TWO Wissenswoche 2016 im RCBE: Steuerung eines Roboters mittels Muskelsignalen

Die Zukunft zur Realität machen! Das war die Devise des zweiten Teils der TWO Wissenswochen 2016 an der OTH Regensburg in den Räumen des RCBE (Link zum ersten Teil der Wissenswochen an der OTH Amberg-Weiden).

Das Thema lautete dieses Mal: „Mensch-Maschinen-Interaktion: Steuerung eines Roboters mittels Muskelsignalen„. Am 24. und 25. Juni 2016 standen Studierende aus den Bachelor Studiengängen „Biomedical Engineering„, „Medizinische Informatik“ (beides OTH Regensburg) und „Medizintechnik“ (OTH Amberg-Weiden) gemeinsam vor der Aufgabe, Lego Mindstorms Roboter zu bewegen – jedoch nicht mit einer herkömmlichen Fernsteuerung, sondern buchstäblich mit den eigenen Muskeln.

Die beiden leitenden Professoren (Prof. Dr. Sebastian Dendorfer, Biomechanik und Prof. Dr. Lars Krenkel, Biofluidmechanik) formulierten die anspruchsvolle Aufgabenstellung so:

Eine Prothese ist heutzutage viel mehr als nur ein einfaches Ersatzteil für den menschlichen Körper. Die simplen Holzstümpfe der vergangenen Jahrhunderte haben sich in raffinierte Hightech- Konstruktionen aus modernsten Materialien verwandelt. Gesunde Menschen machen sich kaum Gedanken darüber, zu welchen Leistungen ihr Körper binnen Millisekunden fähig sein muss, nur um beispielsweise einen Finger koordiniert zu bewegen oder das Anheben eines Glases zu realisieren: Vom Gehirn aus werden Signale über die Nervenbahnen zu den gerade benötigten Muskeln gesendet. Aus diesen Reizen resultiert die Bewegung, welche über Lage und Drucksensoren registriert und an das Gehirn rückgekoppelt wird. Entwickler von Prothesen versuchen, diesen Gehirn-Nerv-Muskel-Weg der Reize nachzuempfinden, so gut es geht.

Ziel der praktischen Versuchstage im RCBE in Regensburg ist es, die Steuerung von elektrischen Systemen durch Muskelsignale im Prinzip nachzuvollziehen und anhand eines LEGO-Roboter-Modells umzusetzen. Die verschie-denen Ansätze der einzelnen Arbeitsgruppen können in einem abschließenden Wettkampf-Parcours miteinander verglichen werden.

Die folgenden Arbeitsschritte mussten in den zwei Tagen zusammen umgesetzt werden:

  • Konzeption und Bau eines LEGO-Roboter-Fahrzeugs mittels LEGO-Mindstorms

  • Aufnahme der Muskelsignal-Rohdaten über optimal zu platzierende EMG-(Elektromyographie)-Sensoren
  • Filterung der Muskelsignal-Rohdaten um den Roboter optimal kontrollieren zu können
  • Steuerung der Roboter mittels MatLab/LEGO-EV3-Software
  • Testung und Optimierung des erarbeiteten Systems

Die Studierenden waren mit großem Engagement dabei, der Spaß kam dabei nicht zu kurz. Der „Sieg“ im Wettkampf wurde mit einem Pokal (anders als beim Fußball inklusive Inhalt) und mit (eßbaren) Medaillen honoriert.

Healthcare Innovation Triangle 2016, Prof. Dendorfer im HIT Workshop „Biomechanik“

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Prof. Dr.-Ing. E. Reinhardt eröffnet die Veranstaltung

Das als englischsprachiges „Kooperations-forum mit Workshops“ stattfindende „Healthcare Innovation Triangle“ (HIT) an der OTH Amberg-Weiden (Standort Weiden) erörterte, gerichtet an Interessierte in Bayern, Tschechien und Österreich,  erstmals ausgewählte Aspekte der Medizintechnik in einer Plenumssitzung und fünf Workshops an zwei Tagen zu den Themen Digitalisierung, Sensorik und Patientensicherheit (am ersten Tag) und Biomechanik und Bildgebende Systeme (am zweiten Tag).

