Aktuelles
11.12.2023
Neue wissenschaftliche Publikation - Simultaneous Dry and Gel-Based High-Density Electroencephalography Recordings
EEG-Kappen mit trockenen Sensoren, die in hoher Dichte angeordnet sind, wurden bisher nur mit zeitseriellen, aber noch nicht mit simultanen Messungen evaluiert. Für einen ersten Vergleich der Leistungsfähigkeit von Gel- und Trockenelektroden bei simultanen EEG-Messungen haben wir eine neue EEG-Kappe mit 64 Gel- und 64 Trockenelektroden entworfen und realisiert. In einer Pilotstudie mit zehn Probanden haben wir die Elektroden-Haut-Impedanzen, das Ruhe-EEG, getriggerte Lidschläge und visuell evozierte Potentiale (VEPs) aufgezeichnet und analysiert. Um das Problem unterschiedlicher Elektrodenpositionen beim Vergleich simultaner Messungen zu lösen, führten wir eine räumliche Frequenzanalyse der simultan gemessenen EEGs mit Hilfe der Spatial Harmonics Analysis (SPHARA) durch.
Das Projekt, aus dem diese Publikation hervorgegangen ist, wurde im Rahmen einer Kooperation von Wissenschaftlern der Abteilung Biostatistik und Datenwissenschaften der KL (U. Graichen) und des Instituts für Biomedizinische Technik und Informatik der TU Ilmenau (P. Fiedler, E. Zimmer, J. Haueisen) durchgeführt.
Fiedler P, Graichen U, Zimmer E, Haueisen J. Simultaneous Dry and Gel-Based High-Density Electroencephalography Recordings. Sensors. 2023; 23(24):9745. https://doi.org/10.3390/s23249745
30.10.2023
Ehrenurkunde und Goldmedaille für ein neues Patent auf dem Gebiet der Neurowissenschaften auf der Internationalen Fachmesse iNEA in Nürnberg
Am 30.10.2023 wurde auf der internationalen Fachmesse iNEA in Nürnberg ein Patent mit einer Ehrenurkunde und einer Goldmedaille ausgezeichnet, das im Rahmen einer Kooperation von Wissenschaftlern der Abteilung Biostatistik und Datenwissenschaften der KL (U. Graichen) und des Instituts für Biomedizinische Technik und Informatik der TU Ilmenau (A. Hunold, J. Haueisen) entstanden ist.
Die prämierte Erfindung kann zur nicht-invasiven transkraniellen elektrischen Stimulation von Zielgebieten im Gehirn eingesetzt werden und ist unter anderem für die Therapie von Depressionen und die Neurorehabilitation nach Schlaganfall von Interesse. Mit Hilfe des patentierten Ansatzes ist es möglich, den Stimulationsstrom optimal auf die Elektroden zu verteilen und damit ein dediziertes Zielgebiet im Gehirn anzusprechen.
13.06.2023
Neue wissenschaftliche Publikation - Spatiotemporal phase slip patterns for visual evoked potentials, covert object naming tasks, and insight moments extracted from 256 channel EEG recordings
Ziel unseres Forschungsprojekts war es, zu untersuchen, wie sich Phasenübergänge der koordinierten Aktivität kortikaler Neuronen während visueller Objektbenennungsaufgaben verhalten. Bei herkömmlichen EEG-Analysen, wie z. B. Berechnungen der Leistungsspektraldichte (PSD), bleiben die kleinen Effekte der Phasenübergänge in der PSD des Großteils des EEGs verborgen. Im Rahmen des Forschungsprojektes haben wir eine Datenverarbeitungskette entwickelt und implementiert, um diese Phasenübergänge zu extrahieren. Die Ergebnisse unseres Forschungsprojekts zeigen, dass Phasenverschiebungen und Phasenverschiebungsraten (PSRs) die EEG-Ergebnisse ergänzen. Häufig wird die Phasensprungaktivität in unterschiedlichen Bereichen beobachtet, verglichen mit den räumlichen Mustern des EEG. Dies deutet darauf hin, dass eine kombinierte Analyse mit räumlichen Darstellungen von EEG und PSR ein umfassenderes Bild der zugrunde liegenden Hirnaktivität vermittelt.
Ramon C, Graichen U, Gargiulo P, Zanow F, Knösche TR and Haueisen J (2023) Spatiotemporal phase slip patterns for visual evoked potentials, covert object naming tasks, and insight moments extracted from 256 channel EEG recordings. Front. Integr. Neurosci. 17:1087976. doi: 10.3389/fnint.2023.1087976
Quantitative Analyse der Risikobereitschaft mittels Online-Spiel
Eine Überstimulation mittels Dopamins kann zu Störungen der Impulskontrolle bei Patienten und zu einer erhöhten Risikobereitschaft und vorschnelle Entscheidungen führen. Von diesen Symptomen können auch Patienten mit Morbus Parkinson, unter Therapie mit bestimmten Medikamenten (z.B. Dopamin-Agonisten) betroffen sein.
