News

Das ILM auf der LASER World of PHOTONICS 2022

Das ILM präsentierte sich auf der LASER World of PHOTONICS 2022 und traf sich mit internationalen Partnern der Photonikindustrie live in München. Die Weltleitmesse begleitete eine Branche, die sich weltweit im Aufschwung befindet. Es wurde hier einmal mehr deutlich, welche zentrale Rolle die Photonik etwa in der Medizintechnik spielt.

Nach über drei Jahren Kontakt-Zwangspause ist die Bedeutung der Messe für die Kontaktanbahnung und Pflege zu unseren Kunden nochmals deutlich gestiegen. Die positive Resonanz auf unseren Messestand bestätigt dies sehr deutlich. Die LASER World of PHOTONICS ist für uns eine der zentralen Plattformen, um neue Ideen zu präsentieren und uns mit internationalen Kunden fachlich auszutauschen.

Als unabhängiges Forschungsinstitut arbeiten wir praxisorientiert und unabhängig daran Lösungen für Ihre individuelle Herausforderung zu finden. Lassen Sie uns gemeinsam Ihre Lösung finden!

Das ILM auf der Laser World of Photonics 2022

Lasertechnik und Photonik spielen für verschiedenste Anwendungen in Wissenschaft und Industrie eine entscheidende Rolle: von Entfernung-/Abstandsmessungen über zerstörungsfreie Prüfverfahren bis hin zu medizinisch diagnostischen Messungen. Vom 26. bis 29. April treffen sich die Experten auf dem Gebiet erneut auf der Weltleitmesse Laser World of Photonics 2022 in München – und das ILM ist mit dabei.

Besuchen Sie uns gerne auf der World of PHOTONICS 2022 in München. Sie finden uns in der Halle B6 Stand 339.

Präsentation des BMBF-Projekts PhotoDynaLysis bei der microTEC Südwest Clusterkonferenz

Diagnostische Tests werden zunehmend in automatisierter Form in mikrofluidischen Systemen durchgeführt. Dabei ist die Kontrolle einzelner Arbeitsschritte in einem Arbeitsfluss für ein verlässliches Ergebnis entscheidend. Das BMBF-Projekt PhotoDynaLysis zielt auf die Erforschung eines neuen, durch Lichteinwirkung schaltbaren Verfahrens für die zeitlich und örtlich kontrollierte Desintegration von Mikroorganismen in automatisierten Arbeitsabläufen bei diagnostischen Tests ab. Dadurch können einzelne Zellen mit hoher Präzision identifiziert und charakterisiert werden, was beispielsweise bei der Diagnostik multiresistenter Keime relevant ist. Das PhotoDynaLysis-Projekt ist eine Zusammenarbeit der innBW Institute ILM und Hahn-Schickard Institut für Mikroanalysesysteme in Freiburg, wobei die interdisziplinären Kompetenzen in Photobiologie, in vitro Diagnostik und Mikrosystemtechnik in idealer Weise verbunden werden. PhotoDynaLysis wird bei der microTEC-Südwest Clusterkonferenz am 18.-19. Mai 2022 im Konzerthaus in Freiburg durch Dr. Rainer Wittig vorgestellt.

Team um Institut für Molekulare Endokrinologie der Uni Ulm identifiziert Mechanismus der Tumorhemmung – ILM unterstützt mit konfokaler Laserscanning-Mikroskopie

Ein Team um die Wissenschaftler Dr. Bozhena Caratti, Dr. Ion Cristian Cirstea und Prof. Dr. Jan Tuckermann vom Institut für Molekulare Endokrinologie und Kooperateuren aus Wien und Düsseldorf sowie dem ILM konnte einen für die Unterdrückung des Tumorwachstums relevanten Mechanismus aufklären. Die Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift „Science Signaling“ publiziert. Das krebsfördernde Gen RAS spielt bei ca. einem Drittel aller Krebserkrankungen eine Schlüsselrolle und ist verantwortlich für unkontrollierte Zellteilung und Tumorwachstum. Caratti et al. konnten zeigen, dass die Aktivität von RAS in Lungenkrebsmodellen durch den Hormonrezeptor GR gehemmt wird. Da an einer Kontrolle des GR durch Wirkstoffe seit langem auch im Kontext anderer Erkrankungen intensiv geforscht wird, könnte diese Entdeckung ein erster Schritt zum gezielten und effizienten Einsatz dieser Wirkstoffe in der Krebstherapie sein.

