http://www.tu-ilmenau.de

Logo TU Ilmenau


Ansprechpartner

Prof. Dr. Jens Haueisen

Institutsleiter

Telefon +49 3677 69-2860

E-Mail senden

Ihre Position

INHALTE

Labor für Optoelektrophysiologische Medizintechnik (Bionik, R1303)

Das Labor für Optoelektrophysiologische Medizintechnik (Bild 1) verbindet verschiedene Aspekte der Biomedizinischen Technik. Im Fokus der Forschung stehen dabei Auge und Gehirn. Mit Methoden zur Zellstimulation mit Licht- und/oder Stromreizen, in Kombination mit Prinzipien der abbildenden Optik und unter Berücksichtigung elektrochemischer Prozesse bei der Erfassung induzierter Biosignale, soll das visuelle System des Menschen erforscht werden. Die Schnittstelle zwischen diesen technischen Disziplinen der Ingenieurwissenschaften, Physik sowie Chemie und dem biologischen System des Sehsinns wird als „Optoelektrophysiologie“ bezeichnet und ist namensgebend für dieses Labor.

Das Labor wird sowohl zur klassischen Ausbildung in den Bachelor- und Masterstudiengängen als auch zur Durchführung wissenschaftlicher Studien, die bei der Bearbeitung von Forschungsprojekten durchzuführen sind, genutzt.

Die gewonnenen Erkenntnisse sollen zukünftig die Diagnose, die Behandlung oder auch die Rehabilitation bei Krankheitsbildern der Netzhaut, der Sehbahnen, aber auch Störungen der Hirnfunktionen, verbessern helfen.
                                          
                                              Bild 1 Blick ins Optoelektrophysiologische Labor

Geräteliste:

  • 128- (ANT Neuro), 64-, 12- (neuroConn) Kanal EEG-Verstärker
  • Multikanal DC-Kortikalstimulator (neuroConn)
  • Elektrophysilogisches Stimulationssystem Reti-port/scan 21 (Roland Consult)
  • Retinal Vessel Analyzer zur dynamischen Netzhautgefäßweitenmessung (DVA Research, Imedos)
  • mikroperimetrische retinale Funktionsbestimmung (Maia/Center-Vue)
  • Demonstratoren zur simultanen Beleuchtung, Stimulation, Bilderfassung sowie Erfassung biologischer Signale individuell angepasst an das zu untersuchende Auge (Eigenentwicklung)
  • Licht- und Musterstimulation des Auges unter Berücksichtigung der natürlichen Pupillensteuerung des Auges, der Adaptation (Demonstratoren Eigenentwicklung)

Anwendungs- / Studienbeispiele

  • Der Einfluss eines veränderlichen Stimulationskontrasts auf die Regelprozesse der Netzhautgefäße

Diese Studie befasste sich mit der dynamischen Gefäßanalyse, die typischerweise als Verfahren zur Funktionsprüfung der Netzhautgefäße eingesetzt wird. Hierbei wird für eine bestimmte Zeit das Auge mit  Flickerlicht stimuliert und parallel die Regeltätigkeit der Gefäße analysiert. Ziel der Studie war die Klärung der Frage, ob verschiedene Flickerlichtkontraste einen Einfluss auf die Regelung der Gefäße haben. An einem Eigenbau, der Universellen Retina Camera (URC) mit einem implementierten räumlichen Lichtstimulator in Form eines transmissiven Flüssigkristalldisplays, angesteuert über eine selbstentwickelte Software (SLM-Software), wurde dies untersucht. Die Auswertung der Studie mit 15 Probanden (Ø 23,2 Jahre; SD = 1,6 Jahre) ergab signifikante Unterschiede. Mit geringer werdendem Kontrast verringerte sich auch die Gefäßregeltätigkeit. Die Ergebnisse werden zukünftig in neue standardisierte Protokolle im Bereich der Netzhautdiagnostik eingehen. Bild 2 zeigt einen Probanden am Versuchssetup.

                                    

                Bild 2 Proband als Studienteilnehmer am Messplatz zur Analyse der Gefäßregeldynamik

  • Wirkung einer okularen Stromstimulation auf die elektrophysiologische Aktivität retinaler Ganglien-zellen

Seit einiger Zeit wird im Bereich der degenerativen Netzhauterkrankungen die Behandlung mittels schwacher Stromstimulation erforscht. Dabei sind die Wirkmechanismen auf die verschiedenen Netzhautzellen sowie die Applikationsparameter noch Teil der Forschung. Am BMTI wurde in einer Studie untersucht, ob sich eine okulare Gleichstromstimulation auf die Amplituden und Latenzzeiten eines Pat-tern-reversal-Elektroretionogramms auswirkt. Dafür wurden 57 Probanden (Ø 26,8 Jahre, SD = 6,7 Jahre) mit einem selbst entwickelten Messsetup mit unterschiedlichen Applikationen stimuliert. Es konnte eine signifikante Amplitudenreduktion während einer kathodalen und anodalen Stimulation nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse zeigen, dass eine Modulation der Ganglienzellen durch eine Stromstimulation möglich ist. In Bild 3 ist die Elektrodenapplikation am Kopfphantom dargestellt.     

                                               
      Bild 3 Elektrodenapplikation zur simultanen Stromstimulation und Elektroretinogrammaufnahme