In einem gemeinsamen Projekt der beiden Wissenschaftler OÄ Dr. Stephanie Hirschbichler, MSc PhD vom Universitätsklinikum St. Pölten, Abteilung für Neurologie und Dr. Uwe Graichen vom Fachbereich Biostatistik und Data Science wurde ein Online-Spiel implementiert, das eine quantitative Analyse der Risikobereitschaft der betroffenen Patienten ermöglicht.
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24.01.2023
Post im Biostatistik Blog zum Thema Survival-Analyse
Wir haben in unserem Biostatistik Blog einen neuen Beitrag zur Thematik Survival-Analyse veröffentlicht. Die Survival-Analyse umfasst statistische Verfahren, bei denen die Zeit bis zu einem bestimmten Ereignis zwischen Gruppen verglichen wird, um die Wirkung prognostischer Faktoren wie medizinische Behandlung oder schädliche Einflüsse abzuschätzen. Bei dem Ereignis kann es sich um den Tod der Patientin:des Patienten handeln. Es kann sich aber auch um beliebige andere Endpunkte handeln, wie die Heilung oder das Auftreten einer Komplikation. In diesem Beitrag stellen wir drei gängige Methoden der Survival-Time-Analyse vor und ihre Umsetzung mittels Gnu R vor: die Kaplan-Meier Survival-Time Kurve, den Log-Rank Test und die Cox Regression. Der Beitrag ist zu finden unter: https://kl-fb-biostatistic-and-data-science.gitlab.io/kl-biostatistic-blog/de/post/survival-analysis/
07.12.2022
Erteilung und Auszeichnung eines neuen Patents im Bereich der Neurosciences
Auf dem Gebiet der Neurosciences, speziell zur objektiven Bestimmung individuell wahrgenommener Streulichtereignisse, gelang einem Erfinderteam der Technischen Universität Ilmenau (B. Solf, S. Schramm, D. Link, S. Klee) unter der Leitung von Prof. Klee die erfolgreiche Einreichung sowie Erteilung eines Verfahrens- und Vorrichtungspatents: „Verfahren und Vorrichtung zur objektiven elektrophysiologischen Bestimmung des wahrgenommenen Streulichts des menschlichen Auges“. Gleichzeitig konnten wir das Patent bei der diesjährigen internationalen Erfindermesse iENA in Nürnberg vorstellen und durch eine Fachjury bewerten lassen. Die Auszeichnung mit einer Bronzemedaille, konnte am 29. November entgegengenommen werden. Dem Patent zugrundeliegendes Know-how, soll in Zukunft beispielsweise durch ein bereits laufendes Kooperationsprojekt mit der TU-Ilmenau weiterentwickelt werden.
23.09.2022
Offenlegung des Patents „Verfahren und System zur Erzeugung und Applikation von Stimulationskonfigurationen am Menschen sowie dazugehöriges Computerprogramm“
Am 22.9.2022 wurde das Patent „Verfahren und System zur Erzeugung und Applikation von Stimulationskonfigurationen am Menschen sowie dazugehöriges Computerprogramm“ vom Deutschen Patent- und Markenamt offengelegt. Die patentierte Erfindung entstand im Rahmen einer Kooperation von Wissenschaftlern des Fachbereichs Biostatistik und Data Science der KL und des Institutes für Biomedizintechnik und Informatik der TU Ilmenau. Sie kann bei der nichtinvasiven transkraniale Stromstimulation von Zielgebieten im Gehirn eingesetzt werden und ist u.a. für die Therapie von Depressionen und die Neurorehabilitation nach Schlaganfall von Interesse. Mit Hilfe des neu entwickelten Ansatzes ist es möglich, den Stimulationsstrom optimal auf die Elektroden zu verteilen und dadurch ein dediziertes Zielgebiet im Gehirn zu adressieren. In der Erfindung wird mit einer räumlich harmonischen Analyse der Stromtopographien die optimale Stromverteilung für die mehrkanalige transkraniale Stromstimulation berechnet und eine passende Elektrodenkonfiguration bestimmt.
