Kabellose Medizintechnik
Kurzfassung:
Für neurologische Diagnostik, Therapie und Neuroprothetik wird eine Elektrodenmatte entwickelt, auf der sich Mess- und Stimulationselektroden sowie eine Auswerteelektronik befinden. Diese Matte wird zwischen Hirnhaut und Schädeldecke implantiert. Um den Schädel abdichten zu können muss sämtliche Kommunikation mit der Matte drahtlos geschehen.
Zielsetzung:
Entwicklung einer flexiblen, implantierbaren ECoG (Elektrocorticogramm)-Elektroden-Matte, die gegenüber bisherigen EEG-Messmethoden eine höhere Orts- und Signal-Auflösung hat sowie weniger Störeinflüssen ausgesetzt ist. Die Elektrodenmatte ist komplett drahtlos, das heißt Energie sowie Steuerungs- und Messdaten werden kabellos übertragen.
Projektbeschreibung:
Für neurologische Diagnostik, Therapie und Neuroprothetik ist die Auflösung von auf dem Kopf aufliegenden EEG (Elektroenzephalografie)-Elektroden nur begrenzt ausreichend. Auf Grund des großen Abstands der Signalquelle (Gehirn) und der Messpunkte (Elektrode oberhalb der Kopfhaut bzw. der Haare) ist die räumliche Auflösung zu gering um ein detailliertes Bild der neuronalen Aktivität zu erhalten. Außerdem werden die Signale auf dieser Strecke stark gedämpft.
Die Verwendung von Elektroden, die auf dem Gehirn aufliegen und per Kabel angeschlossen sind ist aus Infektionsgründen ausgeschlossen. Zwischen Gehirn und Schädelknochen steht nur ein etwa ein bis zwei Millimeter hoher Bereich zur Verfügung, was die Verwendung batteriegestützter Systeme ebenfalls ausschließt. Das hier entwickelte System hat ein umfang-reiches Anwendungspotential, weil alle diagnostischen und therapeutischen Verfahren einschließlich der hirnstatusabhängigen, lokalen Pharmakaapplikation, die auf eine längere oder andauernde Messung oder Stimulation der Hirnaktivität angewiesen sind, mangels einer entsprechenden Technologie bisher nicht realisiert werden konnten.
In der präoperativen Epilepsiediagnostik wird es die Qualität der Versorgung grundlegend verbessern und Kosten reduzieren. Ein weiterer Einsatzbereich ist das sich derzeit stark entwickelnde Feld der Neuroprothetik. Ein dritter Bereich umfasst zahlreiche neurologische und psychiatrische Erkrankungen, die durch elektrische Stimulation behandelt werden können.
Angesichts der demographischen Entwicklung sind entsprechende Behandlungskonzepte von großer sozioökonomischer Bedeutung. Sie entlasten die Gesundheits- und Sozialsysteme durch Reduktion der Dauer des Krankenhausaufenthaltes, Vermeidung von Sekundärerkrankungen, Erhaltung der Arbeitsfähigkeit und Selbstversorgung sowie Verbesserung der Lebensqualität. Das Projektkonsortium deckt alle kritischen Problemstellungen dieser neuartigen Technologie ab. Die Voraussetzungen für die spätere industrielle Umsetzung sind durch einen Industriepartner gegeben. Eine flexible Matte mit mehreren hundert Elektroden und integrierter Elektronik wird dauerhaft zwischen Hirnhaut und Gehirn implantiert. Die Matte wird drahtlos mit Energie versorgt und sendet die aufgenommenen Messdaten ebenfalls drahtlos durch den Schädel nach außen an eine Empfangsstation.
Das System ist in der Lage, mit hoher räumlicher Auflösung kortikale Feldpotentiale an bis zu mehreren hundert Messpunkten parallel aufzunehmen und nach außen zu senden. Ferner wird für diagnostische und therapeutische Zwecke eine Stimulation möglich sein.
Das IMSAS entwickelt die drahtlose Energieversorgung sowie ein Konzept zur Integration von Elektroden, Elektronik und Energie- und Datenspulen. Die Elektrodenmatten werden aufgebaut und biokompatibel vergossen.
Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Walter Lang
IMSAS, NW1, Raum O 2120
Tel: +49 421 218 62602
E-mail: wlangprotect me ?!imsas.uni-bremenprotect me ?!.de
Offizielle Webseite: http://www.kalomed.info/
Partnerinstitute:
Universität Bremen
Zentrum für Kognitionswissenschaften (ZKW) "http://www.neuro.uni-bremen.de/~zkw/index.php
Institut für Hochfrequenztechnik (HF) http://www.hf.uni-bremen.de/start/
Institut für Theoretische Elektrotechnik und Mikroelektronik (ITEM) http://www.item.uni-bremen.de/
Institut für Theoretische Physik (ITP) http://www.itp.uni-bremen.de/ITP/
Universitätsklinikum Bonn, Abteilung für Epileptologie (Prof. Dr. Christian E. Elger) " http://www.epileptologie-bonn.de/ "
Partnerfirmen:
Brain Products GmbH
Hersteller von Hard- und Software für die neurophysiologische Forschung "http://www.brainproducts.com/ "
Kalomed wird finanziert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: 05/09–04/12