Nach Begrüßung durch Prof. Dr. C. Bulitta (Medizintechnik, OTH-AW), Vertreter der OTH-AW und der Europaregion Donau-Moldau erörterte der Vorstandsvorsitzender des Medical Valley EMN e.V. und ehemalige Bereichsvorstand der Siemens Healthcare GmbH, Prof. Dr.-Ing. E. Reinhardt in einer hochkarätigen Keynote wie „Innovation durch Kooperation“ möglich wird.

Nach diesem Auftakt teilten sich die rund 100 Besucher der Veranstaltung auf die drei Workshops „Digitalisierung“ (organisiert von Medical Valley EMN e.V.), „Sensorik“ (organisiert von Fraunhofer IIS) und „Patientensicherheit“ (organisiert von Prof. Dr. C. Bulitta, OTH AW) auf, in denen Vorträge von passenden Referenten Aspekte der gewählten Schwerpunkte thematisierten und zur Diskussion anregten. Die anschließende Präsentation im Plenum fasste die Inhalte und Ergebnisse der Workshops zusammen.

Am zweiten Tag zeigten Vertreter der AiF Projekt GmbH, der Bayerischen Forschungsallianz GmbH (BayFOR) und des Förderprogramms INTERREG V A auf, welche grenzübergreifenden Fördermöglichkeiten für Forschungs- und Entwicklungsprojekte existieren und standen als Ansprechpartner für Fragen zur Verfügung.

Jörg Trinkwalter vom Medical Valley EMN e.V. stellte Möglichkeiten des Technologietransfers vor. Der geschäftsführende Gesellschafter der Corscience GmbH , Prof. Dr. rer.nat. Armin Bolz erörterte daraufhin unterhaltsam wie ein Start-Up Unternehmen seine eigene Erfolgsgeschichte schreiben kann.IMG_2427Nach diesem Auftakt teilten sich die Teilnehmer in die Workshops „Biomechanik“ und „Bildgebende Systeme“ auf. Das Labor für Biomechanik (LBM) im RCBE unter Leitung von Prof. Dr. Sebastian Dendorfer organisierte dabei den Workshop Biomechanik und zeigte mit seinem Themenschwerpunkt „Interaktion von psychischen und biomechanischen Belastungen, numerische Modelle zur virtuellen Produkt- und Prozessentwicklung“ wie die Psyche die Muskulatur beeinflussen kann und wie numerische Menschmodelle kommerziell eingesetzt werden können. Prof. Dendorfer erörterte dabei die Biomechanik und Fr Simone Kubowitsch von GAP Karl Kubowitsch und Partner die psychische Komponente von Belastungen.

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Prof. Dendorfer und S. Kubowitsch zeigen physiologische Messungen am Triathlet Rainer Steinberger

Einen ganz praktischen Einblick in seine Arbeit und wie die Psyche die Muskulatur beeinflußt zeigte das LBM Team anschließend „hautnah“ bei einer Demonstration mit Extremsportler Rainer Steinberger.

 

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Save the Date: Workshop „Healthcare Information Triangle“

Am 25. und 26. Februar 2016 findet in Zusammenarbeit zahlreicher Partner (u.a. RCBE / OTH Regensburg) an der OTH Weiden der zweitägige, englischsprachige Workshop „Healthcare Information Triangle“ statt, der in den Bereichen Digitalisierung, Biomechanik, Sensorik, Patientensicherheit und Bildgebende Diagnostik informieren und zur Mitarbeit auffordern will.

Ein erstes Programm wird Ende Oktober 2015 verfügbar sein. Auf der Seite: HIT (siehe auch Menü) halten wir Sie auf dem Laufenden.