22.09.2022
Neue assoziierte Wissenschaftlerin verstärkt das Team des Fachbereichs Biostatistik und Data Science
Lydia Hofmann, MSc. unterstützt als assoziierte wissenschaftliche Mitarbeiterin den Fachbereich Biostatistik und Data Science der KL und arbeitet an einem Forschungsprojekt mit dem Ziel die Quellenlokalisation mittels EEG zu verbessern
Seit Anfang Juli verstärkt Frau Lydia Hofmann, MSc. mit ihrer Expertise in den Bereichen medizinische Messtechnik und Datenanalyse als assoziierte wissenschaftliche Mitarbeiterin das Team des Fachbereichs Biostatistik und Data Science der KL. Sie wird im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekts auf dem Gebiet der Quellenlokalisierung mittels Elektroenzephalographie forschen. Frau Hofmann hat eine zusätzliche Affiliation am Fachgebiet Optoelektrophysiologische Medizintechnik des Institutes für Biomedizinische Technik und Informatik der TU Ilmenau. Mit ihrer Anstellung wird ein im März 2022 zwischen der KL und der TU Ilmenau abgeschlossener Forschungskooperationsvertrag mit ersten inhaltlichen Forschungen erfüllt.
20.07.2022
Biostatistik Blog
Der Fachbereich Biostatistik und Data Science der KL betreibt ab sofort einen Statistikblog. Im Blog werden häufig auftretende Fragestellungen aus dem Bereich Biostatistik und Data Science aufgegriffen. Anhand eines praktischen Beispiels wird Schritt für Schritt eine Lösung für die Fragestellung vorgestellt, die dem Leser des Blogs als Vorlage für eigene Analysen dienen kann. Für die beispielhafte Lösung der biostatistischen Fragestellungen wird gewöhnlich Gnu R [www.r-project.org] genutzt. In den einzelnen Blog-Einträgen wird neben der praktischen Lösung auch kurz auf theoretische Grundlagen des besprochenen Problems und genutzte Gnu R Toolboxen eingegangen. Der KL Statistik Blog ist unter https://kl-fb-biostatistic-and-data-science.gitlab.io/kl-biostatistic-blog/ erreichbar.
14.03.2022
Kooperationsvertrag zwischen der KL und der TU Ilmenau
Gemeinsames Kooperationsprojekt zwischen dem Fachbereich Biostatistik und Data Science der KL und dem Institut für Biomedizintechnik und Informatik der TU Ilmenau mit dem Ziel ein neues Quellenlokalisationsverfahren für EEG zu entwickeln.
Am 14. März 2022 wurde zwischen den Fachbereichen Biostatistik und Data Science der KL und dem Institut für Biomedizintechnik und Informatik der TU Ilmenau ein Forschungskooperationsvertrag abgeschlossen. Ziel des ersten gemeinsamen Forschungsprojektes der beiden Kooperationspartner ist die Entwicklung eines effizienten und störungsrobusten Lokalisierungsverfahrens für Quellen im Gehirn anhand von EEG-Daten. Das Projekt wird von Dr. Uwe Graichen (KL) geleitet und von einer Promovendin der TU Ilmenau bearbeitet. Durch die neu etablierte Kooperation können die Expertisen auf den Gebieten des Bioelektromagnetismus und der modellbasierten Analyse der TU Ilmenau und auf den Gebieten der Biostatistik und der Datenanalyse der KL für beide Seiten gewinnbringend gebündelt werden.
02.02.2022
Neues Release der Python Toolbox SpharaPy veröffentlicht
Von Mitarbeiter:innen des Fachbereichs Biostatistik und Data Science der Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften wurde ein neues Release der Python Toolbox SpharaPy veröffentlicht. SpharaPy ist eine Python Implementierung eines neuen Ansatzes für die räumliche harmonische Analyse (SPHARA), der die klassische räumliche Fourier-Analyse auf unregelmäßig angeordnete Abtastpunkte erweitert. Die SpharaPy Toolbox bietet Klassen und Funktionen zur Bestimmung der SPHARA-Basisfunktionen, zur Datenanalyse und -synthese (SPHARA-Transformation) sowie Klassen zum Entwurf räumlicher Filter unter Verwendung der SPHARA-Basis. Im Bereich der medizinischen Datenwissenschaften wird SpharaPy vorwiegend zur räumlichen Analyse von EEG-Daten eingesetzt. In der aktuellen Release wurden kleinere Bugfixes eingearbeitet, die Effizienz der Toolbox verbessert und es erfolgten Anpassungen an neue Versionen der Toolboxen, die von SpharaPy genutzt werden.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352711019301670
https://gitlab.com/uwegra/spharapy
https://spharapy.readthedocs.io/en/latest/
https://pypi.org/project/SpharaPy/
23.12.2021
Neue Publikation zur datengetriebenen, dreidimensionalen Lichtfeld-Abbildung der menschlichen Retina und der Tiefenmessung des Sehnervenkopfes
In der Publikation „3D retinal imaging and measurement using light field technology” haben wir gemeinsam mit einem Forscherteam aus Deutschland erstmalig eine dreidimensionale Bildgebung am Augenhintergrund ohne den Einsatz von Lasertechnologien etabliert. Die dabei verwendete Lichtfeld-Fundusfotografie hat das Potenzial, ein neuer Meilenstein in der Ophthalmologie zu werden. Bisherige Arbeiten zu dieser Technologie zeigen nur eine unbefriedigende Bildqualität, die Tiefenmessungen verhindert. Wir zeigen, dass eine sehr gute Bildqualität und damit zuverlässige Tiefenmessungen möglich sind, und untersuchen die aktuellen Herausforderungen dieser neuen Technologie. Die Messung der Tiefe des Sehnervenkopf zeigt gute Übereinstimmung sowohl mit Modellmessungen als auch mit der etablierten Optischer Kohärenz Tomographie (OCT). Damit kann die neue Technologie einen Beitrag zur Frühdiagnose z.B. des Glaukoms (Grüner Star) liefern.
