Innovationspreis

Dr. Cosima Prahm, BG Unfallkrankenhaus Berlin (ukb), Klinik für Hand-, Replantations- und Mikrochirurgie, Zentrum für klinische Forschung

PhantomAR: Gamified mixed reality systems for alleviating phantom limb pain in upper limb amputees-design, implementation, and clinical usability evaluation

Im Rahmen der Arbeit wurde eine Pilotstudie zu PhantomAR durchgeführt, einem Mixed-Reality-System für Armamputierte. Hierbei wird mittels der HoloLens2 und von EMG-Signalen ein virtuelles Arm-Overlay erzeugt. Im Vergleich zur bereits etablierten Spiegeltherapie wird den Patientinnen und Patienten so freie Bewegung, bimanuale Interaktion und spielerische Exploration von immersiven Szenarien ermöglicht.

Für die Pilotstudie testeten 10 gesunde und 8 unilateral amputierte und von Phantomschmerzen betroffene Patientinnen und Patienten PhantomAR in zwei 30-minütigen Sitzungen und bewerteten das System bezüglich seiner Benutzerfreundlichkeit, der Spielerfahrung sowie in Bezug auf Embodiment und Agency. Die amputierten Patientinnen und Patienten bewerteten zusätzlich ihre Schmerzintensität vor, während und nach der Anwendung mithilfe der Numerischen Ratingskala (NRS) sowie des McGill Pain Questionnaires. Dabei erwies sich PhantomAR als vielversprechende, nicht-medikamentöse Therapieoption für Phantomschmerz mit hohen Usability-Werten, einem positiven Spielerlebnis mit starker Immersion und Flow sowie einer hohen Motivation. Bereits eine Einzelsitzung führte bei den Probanden zu einer signifikanten Reduktion der Phantomschmerzen. Haptisches Feedback förderte Embodiment und das Gefühl von Kontrolle.

Prof. Dr. Bergita Ganse, Professorin für Innovative Implantatentwicklung (Frakturheilung), Universität des Saarlandes
sowie Oana Maria Scholz und Cedric Nowicki, Universität des Saarlandes

New sensor options for smart fracture implants and wearable devices: Laser-Doppler and white-light spectroscopy allow monitoring of bone regeneration via perfusion measurement

Bisher war die Überwachung der Frakturheilung auf Methoden beschränkt, welche Patienten ionisierter Strahlung aussetzen. Diese klinische prospektiv-longitudinale Studie beschäftigt sich mit der Frage, ob sich die Frakturheilung auch mittels Laser-Doppler und Weißlichtspektroskopie überwachen und die Enstehung einer Pseudarthrose vorhersagen lässt. Der Studie liegt die Hypothese zugrunde, dass der Blutfluss vor einer linearen Zunahme der Sauerstoffsättigung zunimmt und dass die Sauerstoffsättigung im Falle einer Pseudarthrose so niedrig bleibt, wie das Minimum in heilenden Frakturen.

Im Rahmen der Studie wurden Patienten mit Tibiafrakturen und mit Pseudarthrose untersucht, auch eine gesunde Kontrollgruppe wurde einbezogen. Im Ergebnis zeigte sich, dass die Sauerstoffwerte langsam absanken, ein Minimum erreichten und anschließend wieder anstiegen. Der Blutfluss stieg auf ein Maximum und sank anschließend wieder ab. Bei Pseudarthrosen blieb der Sauerstoffwert geringer. Laser-Doppler und Weißlichtspektroskopie liefern also charakteristische Sauerstoff- und Blutfluss-Verläufe, die ohne den Einsatz von Röntgenstrahlen zur Überwachung der Frakturheilung und zur frühzeitigen Vorhersage von Pseudarthrosen dienen können.