>> Save the Date Flyer in Deutsch und Tschechisch <<

Kooperative Promotion von Dr. Tim Weber (Biomechanik) abgeschlossen

Am Mittwoch, 17. Juni 2015 wurde Dr. Tim A. Weber seine Doktorwürde von der Universität Groningen in den Niederlanden für seine Arbeit: „The Biomechanical Outcome after Total Hip Replacement. Quantitative biomechanical evaluation of Computer-Assisted Femur First Total Hip Replacement” verliehen.
Seine Arbeit entstand in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Orthopädie des Klinikums der Universität Regensburg (Prof. Joachim Grifka, Prof. Tobias Renkawitz), dem University Medical Center Groningen/Universität Groningen (Prof. Bart Verkerke, Prof. Sjoerd Bulstra) und dem Labor für Biomechanik, RCBE (Prof. Dendorfer). Dr. Webers Arbeit hat den Grundstein für die enge Kooperation mit dem Lehrstuhl für Orthopädie der Universität Regensburg (Prof. Grifka) gelegt, die auch in mehreren Projekten des LBM erfolgreich weitergeführt wurde und wird.
Im Anschluss an eine erfolgreiche Verteidigung mit internationalen Experten aus der Biomechanik und Orthopädie wurde ihm der Titel in einer traditionellen Zeremonie verliehen. Die über 400 Jahre alte Universität Groningen gehört zur globalen Elite mit einer Einstufung in die Top 100 der Shanghai ARWU und die QS World University Rankings, zwei der einflussreichsten Ranglisten in der akademischen Welt. Die herausragende wissenschaftliche Qualität von Dr. Webers Arbeit resultierte bis jetzt in sechs peer-review Artikeln in Top 50% Journals, sowie in neun Konferenzbeiträgen.
Das RCBE freut sich und beglückwünscht Dr. Tim A. Weber!

Von links nach rechts: Prof. Misra, Prof. Diercks, Dr. Sharma, Prof. Valstar, Prof. Verkerke (Doktorvater), Dr. Tim A. Weber, Prof. Dendorfer (Doktorvater), Prof. Bulstra (Doktorvater), Prof. Verdonschot, Prof. Hammer

TWO Wissenswoche im Zeichen der Medizinischen Informatik im RCBE

Prof. Dr. Axel Doering eröffnete den ersten Tag der „TWO (Technologie- und Wissenschaftsnetzwerk Oberpfalz) Wissenswoche“, einer Veranstaltung für Studierende der OTHs Amberg-Weiden und Regensburg, die Studierende aus Amberg und Weiden nach Regensburg bringt und umgekehrt. Nach einer ersten Veranstaltung in 2014 standen die beiden Fortbildungstage in Regensburg in diesem Jahr ganz im Zeichen der Medizinischen Informatik.

WW-Freitag
Prof. Doering (r) mit der Studierendengruppe aus den OTHs AW und R

Am Freitag, 12. Juni 2015 arbeitete Prof. Doering mit den Teilnehmern an einer flexibel programmierbaren „eHealth Sensor Plattform„, die basierend auf einem Arduino System erste eigene Schritte in die Geräteprogrammierung ermöglich-ten. Über Monate hinweg vorbereitete Software unterstützte die Studierenden bei ihrer Programmierung.

Matthias Semmelmann
Matthias Semmelmann zu „Hough Transformation“

Am Samstag, 13. Juni 2015 konnten die Studierenden von Prof. Dr. Christoph Palm näheres zu Medizinischer Bildverarbeitung erfahren. Er eröffnete den Samstag mit einer Einführung in die Bildregistrierung. Der ReMIC Mitarbeiter Matthias Semmelmann erklärte danach die Verwendung der „Hough Transformation“ zur Erkennung von geometrischen Objekten in Bildern.