Das ILM gratuliert dem Team herzlich und freut sich, dass es zu dieser wichtigen Arbeit beitragen durfte. Das Titelbild der Science Signaling Ausgabe vom 22.03. zeigt eine am ILM entstandene Aufnahme aus konfokaler Laserscanning-Fluoreszenzmikroskopie.

Publikationsnachweis:
Bozhena Caratti, Miray Fidan, Giorgio Caratti, Kristina Breitenecker, Melanie Engler, Naser Kazemitash, Rebecca Traut, Rainer Wittig, Emilio Casanova, Mohammad Reza Ahmadian, Jan P. Tuckermann, Herwig P. Moll, Ion Cristian Cirstea: The glucocorticoid receptor associates with RAS complexes to inhibit cell proliferation and tumor growth. Science Signaling. 22 March 2022, Vol. 15, Issue 726, DOI: 10.1126/scisignal.abm4452

Bild: Hochauflösende 3D-Darstellung von Tumorzellen mittels konfokaler Laserscanning-Fluoreszenzmikroskopie.

Laserlicht löst Kronen, Veneers und Brackets

In einem Verbundprojekt haben die Klinik für Zahnärztliche Prothetik des Universitätsklinikums Ulm (UKU) und das Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Messtechnik (ILM) an der Universität Ulm eine lasergestützte Technologie zur zerstörungsfreien Entfernung kieferorthopädischer Brackets und zahnärztlicher Restaurationen entwickelt.

Ob Zahnkronen, die Brackets festsitzender Zahnspangen oder optische Verblendungen am Zahn, sogenannte Veneers: zahnärztliche Versorgungen aus Keramik kommen bei verschiedenen Behandlungen zum Einsatz. Ist die kieferorthopädische Therapie mit Brackets abgeschlossen, wurde das Veneer in der falschen Position zementiert oder tritt ein Behandlungsbedarf am Zahn unter der Krone auf, müssen die Versorgungen wieder entfernt werden. Nicht immer gelingt das komplikationslos. Bei der Entfernung von Brackets sind Beschädigungen der Zahnoberfläche oder Bracket-​Frakturen möglich. Nach der konventionellen Entfernung von Kronen oder Veneers mit rotierenden Schleifkörpern können diese zudem nicht wiederverwendet werden. Für dieses Problem hat ein interdisziplinäres Team von Uniklinik und Universität über viele Jahre gemeinsam mit dem Institut für Lasertechnologien eine Lösung entwickelt. Mit der lasergestützten ReversFix-​Technologie können kieferorthopädische Brackets und zahnärztliche Restaurationen zerstörungsfrei und schonend entfernt werden. Patient*innen und die behandelnden Ärztinnen und Ärzte profitieren gleichermaßen von der neuen Technik. Laserlicht durchdringt dabei das keramische Bracket oder die keramische Restauration und interagiert mit dem zahnärztlichen Zement. Energieumwandlungsprozesse führen dann zur zerstörungsfreien Ablösung des Brackets oder der Restauration.

