Wie die Technische Hochschule Ulm mit verschiedenen Medizintechnik-Projekten gegen die weitere Ausbreitung der Coronavirus-Pandemie angeht.

Die Erwartungen an Wissenschaft und Technik zur Bekämpfung der Corona-Pandemie sind groß. Mit jedem Tag wird der Ruf nach technischen Lösungen lauter, die im Kampf gegen Corona helfen. In einer Projektreihe berichtet die Technische Hochschule Ulm, wie sie mit eigenen Verfahren und Methoden aber auch mit viel persönlichem Engagement einen Beitrag leistet, die Ausbreitung der Corona-Infektionen zu meistern.

Entwicklung wiederverwendbarer Atemmasken
Effiziente und schnelle Herstellung leistungsfähiger Atemschutzmasken in unserer Fakultät Medizintechnik – ausgestattet mit Sonderbudget der Hochschule. Initiiert durch die Forschungsgruppe Biomechatronik wurde eine interdisziplinäre Arbeitsgruppe zusammengestellt, um ein Konzept wiederverwendbarer, partikelfiltrierender Atemschutzmasken auf FFP2-Niveau zu entwickeln. Die Masken sollen mit handelsüblichen Stoffen/Materialien hoher Verfügbarkeit und 3D-Druckbauteilen auch im Eigenbau herstellbar sein. Ein entsprechendes Anforderungsprofil wird mit Medizinern der Uniklinik Ulm sowie niedergelassener Allgemeinarztpraxen erstellt. Eigene Prüfstandaufbauten werden für die Materialvorauswahl und Testung von Protoypen genutzt. Gleichzeitig werden Kooperationspartner insbesondere für die Prüfung gesucht mit Kompetenzen in den Gebieten Filterstoffe, 3D-Druck sowie Prüfverfahren im Zusammenhang mit dem Prüfgrundsatz für Corona SARS-Cov-2.
Das Projekt ist mit den Aktivitäten der „Gläsernen Lunge“ verzahnt.
Kontakt:
Professoren: Prof. Thomas Engleder, Prof. Felix Capanni, Prof. Schneider, Prof. Andreas Häger, Prof. Martin Hessling
Doktoranden: Christian Halbauer, Andreas Spilz, David Kreuzer
Technik: Karl Dubies, Thomas Szimeth, Gerhard Keller

Gläserne Lunge
Ein 15 Jahre alter Lungensimulator der Fakultät Medizintechnik erwacht mit modernisierter, digitaler Hardware zu neuem Leben. Die „Gläserne Lunge“ ermöglicht aussagekräftige Tests an neu entwickelten Beatmungsgeräten und deren Komponenten.
Weltweit bemühen sich derzeit viele Arbeitsgruppen um die Entwicklung eines provisorischen Beatmungsgeräts, das aus gut verfügbaren Komponenten besteht und leicht nachgebaut werden kann. So wollen die Teams dem drohenden oder bereits herrschenden Mangel an Beatmungsgeräten etwas entgegensetzen.
Um derartige Neuentwicklungen vor klinischen Tests gründlich und gefahrlos erproben zu können, wurde an der THU ein bestehender Lungensimulator kurzfristig wieder in Betrieb genommen: Die „Gläserne Lunge“, nun mit moderner Hard- und Software ausgestattet, bildet dazu das dynamische Verhalten einer menschlichen Lunge realgetreu nach. Neben Tests mit Beatmungsgeräten ermöglicht sie aber beispielsweise auch die hochgenaue Vermessung und Kalibrierung von Sensoren zur Bestimmung des Atemvolumens.
Impressionen bietet das Video
Bemerkung (Stand 3.4.): Ein Prototyp der Uni Marburg ist für Tests auf dem Weg nach Ulm. Weitere Gruppen aus dem In- und Ausland haben Interesse bekundet, sobald ihre Entwicklungen für Tests bereit sind.

Kontakt: Prof. Heiko Peuscher, Karl Dubies

Corona-Identifikation mittels KI
Anhand von Röntgenbildern der Lunge lassen sich durch den Einsatz geeigneter KI-Methoden Aussagen über das Vorliegen einer Corona-Schädigung machen, wie erste Versuche mittels Convolutional Neural Networks an der THU zeigen.
Covid-19 geht in schweren Fällen mit einer starken Schädigung der Lunge einher. Röntgenbilder geben dann Aufschluss über das Vorliegen dieser Symptomatik. Die Auswertung der Bilder obliegt den Medizinern, die oftmals ohnehin an der Kapazitätsgrenze arbeiten. Hier können Ansätze der Künstlichen Intelligenz, speziell Deep Learning, helfen, indem diese eine erste Einschätzung über das Vorliegen der Symptomatik liefern.

Das zeigten in einem ersten Ansatz die KI-Experten der Technischen Hochschule Ulm, in dem mit frei verfügbaren Bildern von gesunden und erkrankten Lungen eine Corona-Erkennung mit vielversprechender Genauigkeit erzielt wurde.
Im Semesterprojekt des Studiengangs Wirtschaftsinformatik soll das Modell nun weiter verbessert werden sowie weitere Ideen erarbeitet werden, mit deren Hilfe ein Beitrag zur Unterstützung des medizinischen Fachpersonals geleistet werden kann.

Kontakt:
Prof. Marianne von Schwerin
Prof. Reinhold von Schwerin

Selbstdesinfizierende Beatmungstuben für (Corona-) Intensivpatienten
Im Rahmen eines gemeinsamen BMBF-Forschungsprojekts mit dem Uniklinikum Ulm (LED-ETT) entwickelt die Technische Hochschule Ulm Beatmungstuben, die mit Hilfe von LEDs Krankheitserreger in der Luftröhre reduzieren um damit die sowohl die Zahl der Lungenentzündungen auf Intensivstationen zu reduzieren als auch die durchschnittliche Dauer der künstlichen Beatmung.

Kontakt:
Prof. Martin Heßling

Gesichtsschilder aus dem 3D-Drucker
THU unterstützt Ulmer Netzwerk der deutschlandweiten Bewegung „Makers vs. Virus“
Die Technische Hochschule Ulm unterstützt die deutschlandweit tätige Initiative „Makers vs. Virus“, die derzeit in Ulm mit 94 Mitgliedern aktiv ist, um dringend benötigte Gesichtsschilder herzustellen. Produziert werden sogenannte Faceshields. Basis hierfür sind Datensätze von zwei verschiedenen Modellen, die allen Makern zur Verfügung stehen. Ziel ist es, die derzeit bestehende Lücke zwischen Industrie und Bedarf unbürokratisch und schnell zu schließen“, erklärt Marc Frank, Organisator der Ulmer Maker und Prokurist der Neu-Ulmer IT sure GmbH. Mit im Boot sind auch der selbstständige Software-Entwickler Philipp Meier und Harald Molle, Geschäftsführer der NewTec GmbH und stellvertretender Vorsitzender des Hochschulrats der Technischen Hochschule Ulm. Er betont: „Wir stellen hier kein zertifiziertes Medizinprodukt her, aber diese Faceshields fallen in Deutschland unter die Kategorie ‚Private Schutzausrüstung‘ und Bedarf hierfür besteht nicht nur bei Ärztinnen und Ärzten, Krankenhäusern und Pflegepersonal. Der HUB Ulm kann derzeit pro Woche 1000 Schilder produzieren.

Kontakt:
Dipl.-Ing. Harald Molle
Stellvertretender Vorsitzender des Hochschulrats der THU
Buchenweg 3
89284 Pfaffenhofen a. d. Roth
Telefon: +49 (0) 7302 9611-33
E-Mail: molle@newtec.de