Stefan Schramm, Alexander Dietzel, Dietmar Link, Maren-Christina Blum, Sascha Klee, "3D retinal imaging and measurement using light field technology," J. Biomed. Opt. 26(12), 126002 (2021), doi: 10.1117/1.JBO.26.12.126002.
19.10.2021
Konferenzbeitrag – 55th Annual Conference of the German Society for Biomedical Engineering (BMT 2021)
“Dry EEG recordings for detection of left, right hand, tongue and feet movements”
¹ Biomedical Engineering, TU Ilmenau, Ilmenau, Germany
² Karl Landsteiner University of Health Sciences, Krems an der Donau, Austria
Milana Komosar¹, Uwe Graichen¹,², Patrique Fiedler¹, Jens Haueisen¹
Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCI) sind leistungsfähige Hilfsmittel, die insbesondere für Menschen mit motorischen Behinderungen hilfreich sein können. Die in jüngster Zeit entwickelten trockenen EEG-Sensoren konnte die Anwendung des EEGs erheblich vereinfachen und sein Anwendungsfeld stark erweitern. Im Rahmen der vorgestellten Studie wurden EEG-Daten analysiert, das während realer und imaginärer Bewegungen der linken und rechten Hand, der Zunge und beider Füße aufgezeichnet wurden. Im Rahmen der Studie konnte nachgewiesen werden, dass mit Hilfe von EEG-Systemen, ausgestattet mit trockenen Sensoren, BCI-Technologien außerhalb von Laboren, nicht-invasiv, schnell und einfach angewendet werden können.
30.09.2021
Konferenzbeitrag und Vortrag – European Association for Vision and Eye Research (EVER2021)
“Neuronal sources of visually evoked potentials using selective color opponent channel Stimulation”
Sascha Klee1,2, Dietmar Link²
1 Department of General Health Studies, Division Biostatistics and Data Science, Karl Landsteiner University of Health Science, Krems, Austria
2 Department of Optoelectrophysiological Engineering, Technische Universität Ilmenau, Ilmenau, German
In den letzten Jahrzehnten wurden das visuelle System des Menschen und insbesondere die Verarbeitungsschritte zur Farbwahrnehmung umfänglich untersucht. Besonders interessant ist hierbei die Verknüpfung von Farbwahrnehmungsstörungen mit unterschiedlichen Pathologien des Sehsinns. Am Beispiel des Glaukoms (bekannt als Grüner Star) konnte in eigenen Arbeiten bereits eine diagnostische Relevanz herausgearbeitet werden. Dennoch sind die exakten Verarbeitungsstufen sowie die Lokalisation spezieller farbverarbeitender Zellen im Kortex immer noch Gegenstand aktueller Forschungen. Im Rahmen der vorgestellten Studie wurden mittels farbkanalselektiver Stimulationen die Blau- sowie die Rot-Grün-verarbeitenden Zellen der Netzhaut erregt und deren Verarbeitungszentren im visuellen Kortex bestimmt. Hierzu erfolgte eine elektrophysiologische Messung der bioelektrischen Signale des Gehirns bei zehn Probanden sowie eine anschließende Quellenlokalisation auf Basis der elektroenzephalographischen Daten (EEG). Im Ergebnis konnte gezeigt werden, dass zwischen den Farbverarbeitenden Kanälen deutliche unterschiede in der Verarbeitungszeit existieren, lokale Kortexunterschiede jedoch nicht messbar sind (vgl. nachfolgende Grafik).