezember ein Symposium veranstaltet. Das IBT und seine klinischen Partner der Universität Freiburg präsentierten ihre Arbeit und ihre Ideen zur Synergie zwischen Computermodellen und maschinellem Lernen sowie zum Transfer in die Klinik.

Forscher des IBT stellen das erste funktionale 3D-Computermodell des menschlichen Sinusknotens in der renommierten Fachzeitschrift "Biophysical Journal" vor. 
Die Struktur dieses natürlichen Schrittmachers ist entscheidend dafür, dass das umgebende Herzgewebe erfolgreich erregt werden kann.

Das IBT war auf der „Modeling the Cardiac Function“-Konferenz des iHeart Projekts vom 30.9. bis 2.10.2022 in Cetraro vertreten. Wir konnten unsere Studien zum Einfluss der Randbedingungen auf die Fluidsimulation vorstellen.

IBT Mitarbeiter haben gemeinsam mit Wissenschaftlern der Medizinischen Universität in Graz untersucht, ob und inwieweit vereinfachte Methoden und Modelle für elektrophysiologische Vorhof-Simulationen präzise Ergebnisse für Aktivierungszeiten und Elektrokardiogramme (EKG) liefern können und gleichzeit die Simulationszeit erheblich reduzieren können. Die Analysen legen den Grundstein für umfangreiche EKG-basierte Simulationsstudien, um z.B. große Datensätze für maschinelle Lernenmethoden zu generieren.

Die 44. Internationale Konferenz für Technik in Medizin und Biologie (EMBC) fand vom 11. bis 15. Juli 2022 in Glasgow, Scotland, statt.
Vier Vertreter des Instituts für Biomedizinische Technik (IBT) nahmen an der EMBC 22 teil und hielten drei vollständige Vorträge und einen Kurzvortrag.

Die Methode des maschinellen Lernens zur Vorhersage des Therapieerfolgs bei Vorhofflimmern auf der Grundlage des EKGs ist einer der ersten Ansätze, der ausschließlich mit Daten aus Computermodellen trainiert wurde und den Erfolg auf realen klinischen Daten unter Beweis gestellt hat.
[Report] [Paper]

Herr Prof. Dr. rer. nat. Olaf Dössel wurden für seine herausragenden wissenschaftlichen Leistungen im Fakultätsrat gewürdigt.
Der Wunsch und Antrag von Bereichs- und Fakultätsleitung, den vor kurzem emeritierten Prof. Dössel zum Distinguished Senior Fellow zu ernennen, wurde vom KIT positiv beschieden. Prof. Dössel engagiert sich unter anderem in 3 Akademien der Wissenschaften und in internationalen Fachgesellschaften sowie als Gutachter in seinem Fachgebiet Medizintechnik.
Prof. Dössel und Prof. Ivers-Tiffée sind in der Wissenschaft national und international hoch angesehen und tragen maßgeblich zur Sichtbarkeit des KIT bei.
Wir gratulieren zu diesen beiden besonderen Auszeichnungen!

In Zusammenarbeit mit Ärzten des St. Anne's University Hospital, Brünn, konnten die Forscher des IBT zeigen, dass eine dyssynchrone Aktivierung der linken Herzkammer nicht ausreicht, um bei Patienten mit diagnostizierter Herzinsuffizienz zu einem Zusammenbruch des typischen Torsionskontraktionsmusters zu führen.

Olaf Dössel wurde in Anerkennung seines herausragenden Beitrags zur internationalen Entwicklung der physikalischen und technischen Wissenschaften in der Medizin zum Fellow of the International Union for Physical and Engineering Sciences in Medicine (IUPESM) ernannt.
Die IUPESM ist die weltweite Dachorganisation aller wissenschaftlichen Gesellschaften für Biomedizinische Technik und Medizinische Physik.

Deborah Nairn hat am 14.4.2022 erfolgreich ihre Dissertation „Multi-Modality Correspondence to Enhance Arrhythmogenic Atrial Substrate Identification - Guiding Persistent Atrial Fibrillation Ablation Therapy“ verteidigt und die Promotionsprüfung bestanden.

Unsere herzlichsten Glückwünsche!

