Medizinische Informatik

Biometrie

Ausstattung und Kompetenzen

Medizinische Informatik

Der Bereich der Medizinischen Informatik befasst sich mit der Planung und dem Aufbau von medizinischen Informationssystemen und Konzipierung von Lösungen im Bereich E-Learning und Grid Computing. Die Experimentelle MRT arbeitet auf dem Gebiet der Magnetresonanztomographie und -spektroskopie an der Einführung, dem Einsatz und der Optimierung neuer Messapparate und Methoden. Die Forschungsgruppe Neuroimaging beschäftigt sich mit den Methoden der funktionellen und strukturellen Hirnbildgebung auf der Grundlage der Magnetresonanztomographie. Insbesondere werden Verfahren zur Darstellung von Nervenfasern sowie Hirn-Computerschnittstellen auf Basis der Echtzeit-fMRT erforscht.

Molekulare MR-Analytik und -Bildgebung

Die Signalverarbeitung zählt wie die Bildverarbeitung zu den Forschungsschwerpunkten der Medizininformatik. Das Aufgabenspektrum umfasst die Signalgenerierung, die -detektion und -verarbeitung sowie die entsprechende Auswertung. Alle diagnostischen Methoden basieren auf der Detektion einer Größe (Ladung, Kernspin, Absorption/Transmission, Dichte, usw.). Der Bereich der MR-Analytik und -Bildgebung nutzt diese Eigenschaften zur Erweiterung bisheriger Diagnosemethoden. Schwerpunkt bilden hierbei die Verfahren, welche auf der Magnetresonanz (MR) basieren. Das IBMI hat sich in diesem Bereich fünf Forschungsschwerpunkte in diesem Bereich gesetzt:

1. Wirkstoffe und Kontrastmittel

Die Detektion von Molekülen in physiologischer Umgebung stellt oftmals ein großes Problem dar. Entnommene Proben verändern sich z. B. durch Oxidationsprozesse oder die Nachweisgrenzen der zu untersuchenden Marker sind zu gering. Daher werden beispielsweise Heterokerne als Bestandteil neuer Kontrastmittel herangezogen. Hierzu müssen neue Pulsprogramme geschrieben und die Bildverarbeitung angepasst werden. Mehr ...

2. Entwicklung molekularer Temperatursonden

Die Temperatur beeinflusst zahlreiche biochemische Prozesse. Entzündungen sind beispielsweise mit einer Temperaturerhöhung verbunden. Die lokale in vivo-Messung gestaltet sich jedoch oftmals als nicht trivial. Die Größe „Temperatur“ kann jedoch ebenfalls indirekt ermittelt werden. Messparameter wie der Bildkontrast oder die chemische Verschiebung eines MR-Signals dienen hier als Basis. Mehr ...

3. Kernspinhyperpolarisation

Die Empfindlichkeit der Verfahren, die auf der Magnetresonanz beruhen, ist ein großer Nachteil dieser Methode. Zur Reduzierung der Messdauer und Erhöhung der Sensitivität werden sogenannte Hyperpolarisationstechniken eingesetzt. Das Schreiben neuer und die Anpassung besehender Pulsprogramme fällt in den Bereich der Medizininformatik. Mehr ...

4. Niederfeld-MR-Spektroskopie

Im Gegensatz zur Hochfeld-MR-Spektroskopie fallen bei der Niederfeld-MR-Spektroskopie alle detektierten Signale einer Isotopenart zusammen. Chemische Verschiebungen spielen keine Rolle. Außerdem ist die Nachweisgrenze erhöht. Über Simulationen der erhaltenen Daten lassen sich dennoch substanz-/probenspezifische Muster erkennen. Zur Auswertung der Daten müssen entsprechende Programme geschrieben werden. Mehr ...

5. Entwicklung neuer MR-Spulensysteme

Die Forschungsgruppe hat sich zum Ziel gesetzt, die Entwicklung von Hochfeld-MRT-Systemen weiter voranzubringen. Hierbei liegt der besondere Fokus auf der simulationsgestützten MR-Spulenentwicklung. Die MR-Spulen bilden die messtechnische Schnittstelle zwischen dem Menschen und der Maschine. Durch die MR-Spulen wird ein nicht-invasiver Einblick in den menschlichen Körper ermöglicht. Mehr ...

Neuroimaging

Echtzeit-fMRT

Mit Hilfe der Echtzeit-fMRT ist es möglich, die Hirnaktivierung von Probanden schon während einer funktionellen MRT-Untersuchung zu analysieren. Diese Technik ermöglicht z.B. die Implementierung von Hirn-Computer-Schnittstellen, welche für Neurofeedback oder die Steuerung externer Systeme verwendet werden. Mehr ...