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Veronika Lukacs-Kornek, Dr. Bingduo Wang PD Dr. rer. nat. Miroslaw T. Kornek und PD Dr. med. habil. Arnulf G. Willms, Bundeswehrzentralkrankenhaus Koblenz und Universitätsklinikum Bonn 

Liquid Biopsy in Organ Damage: small extracellular vesicle chipbased assessment of polytrauma

Trotz großer Fortschritte in der Medizin werden dringend im Blut übertragene Biomarker als Entscheidungshilfe benötigt, insbesondere bei Polytrauma. Die vorliegende Arbeit untersucht, wie mithilfe von extrazellulären Vesikeln (EVs) Polytrauma mit Organverletzungen von Polytrauma ohne Organverletzungen unterschieden werden können. Dazu wurden kleine EVs auf individueller Ebene unter Verwendung einer Kombination aus EV-Immobilisierung und hochauflösender Bildgebung analysiert.

Es konnten spezifische EVs identifiziert werden, die bei Polytrauma mit Organverletzungen signifikant erhöht waren. Mit einer Sensitivität von 0,81 Prozent und einer Spezifizität von 0,97 Prozent zeigten sie eine hohe Genauigkeit bei der Erkennung von Polytrauma mit Organverletzungen. Die Ergebnisse wurden durch Untersuchungen an einem unabhängigen Schweinemodell mit Polytrauma bestätigt.

Die Erkenntnisse der Studie legen nahe, dass diese spezifischen Arten von kleinen EVs als wertvolle nicht-invasive und objektive Biomarker dienen könnten, um die Schwere des Polytraumas und der damit verbundenen Organverletzungen zu beurteilen und zu überwachen.

PD Dr. Martin Jordan, Klinik und Poliklinik für Unfall-, Hand-, Plastische und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Würzburg

Entwicklung und präklinische Testung eines Kabel-Klammer-Implantats zur Stabilisierung der rupturierten Symphyse

Trotz moderner medizinischer Implantate stellt die operative Behandlung von Verletzungen der Symphyse immer noch eine Herausforderung in der Unfallchirurgie dar. Die traumatische Symphysensprengung ist eine schwere Verletzung des Beckenrings und wird in vielen Fällen, abhängig von der Dehiszenz der Symphyse, mit einer Sympyhsenplatte stabilisiert. Die Verwendung dieser Stahlplatte geht jedoch mit technischen Defiziten wie Schraubenlockerung oder -bruch einher, weshalb Alternativen gesucht werden. „Wir stabilisieren die eigentlich flexible Symphyse mit einer rigiden Stahlplatte und Schrauben. Da es in diesem knorpeligen Teil des Beckens jedoch keine knöcherne Heilung gibt, sondern nur eine Vernarbung, sind kontinuierliche Mikrobewegungen nicht zu vermeiden“, erklärt der 39-jährige Preisträger die Problematik.

Mithilfe einer Materialprüfmaschine führte er an unterschiedlichen, neu entwickelten Kabel-Klammer-Implantaten (KKI) aus Titan eine Testreihe durch und untersuchte diese auf ihre Stabilität und Anwendbarkeit hin. In der biomechanischen Analyse zeigte sich in den meisten Parametern eine vielversprechende Nichtunterlegenheit im Vergleich zu Sympyhsenplatte. Die Proof-of-concept-Studie stellt somit in Aussicht, dass mit der neuartigen KKI-Fixation möglicherweise eine biomechanisch und anatomisch gleichwertige Stabilisations-Alternative gefunden werden konnte. Um dieses Verfahren als ergänzende Stabilisierungstechnik für die Zukunft zu etablieren, sind weiterführende Studien gerechtfertigt und erforderlich.

Weiterführende Informationen

• des UK Würzburgs inkl. Video:
  - Neuartige Kabel-Klammer-Implantate bei Beckenverletzungen
  - Innovationspreis für Kabel-Klammer-Implantate bei Beckenverletzungen
   

• der Bayerischen Patentallianz GmbH:
  Novel approach for surgical stabilization of disrupted pubic symphysis in pelvic injuries

Dr. Maximilian Jörgens, Muskuloskelettales Universitätszentrum München (MUM), Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München

„Prämierte Arbeit: Changes in lower limb alignment due to flexion and rotation – a 3D simulation of radiographic measurements“

Mittels 3-D-Simulation wurde der Einfluss von Rotation und Flexion im Strahlengang auf gängige radiologische Parameter bei Ganzbeinstandaufnahme untersucht. Hierfür wurden Modelle bis zu ±15 Grad um die mechanische Längsachse gedreht und bis zu 30 Grad entlang der femoralen interkondylären Achse flektiert.