Die neue Technologie ist eine echte Erfolgsgeschichte der Ulmer Universitätsmedizin. Die Klinik für Zahnärztliche Prothetik des UKU und das ILM der Uni Ulm haben die ReversFix-​Technik gemeinsam entwickelt – zunächst in-​vitro, also durch wissenschaftliche Versuche im Labor. Bereits in dieser frühen Phase im Jahr 2010 erhielt das ambitionierte Ulmer Projekt eine Auszeichnung. Der Projektantrag wurde im Rahmen des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik des Bundesministeriums für Bildung und Forschung zu einem der 15 Gewinnerprojekte aus insgesamt 137 Bewerbungen gekürt. Als Projektleiterin war Dr. Kuhn bereits damals involviert. Dr. Sarah Blender, die im Verlauf die stellvertretende Projektleitung übernommen hat, begleitet das Projekt ebenfalls seit Jahren und hat bereits als wissenschaftliche Hilfskraft während ihres Zahnmedizin-​Studiums an der Umsetzung mitgewirkt. Nach Abschluss der in-​vitro Entwicklung führte die Klinik für Zahnärztliche Prothetik das Projekt in den folgenden Jahren weiter. Das Ziel der Ulmer Zahnmediziner*innen war es, die im Labor erfolgreich entwickelte Technologie erstmals am Menschen anzuwenden. Der Antrag für die dazugehörige klinische Studie nach Medizinproduktegesetz wurde im Jahr 2018 genehmigt. Bis dahin war es ein langer Weg, denn die Antragsstellung an sich ist ein sehr aufwendiger Prozess mit mehrstufigem Genehmigungsverfahren beim Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte. Im Studienzeitraum von 2019 bis 2021 nahmen insgesamt 60 Proband*innen an der Studie teil. Während der Studie entstand auch ein Videobeitrag, der die Ablösung eines Veneers mit der ReversFix-​Technologie an einem Probanden zeigt. Dieser Videobeitrag wurde im Dezember nach Abschluss der Studie im Rahmen des Symposiums 2021 der Arbeitsgemeinschaft für Keramik in der Zahnheilkunde e.V. mit dem 3.Platz des AG-​Keramik Videopreises 2021 ausgezeichnet. Die Laser-​Methode überzeugt in der klinischen Anwendung und durch diese Technologie ist es ein echter Benefit für Patientinnen und Patienten zur schonenden Entfernung ihrer keramischen Versorgungen entsteht.

Das ausgezeichnete Video finden Sie hier. 

Das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau unterstützt den Aufbau des neuen Forschungsbereiches „In-vitro-Diagnostik“ am ILM

Das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau unterstützt mit 250.000 Euro den Aufbau des neuen Forschungsbereiches „In-vitro-Diagnostik“ am Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Messtechnik an der Universität Ulm (ILM). Das ILM unterstützt mit seinem Forschungs- und Dienstleistungsangebot Unternehmen im Land dabei, wettbewerbsfähig zu bleiben.

Die Zuwendung ermöglicht dem ILM die Beschaffung von Spezialmikroskopen und Messgeräten. Die neuen Geräte werden benötigt, um den Fertigungsprozess der mikrooptischen Bauteile kontrollieren und ein hohes Maß an Fertigungspräzision garantieren zu können. Sie ermöglichen und verbessern anhand der quantitativen Evaluierungsmöglichkeiten sowohl das Optikdesign und die Optikfertigung als auch die hochpräzise Optikmontage. Das Einsatzspektrum dieser phontonischen Mikroskope geht dabei weit über medizinische Anwendungen hinaus. Anwendungsschwerpunkte sollen zunächst bio-medizinische Sensoren und miniaturisierte optische Bauelemente, zum Beispiel für die Messtechnik, sein. Gerade für kleine und mittlere Unternehmen ist dies ein wichtiges Betätigungsfeld.

Ein Forschungsschwerpunkt des ILM ist die Entwicklung schonender und kostengünstiger Diagnose- und Therapieverfahren in der Medizin. Ein weiterer Schwerpunkt, der künftig noch stärker im Mittelpunkt stehen soll, ist der Bereich der optischen Technologien. Das nunmehr anstehende Projekt eines Forschungszentrums für Photonische Mikrosysteme ist für das ILM ein wichtiger Schritt in Richtung „Photonik-Institut für wirtschaftsnahe Forschung“.