Hirn-Computer-Schnittstellen zur Navigation in virtuellen Realitäten

Das Ziel dieses Projektes sind der Entwurf und die Implementierung einer VR (Virtuelle Realität) Stimulusumgebung für Echtzeit-fMRT-Studien. Virtuelle Realität bedeutet dabei eine computersimulierte Umgebung, welche synthetische Erfahrungen an ihre Nutzer vermittelt. So sollen durch diese tiefergehende Visualisierung alltägliche Prozesse realitätsnäher abgebildet und die Aufmerksamkeit des Probanden durch mehr Interaktion mit dem Paradigma gesteigert werden. Mehr ...

Diffusion Tensor Imaging (DTI)

Mit Hilfe von DTI wird die Bewegung von Wassermolekülen im Gewebe abgebildet. In stark anisotropen Geweben wie der Weißen Substanz im Gehirn können durch weitere Berechnungen Nervenfaserverläufe dargestellt werden. Mehr ...

Informationssyteme

Scientific Computing

Ziel des Scientific Computing in der Medizin ist die Bereitstellung von Hochleistungsrechenressourcen für die Medizinische Informatik, Biometrie und Neurowissenschaften. Die Serverfarm, bestehend aus acht Apple Xserves mit Mac OS X.5 und 16 HP Blades mit Suse Linux 11.1, wurde als Rechencluster für Berechnungen auf hochdimensionalen MRT-Daten konfiguriert. Neben der Serverfarm wird ebenfalls der institutseigene PC-Pool mit 26 PCs zu je 4 CPUs für Berechnungen genutzt. Mehr ...

E-Learning

Im Rahmen des E-Learnings an der Medizinischen Fakultät der Universität Magdeburg beteiligt sich unser Institut an der Erstellung und Umsetzung von Konzepten zum Fallbasierten Lernen und der Einführung einer Lehrbildsammlung. Mehr ...

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Biometrie

Lehre und Beratungstätigkeit sind die Hauptschwerpunkte der Arbeitsgruppe Biometrie.

Die biometrische Beratung für medizinische Forschungsprojekte steht allen Mitgliedern der Universitätsmedizin Magdeburg zur Verfügung. Die Beratung kann sich auf Versuchsplanung, Hinweise zur Datenerfassung, statistische Auswertung und Interpretation der Ergebnisse beziehen. Sie umfasst die Unterstützung bei
- wissenschaftlichen Arbeiten (Promotionen, Habilitationen),
- medizinischen Publikationen,
- Tierversuchsanträgen sowie
- klinischen Studien.

Es bestehen enge, zum Teil langjährige Kooperationsbeziehungen zu einer Vielzahl von Instituten und Kliniken der Medizinischen Fakultät. Diese Kooperationen entstehen häufig aus den Beratungen der Arbeitsgruppe heraus, wonach dann auch umfangreichere Arbeiten von uns übernommen werden, die häufig mit der Planung und Auswertung von klinischen oder experimentellen Studien verbunden sind. Der Stellenwert dieser Arbeiten an unserer Arbeitsgruppe lässt sich auch an der Publikationsliste des Instituts erkennen, wo viele Arbeiten enthalten sind, die aus enger Zusammenarbeit mit Partnern der Fakultät entstanden sind.

Ebenfalls enge Kooperationsbeziehungen bestehen zum Koordinierungszentrum für Klinische Studien (KKS) Magdeburg, das mit Unterstützung des Instituts für Biometrie und Medizinische Informatik aufgebaut wurde.

Im Rahmen des von der DFG geförderten Graduiertenkollegs GRK2413 bot der Bereich Biometrie im Jahr 2022 den Workshop  „Datenmanagement und Biometrie II für Medizindoktoranden“ an.

Ausstattung und Kompetenzen

Das Institut ist mit nachfolgenden Spezialgeräten ausgestattet:

Das Institut kann auf folgenden Human-MRT-Systemen messen:

Bereich Biometrie

Für die Unterstützung der medizinischen Forschung und Promotionen am Campus bietet die Biometrie einen statistischen Beratungsdienst. Soweit erforderlich, erfolgen die statistischen Auswertungen mit SPSS, SAS und JASP oder auch R und Matlab. Für Fallzahlplanung und Poweranalyse werden die Programme nQuery und G*Power verwendet.

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