Rotation und Flexion der unteren Extremität haben einen großen Einfluss auf die projizierten zweidimensionalen Ausrichtungsmessungen in der Frontalebene. Die Auswirkungen waren bei isolierter Rotation oder Flexion gering, werden aber bei Kombination ausgeprägt und klinisch relevant.

Anhand der 3-D-Simulation und Analyse der unteren Extremität ist es möglich, die Auswirkungen von Rotation und Flexion erstmals systematisch auszuwerten und Rückschlüsse zu ziehen. Zugleich bietet die Simulation die Möglichkeit, weitere Analysen zu 3-D-Realität und 2-D-Projektion durchzuführen.

Dr. Danilo Verboket, Klinik für Unfall- Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Klinikum der Goethe-Universität, Frankfurt a. M.

„From two stages to one: acceleration of the induced membrane (Masquelet) technique using human acellular dermis for the treatment of non-infectious large bone defects“

Die induzierte Membrantechnik ist ein zweistufiges Verfahren. Die Induktion einer Membran könnte vermieden werden, indem direkt eine biologische Membran verwendet wird. Der Wissenschaftler untersuchte eine humane azelluläre Dermis in einem etablierten Rattenmodell und verglich sie mit der induzierten Membrantechnik. Beide Membrangruppen waren radiologisch und histologisch fast vollständig durch neue Knochenbildung überbrückt. Die Verwendung der humanen azellulären Dermis führte zu gleichwertigen Heilungsergebnissen im Vergleich zur zweizeitigen induzierten Membrantechnik. Die einzeitige Membrantechnik mittels humaner azellulärer Dermis bietet bei vergleichbaren Ergebnissen zur induzierten Membrantechnik die Möglichkeit große Defekte in weniger Operationsschritten zu versorgen. Die Technik kann zu einer verkürzten Therapiedauer bei großen Knochendefekten führen.

PD Dr. Matthias Pumberger, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Campus Mitte

„Disk injury in patients with vertebral fractures - a prospective diagnostic accuracy study using dual-energy computed tomography“

In seiner Arbeit hat der Wissenschaftler die Genauigkeit der Dual-Energy-Computertomographie (DECT) bei Bandscheibenverletzungen von Patienten mit Wirbelkörperfrakturen untersucht. Dabei ist das DECT eine spezielle CT-Untersuchung, die durch Nachbearbeitung eine visuelle Darstellung von Bandscheibenveränderungen ermöglicht. Dank der prospektiven Studie kann die Patientenbehandlung bei Wirbelkörperfrakturen in Zukunft verbessert werden.

Weitere Infos

PD Dr. Michael H. Amlang, Prof. Dr. Hans Zwipp, Martin Pompach, MD, PhD, Prof. Dr. Stefan Rammelt, Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden

„Interlocking nail fixation for the treatment of displaced intra-articular calcaneal fractures“

Die Arbeitsgruppe entwickelte einen neuartigen Verriegelungsnagel, den C-Nail, zur operativen Behandlung von Brüchen des Fersenbeins, des sogenannten Calcaneus. Der C-Nail ermöglicht es, die Osteosynthese zur Verbindung der Knochenfragmente minimal-invasiv mit hoher Stabilität durchzuführen. Patienten profitieren dabei besonders von einem geringeren Risiko, postoperativ eine Knocheninfektion zu erleiden, auch Fersenbein-Osteomyelitis genannt.
 

Dr. Klemens Horst, Uniklinik RWTH Aachen

„Characterization of blunt chest trauma in a long-term porcine model of severe multiple trauma“

In seiner Arbeit hat der Wissenschaftler ein klinisch-relevantes Langzeitmodell zu stumpfen Thorax- und Kombinationstraumata aufgestellt. Das Modell ermöglicht es, zu unterschiedlichen Zeitpunkten Faktoren zu untersuchen, die zur Entwicklung eines Lungenversagens beitragen können. Um Lungenschäden sichtbar zu machen, wird dabei das strahlungsarme bildgebende Verfahren der Elektrischen Impedanztomographie (EIT) direkt am Patientenbett angewendet, was sich auf die Beatmungsstrategien auswirkt.