Weitere Informationen finden Sie hier.

Erfolgreiches Forschungsprojekt zu autonomen Messrobotern

Mit Förderung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat ZEISS in einem Konsortium mit den Partnern BMW, dem Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik (MRM) an der Universität Ulm sowie dem Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Messtechnik (ILM) als Antwort auf diese Entwicklungen das Konzept eines autonomen Messroboters (AuMeRo) erforscht und entwickelt. Ein voll funktionales Exemplar hat dieses Jahr bereits bewiesen, dass der AuMeRo Aufgaben wie etwa die Inspektion von Spaltmaßen und Bündigkeit an unlackierten oder lackierten Karosserieteilen in vollem Umfang bewältigen kann.

Der AuMeRo ist eine rechteckige Plattform mit Rädern unten und einem Roboterarm mit einem optischen Messsensor oben.Die wesentliche Aufgabe war, auf der Softwareseite die nötige Intelligenz für die autonome Bewegung zum Objekt, dessen Vermessung und die Datenverarbeitung zu erschaffen. Um diese Herausforderung in dem Forschungsprojekt zu meistern, legten die Forschungspartner ihre jeweiligen Kompetenzschwerpunkte zusammen. Das Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Uni Ulm hat einen Fokus auf autonomes Fahren in Zusammenarbeit mit mehreren Automobilherstellern. Es erarbeitete und implementierte daher die Navigationslösung für die mobile Messplattform, durch die sie sich autonom zum Zielobjekt bewegen und dabei auch Hindernisse sicher umfahren kann. Das Institut für Lasertechnologien in der Medizin- und Messtechnik hat langjährige Erfahrungen in der optischen Messtechnik. Es erforschte und entwickelte eine Methode zur gleichzeitigen Vermessung von rohen, gefärbten und lackierten Karosserieteilen mit nicht-kooperativen Oberflächen mit demselben Messgerät. ZEISS als Verbundkoordinator war mit ZEISS Industrial Quality Solutions (IQS) und der Konzernforschung mit zwei Fachabteilungen vertreten: ZEISS IQS trug die anwendungsnahe optische Messtechnik bei, während die ZEISS Konzernforschung die Bewegung des Roboterarms, die Objekterkennung und Messposenansteuerung durch optische Bilderkennung in Verbindung mit maschinellem Lernen gewährleistete. Der Applikationspartner BMW als einer der führenden Automobilhersteller gab dem Projekt einen greifbaren Praxiskontext.

Der Anwender wählt via Software ein Objekt, zum Beispiel eine Fahrzeugtür, dessen groben Standort und danach den relevanten Messplan. Ab diesem Punkt agiert AuMeRo voll autonom. Die Objekterkennung erfolgt via Kamera und basiert auf einem digitalen Zwilling des Objekts. Für die eigentliche Messung wird die mobile Plattform mit zusätzlichen optischen Sensoren ausgestattet: Dazu wurde am ILM ein spezielles Messgerät mit Vorteilen für kurze Messzeiten und robuste Umgebungseinflüsse entwickelt, das Mehrwellenlängen-Digitalholografie nutzt. Auf diese Weise können innerhalb eines Schnappschusses topografische Daten einer gesamten Fläche für diffus und/oder spiegelnd reflektierende Oberflächen gewonnen werden. Nachdem die Plattform das Objekt gefunden und angefahren hat, bewegt der Roboterarm den Messkopf gemäß den Erfordernissen aus dem Messprogramm unter Berücksichtigung der aktuellen räumlichen Gegebenheiten. Er kann aber für Hersteller schon jetzt seine Vorzüge voll ausspielen, zum Beispiel bei Produktaudits, in denen derzeit Messung und Dokumentation händisch im Messraum erfolgt. Mit AuMeRo geht das viel effizienter, nämlich automatisiert und reproduzierbar mit konstant hoher Qualität und Aussagekraft der generierten Messergebnisse.

