RESPONSE Forschungsvorhaben 18

Im Zuge des Vorhabens RESPONSE - Partnerschaft für Innovation in der Implantattechnologie nimmt die HörSys GmbH an dem Forschungsvorhaben 18 „Medizintechnische Zukunftswerkzeuge – Werkstoffe, Wirkstoffe und Technologien“ teil.

Ein Teilziel ist es wirkstofffreisetzende Implantate für die Rundfensterniesche und die Stirnhöhle (Abbildung unten) zu erstellen.

Die Herstellung eines patientenindividuellen Implantates zur gezielten Wirkstofffreisetzung bedarf der zuverlässigen Erkennung der vorliegenden anatomischen Strukturen und der Ableitung und Anpassung einer geeigneten Implantatform. In diesem Teilvorhaben wird die Realisierung eines Softwarewerkzeugs zur anwenderfreundlichen, effizienten Planung dieser Aspekte adressiert. Es sollen Verfahren zur automatischen Modellierung von Rundfensternischenimplantaten und zur semi-automatischen Modellierung von Stirnhöhlenimplantaten erarbeitet und in einer iPad Anwendung zur Verfügung gestellt werden.

Das Projekt Response wird im Rahmen des BMBF Programs „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation“ gefördert und umfasst folgende Projektpartner:

  • CORTRONIK GmbH
  • Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald, Institut für Pharmazie
  • HörSys GmbH
  • Institut für ImplantatTechnologie und Biomaterialien e.V.
  • Jenoptik Laser GmbH Jena
  • Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH
  • Lead Discovery Center GmbH Dortmund
  • Leibniz-Universität Hannover, Institut für Quantenoptik
  • Medizinische Hochschule Hannover, Klinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde HNO MHH
  • RoweMed AG Parchim
  • Universität Rostock
    • Lehrstuhl für Fluidtechnik und Mikrofluid- technik
    • Lehrstuhl Werkstoffe für die Medizin- LWM technik
    • Lehrstuhl für Werkstofftechnik
  • Universitätsmedizin Rostock
    • Institut für Biomedizinische Technik
    • Institut für Pharmakologie und Toxikologie

Inhalte

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Lösungsansatz

Ausgehend von manuell aufgearbeiteten Volumenbilddatensätzen in denen Ärzte und Experten die projektrelevanten anatomischen Strukturen segmentiert und vermessen haben, sollen in diesem Teilvorhaben Verfahren zur Bestimmung der jeweiligen, optimalen, patientenindividuellen Geometrie von Rundfensternischen- und Stirnhöhlenimplantenten realisiert werden.

Für eine Erkennung der Rundfensternischengeometrie werden in einem ersten Schritt moderne Bildverarbeitungsalgorithmen zur automatischen Erkennung von Zielstrukturen (maschinelles Lernen) angewandt. Das Ziel ist es, Algorithmen zu erarbeiten, die die patientenindividuelle Anatomie hinreichend präzise, mit möglichst wenig Benutzerinteraktion, selbstständig erkennen.

Die Abbildungen rechts zeigt eine Prototypumsetzung, in der die Cochlea semi-automatisch segmentiert und ein anpassbares Rundfensternischenimplantat (grün) mit einem Griff (grau) erstellt wurde. Der Prototyp basiert auf der Software Slicer3D.

Anatomisch bedingt, werden für die Modellelierung eines optimalen Stirnhöhlenimplantats abweichende Verfahren untersucht und erprobt.

Die jeweiligen Arbeiten münden in Softwaremodule, die in einer iPad App, zur Planung der Implantate verwendet werden soll. Diese Anwendung soll die bestmöglichen Unterstützung des Arztes für die automatische oder semi-automatische Erkennung der Zielstrukturen, die Planung des jeweiligen Implantates und die Überführung der Planung in ein Exportformat für "3D-Drucker" ermöglichen.