Carmen Martinez, Wissenschaftlerin des IBT, präsentierte ihre Forschungsergebnisse im Poster auf dem diesjährigen EHRA-Kongress mit dem Titel: „Impact of contact force on local impedance measurements in different atrial locations“. Der Kongress fand vom 3. bis 5. April im Kopenhagen statt. Das diesjährige wissenschaftliche Programm befasste sich mit dem Thema „Back to the Rhythm“, und verweist auch auf die Wiederherstellung von Vor-Ort-Konferenzen nach der Pandemie.

Laura Unger hat am 22.2.2022 erfolgreich ihre Dissertation „Multimodale Charakterisierung des Vorhofsubstrats – Risiken und Vorteile von Elektrogramm- und Impedanzkartierung“ verteidigt und die Promotionsprüfung mit Auszeichnung bestanden. Unsere herzlichsten Glückwünsche!

Gemeinsam mit Ärzt*innen der Uniklinik Freiburg stellen IBT-Forscher*innen eine Methode vor, um nicht-invasiv diejenigen Vorhofflimmer-Patienten zu identifizieren, die ein erhöhtes Risiko für Herzinsuffizienz haben. Dabei wird das Elektrokardiogramm mit Methoden des maschinellen Lernens analysiert.

Am 11. und 12. April 2022 veranstaltet das Institut für Biomedizinische Technik einen Workshop, der Forschern grundlegende Programmierkenntnisse vermitteln soll und zu dem sich alle KIT-Mitglieder anmelden können.

Noch zu Zeiten von Otto Hahn und Lise Meitner war der wissenschaftliche Alltag einzig geprägt von Laborexperimenten, Naturbeobachtungen und theoretischen Überlegungen, wissenschaftlichen Aufsätzen und Diskursen. Was hat sich in den letzten 100 Jahren geändert? Inzwischen lässt sich Forschung in kaum einem Feld mehr ohne Software durchführen.

 Forschende des IBT und des ISTM (Institut für Strömungsmechanik, KIT) haben ein sequentielles Kopplungsverfahren implementiert und gezeigt, dass die Rückwirkung des Blutflusses auf die Deformation der Herzwand sehr klein ist.

Die Lösung des inversen Problems für EKG-Bildgebung (ECGI) ist anfällig für Artefakte. Ein Team um IBT-Forscher Steffen Schuler hat nun eine Methode vorgestellt, um Blocklinien-Artefakte zu verhindern und ECGI als nichtinvasive Diagnosemethode zu verbessern.

Mithilfe eines elektromechanischen Computermodells des Herzens konnten Forscher des IEKM in Freiburg und des IBT den Einfluss der Herzbewegung auf das EKG quantifizieren. Diese Arbeit legt den Grundstein für zukünftige schnellere EKG-Simulationen.

Mit dem Kolloquium zum Thema "Maschinelles Lernen für die Medizin und die Rolle simulierter Daten" habilitierte sich Dr.-Ing. Axel Loewe für das Fachgebiet "Modellierung und Simulation für die Medizin".

Steffen Schuler aus unserer Gruppe hat in der vergangenen Woche erfolgreich seine Dissertation „Neuartige Methoden zur Einbeziehung physiologischer Vorkenntnisse in das inverse Problem der Elektrokardiographie“ verteidigt. Herzlichen Glückwunsch an unseren neuen Dr.-Ing.! #phdlife #CardioTwitter.

Claudia Nagel hat am Cardiac Physiome Workshop und am American Heart Association Meeting teilgenommen. Sie hat vorgestellt, wie die Geometrie der Ventrikel die simulierten QRS Komplexe im EKG beeinflussen und gezeigt, dass eine Schätzung des linksatrialen Fibroseanteil basierend auf simulierten P Wellen mit einem mittlerem Fehler von 8.7% möglich war.

Olaf Dössel und Claudia Nagel haben am ersten internationalen Workshop "Metrology for Virutal Measuring instruments" teilgenommen. Olaf Dössel hat eine Keynote Präsentation über den digitalen Zwilling in der Medizin gehalten. Claudia Nagel hat in ihrem Vortrag darüber gesprochen, wie überprüft werden kann, ob simulierte EKG Signale der Realität entsprechen, damit sie erfolgreich für klinische Anwendungsfälle eingesetzt werden können.

Im September fand am KIT die "Atrial Signals“ Konferenz statt. Mehr als 200 Experten aus dem technischen und klinischen Bereich diskutierten und präsentierten die neuesten Forschungsergebnisse.

Wir begrüßen Miriam Weiß als neue wissenschaftliche Stipendiatin in der Gruppe „Optische Technologien in der Medizin“.

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.

Zum Artikel

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.