Weiter Informationen hier.

Start des Projektes Gon2Twin im Rahmen des Förderprogramms Invest BW

Am 15. September startet ein vom Land gefördertes Forschungsprojekt in Rahmen des Förderprogramms Invest BW in Kooperation mit der Opsira GmbH in Weingarten.

Digitale optische Zwillinge versprechen in vielen medizinischen und technischen Bereichen kürzere, ressourcenschonendere und optimierte Prozesse für die Entwicklung neuer Diagnosemethoden, Therapien, Verfahren und Geräte. Zur Erstellung digitaler optischer Zwillinge sind deren optische Charakteristika, insbesondere die Streu- und Absorptionseigenschaften, spektral aufgelöst erforderlich. Im beantragten Projekt soll synergetisch die messtechnische Erfahrung der opsira GmbH mit dem theoretischen Know-how des ILM für die Entwicklung eines innovativen Goniometers gebündelt werden. Dieses Messgerät soll erstmals die Bestimmung aller notwendigen optischen Eigenschaften zur Beschreibung der Lichtausbreitung an und in streuenden Medien präzise, schnell und automatisch ermöglichen. Anwendungsbeispiele der dadurch realisierbaren optischen Zwillinge reichen von der Herstellung von Zahnrestaurationen oder Epithesen über das Farbmanagement von Kunststoffen bis zum Vollfarben-3D-Druck und zum autonomen Fahren.

Publikation des ILM wurde für das Titelbild der Septemberausgabe 2021 der Zeitschrift Photonics nominiert

Unsere aktuelle Publikation "Florian Bergmann, Florian Foschum, Leonie Marzel, Alwin Kienle: Ex Vivo Determination of Broadband Absorption and Effective Scattering Coefficients of Porcine Tissue, MDPI Journal Photonics (Vol. 8, No. 9, p. 365)“ wurde für das Titelbild der Septemberausgabe 2021 der Zeitschrift Photonics ausgewählt.

In der wissenschaftlichen Arbeit geht es um die Bestimmung der optischen Eigenschaften von biologischen Medien (u. a. Haut, Muskel, Fettgewebe, Knochen, Knorpel und Gehirn vom Hausschwein) mithilfe der Ulbrichtkugel im Spektralbereich von 400 bis 1400 nm.

Künstliche Intelligenz zur Hautkrebserkennung: Forschungsergebnisse des Projekts Intelligente Diagnostik veröffentlicht

Unter der Konsortialführung des FZI Forschungszentrum Informatik haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des FZI gemeinsam mit dem Institut für Lasertechnoloien und drei Partnerinstituten aus der Innovationsallianz Baden-Württemberg (innBW) im Rahmen des Forschungsprojekts Intelligente Diagnostik die Möglichkeiten von bildgebenden Verfahren zur Hautkrebsdiagnostik mittels Künstlicher Intelligenz (KI) erforscht. Nun liegt der Abschlussbericht des Projekts vor. Außerdem wurde ein Video veröffentlicht, das die Ergebnisse veranschaulicht.

Gutartiges Muttermal oder bösartiges Melanom? Diese Frage stellen sich Dermatologinnen und Dermatologen oft bei Untersuchungen. Hautkrebs ist eine sehr häufig auftretende Krebserkrankung, welche insbesondere in den letzten Jahren stark zugenommen hat – das zeigt beispielsweise eine Datenerhebung der KKH Kaufmännische Krankenkasse aus dem Jahr 2016. Aktuell liegt die Sensitivität bei der dermatoskopischen Diagnose bei nur 85 %. Um diese Prognosegenauigkeit von Hautkrebs durch Verfahren zur quantitativen Bilderzeugung und KI-Methoden zu verbessern, haben sich fünf baden-württembergische Forschungsinstitute im Rahmen des Projekts „Intelligente Diagnostik“ zu einem Konsortium zusammengeschlossen. Nach einer Laufzeit von 21 Monaten wurde das Forschungsprojekt erfolgreich abgeschlossen.