Dr. Eva Johanna Kubosch, Universitätsklinikum Freiburg

„The trans-well coculture of human synovial mesenchymal stem cells with chondrocytes leads to self-organization, chondrogenic differentiation, and secretion of TGFβ“

In ihrer Arbeit hat sich Kubosch damit auseinandergesetzt, unter welchen Bedingungen Stammzellen aus der Gelenkschleimhaut zur Knorpelregeneration beitragen können. Die Ergebnisse der Studie zielen auf die klinische Anwendung stammzellbasierter Knorpelersatz- und Regenerationsverfahren bei geschädigtem Gelenkknorpel ab und könnten zeitnah in die Versorgung von Patienten einfließen.

2015

Prof. Dr.-Ing. Martin Staemmler, Fachhochschule Stralsund

TCmed – A secure Telecollaboration Network for Medical Professionals including Workflow Support and Patient Participation

2014

Dr. Sascha Gick, Dr. Steffen Heck, St. Vinzenz-Hospital Köln

Photodynamisches Polymer zur Stabilisierung von Frakturen

2013

Dr. Michael Kraus, Universität Ulm

2012

Prof. Dr. Anita Ignatius, Universität Ulm

2011

Prof. Dr. Stefan Eggli, Klinik Sonnenhof Bern

Dynamisch intraligamentäre Stabilisation (DIS)

2010

PD Dr. Peter Strohm, Universitätsklinikum Freiburg

Einfluss der Span-/Deckplattenrelation auf das Transplantatversagen bei der ventralen Spondylodese mit autologen, tricorticalen Beckenkammspan

2009

Dr. Tobias Winkler, Charité – Universitätsmedizin Berlin

Doseresponsen relationship of mesenchymal stem cell transplantation and functional regeneration after severe skeletal muscle injury in rats

2008

PD Dr. Carsten Englert, Universität Regensburg

Bonding of acticular cartilage using a combination of biochemical degradation and surface cross-linking

2007

PD Dr. Thomas Gross, Ospedale Civico Lugano, Schweiz

Der Einsatz eines multifunktionalen bildgestützten Interventionsraumes (MBI) in der Initialphase stationärer Schwerverletzten-Versorgung: Erwartungen, Realität und Perspektive

2006

Dr. Felix Walcher, Goethe-Universität Frankfurt

Präklinische Sonographie – Entwicklung, Validierung und klinische Anwendung in der Notfallmedizin

2005

Dr. Arndt Schilling et al., Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf

Resorbierbarkeit von Knochenersatzmaterialien durch humane Osteoklasten – Entwicklung eines quantitativen Assays als Leitschiene für den klinischen Einsatz

2004

nicht vergeben

2003

Dr. Tim Rose et al., Universitätsklinikum Leipzig

Die Verbesserung der Knochenheilung im osteoporotischen Rattenmodell durch die zellvermittelte Expression von Bone Morphogenetic Protein 4 (BMP-4) nach ex-vivo Gentherapie

2002

Dr. Peter Biberthaler et al., Ludwig-Maximilians-Universität München

Die Mikrozirkulation der Supraspinatussehne am Menschen: erstmalige In-vivo-Analyse nach degenerativer Läsion der Rotatorenmanschette

2001

PD Dr. P. Euler et al., Ludwig-Maximilians-Universität München

Evaluation und klinische Einführung eines neuen Bildwandlergerätes zur intraoperativen Herstellung dreidimensionaler Röntgenbilder

2000

Dr. Alexander Hofmannet al., Philipps-Universität Marburg

Bioengineering eines vitalen Knochentransplantats mit autologen Eigenschaften

1999

Dr. Christian Dahlen, Dresden

PC-basierte 3-D-Software zur Operationsplanung in der rekonstruktiven Fußchirurgie

1998

Angela Olinger et al., Universitätsklinik Homburg/Saar

Minimalinvasiver endoskopischer Zugang zur ventralen Spondylodese der lumbalen Wirbelsäule (Lumboskopie)