Arbeit an med. Bildverarbeitung
Studierende bei der Registrierung eines Rattenhirns am Computer

Nach einer kurzen Einführung in ITK nach der Mittagspause, sollten die Studierenden am Nachmittag am Computer einen Bildstapel eines Rattenhirns registrieren. Um den Einstieg zu erleichtern, konnten sie hierfür auf ein vorgefertigtes Visual Studio Projekt von Hr Semmelmann zurückgreifen. In diesem waren verschiedene Aufgaben zu erledigen, wie Farbbild in Graubild umwandeln oder Teile des Bildes ausschwärzen. Danach konnte der Bildstapel registriert werden. Das 3D-Volumen wurde dann in Slicer begutachtet


Impressionen:

MINT-EC zu Gast im RCBE

logoMitglieder des Vereins MINT-EC aus Deutschland und Österreich, eines nationalen Excellence-Schulnetzwerk mathematisch-naturwissenschaft-licher Schulen, waren am 5. Juni 2015 zu Gast im RCBE, um sich über Medizintechnik / Medizininformatik informieren zu lassen.

Der Termin wurde von Felix Klinger organisiert, Student des Bachelorstudiengangs Biomedical Engineering an der OTH Regensburg. Nach einem kurzen Überblick über die Forschungs- und Studiensituation an der OTH Regensburg hatten die Schüler und Studierenden Gelegenheit, sich die RCBE Labore anzusehen.

Prof. Dr. Christoph Palm zeigte anhand der Forschungstätigkeit im ReMIC, wie medizinische Bildverarbeitung in der Praxis aussieht und wie Studierende auf allen Ausbildungsniveaus an spannenden Projekten mitarbeiten können und beantwortete Fragen der interessierten Schüler und Studierenden.

Doktorand Simon Groß bot einen Einblick in die Arbeit des Labors für Biomechanik von Prof. Dr. Sebastian Dendorfer.

MINT-EC Gäste zusammen mit Prof. Dr. C. Palm (2.v.r.) und Dr. A. Leis (r.); Bildquelle: Felix Klinger

Am Samstag, 6. Juni 2015, konnte die Gruppe in der Fakultät Maschinenbau Einblick gewinnen, was das RCBE MicroCT für die Forschung bedeutet. Bei einer Live-Aufnahme vor Ort demonstrierte Prof. Dr. L. Krenkel, wie – oftmals erstaunlich – ganz alltägliche Dinge „von innen“ aussehen.

RCBE weiht DFG gefördertes MicroCT Gerät ein

GE v tome xs
Copyright© 2015 General Electric Company

Am 21. Mai 2015 lud das RCBE zur Eröffnung des interdisziplinär verwendbaren  Micro CT GerätsGE v|tome|x s“ ein, das sich in der Fakultät für Maschinenbau der OTH befindet. Ein gemeinsam angetretenes Konsortium aus 11 Antragstellern aus Universität, medizinischer Fakultät und OTH Regensburg konnte einen DFG Großgeräteantrag für sich entscheiden. Die Hälfte des gesamten Kaufpreises (rund 1/2 Mio. Euro) konnte so eingeworben werden, die andere Hälfte wurde durch das Technologie- und Wissenschafts-netzwerk Oberpfalz (TWO) des Freistaats Bayern finanziert.

Das Gerät wird dem Campus Regensburg für Forschungsaufgaben zur Verfügung stehen. Das RCBE und die OTH rechnen mit einer Integration in künftige Forschungsprojekte und Entwicklungsaufträge. Zudem werden auch Aufträge von Firmen entgegengenommen.

Für viele Themen aus unterschiedlichsten Disziplinen ist es entscheidend, zu wissen wie es „im Inneren“ eines Exponates aussieht. Normalerweise werden hierfür zur Untersuchung Methoden verwendet, die das Exponat zerstören oder verändern. Das mit Röntgenstrahlung arbeitende Micro CT hingegen kann das verborgene Innenleben von Untersuchungsobjekten sichtbar machen, ohne dass es zur Schädigung oder Zerstörung kommt. Spezielle Vorbereitung wie bei z.B. bei der Raster Elektronenmikroskopie ist gleichfalls nicht nötig.

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