Nun liegt der Abschlussbericht des Forschungsprojekts vor. Eine wichtige Erkenntnis der Forscherinnen und Forscher war, dass eine morphologische Veränderung im Hautgewebe dazu führen kann, dass sich die Streueigenschaften des Gewebes verändern, was dann für die Diagnostik herangezogen werden kann. Für die Datengewinnung im Projekt wurde ein klinischer Aufbau konzipiert und entwickelt, der dank multispektraler Beleuchtung und schneller Kameras als Detektoren Bilddaten erfasst, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind. Hierzu projiziert dieser mit neun LEDs im sichtbaren und nah-infraroten Bereich unterschiedliche Beleuchtungsmuster auf die Hautläsion, deren remittiertes Licht mit zwei Kameras erfasst wird. Aus den erfassten Bilddaten werden anschließend eine dreidimensionale Topographie und weitere Parameter wie die Hämoglobinkonzentration berechnet. Außerdem wurde eine weitere Generation des Messsystems entwickelt, welche auf einer mikrooptischen hyperspektralen Detektionseinheit basiert, die es zukünftig ermöglicht, einen deutlich größeren Spektralbereich zu erfassen und auszuwerten.
Zur Gewährleistung eines qualitativ hochwertigen Trainingsdatensatzes wurden Biomarker im Gewebe identifiziert. Diese mess- und bewertbaren biologischen Merkmale zeigen krankhafte Veränderungen auf und ermöglichten den Forschenden die einzelnen Datensätze zuverlässig zu klassifizieren. Zur Verwaltung der Trainingsdaten sowie der KI-Modelle wurde ein Managementsystem entwickelt, das durch eine webbasierte Benutzerschnittstelle diverse Funktionen bietet – beispielsweise lassen sich Datensätze hinzufügen, KI-Modelle trainieren und KI-basierte Diagnoseergebnisse abrufen. Ein FZI-Video zum Forschungsprojekt und dem System stellt das Projekt vor und erläutert den Diagnoseprozess, den Aufbau des Systems sowie die Funktionsweise der prototypischen Aufbauten. 

Über das Projekt

Das im Projekt entwickelte System hat hohes Potenzial, aktuelle Standards der Diagnostik, welche derzeit noch auf reinen RGB-Bildern basieren, hinsichtlich der Diagnosegenauigkeit zu übertreffen. Es hat sich gezeigt, dass eine zuverlässige Klassifikation der einzelnen Datensätze anhand der Biomarker möglich ist. Die im Projekt verwendeten KI-Methoden erlauben im Vergleich zu den bislang gängigen Diagnosemethoden eine nähergehende Bewertung und Klassifizierung der zugrundeliegenden Melanome. 
Das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg hatte das Forschungsprojekt mit einer Fördersumme von 1,7 Millionen Euro unterstützt. Beteiligt waren:

•    FZI –Forschungszentrum Informatik Karlsruhe
•    ILM – Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Messtechnik an der Universität Ulm
•    Hahn-Schickard-Institut Villingen-Schwenningen
•    Hahn-Schickard-Institut Stuttgart
•    NMI – Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen

Seit Juli 2021 setzen diese Partner mit erneuter Förderung des Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg bereits auf die Projektergebnisse auf: Im Rahmen des Folgeprojekts „Intelligente Diagnostik 2“ soll ein verbessertes und kostengünstigeres Diagnosesystem als Demonstrator entwickelt werden, mit dem langfristig Hautkrebs in Kliniken und Hautpraxen dank KI diagnostiziert werden kann. Neben dem Aufbau eines deutlich größeren Bestands an Trainingsdaten ist zudem die Weiterentwicklung zu einem kompakten, handgeführten System geplant, welches langfristig auch Hausärztinnen und -ärzten ermöglichen soll, das Hautkrebs-Screening sicher durchzuführen.