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Über dieses Buch

Multimodale Bildgebung, mikroinvasive und bildgestützte Intervention, Mobile Health, Datenfusionen, Mikroimplantate, Chirurgierobotik u.v.m. waren bis vor kurzem Visionen, die heute in der Diagnostik und Therapie Realität sind.

Kurz und prägnant führt die neue Auflage in die faszinierende Technik der Medizin ein und lässt Sie teilhaben an den dynamischen zukunftsorientierten Entwicklungen in der Medizin.

Die Übersichtsbeiträge des Buches bieten einen repräsentativen Querschnitt sowie eine praxisnahe Orientierung zum aktuellen Wissensstand und der Wissensentwicklung in der Medizintechnik und medizinischen Informationsverarbeitung. Durch anschauliche Darstellung von Prinzip, Aufbau und Funktion von Geräten und Strukturen werden komplexe Sachverhalte und Zusammenhänge schneller nachvollziehbar und verständlich.

Der Wegweiser

Praxisrelevantes Know-how für Studium, Kliniken, Arztpraxen Nachschlagewerk, Ratgeber, Arbeitsbuch: mit umfangreichen Abbildungen, Tabellen, Übersichten

Ihre Kompetenz für Medizintechnik

Allgemeine Themen<

Hygiene, Ökonomische Aspekte, Qualitätsmanagement, Technische Sicherheit …

Spezielle Themen

Funktionsdiagnostik, Bildgebende Systeme, Therapiegeräte, Laboratorien, Medizinische Informations- und Kommunikationsverarbeitung …

Wichtige Zusatzinformationen

Richtungs- und Lagebezeichnung des Körpers, Organprofile, Größen und Einheiten, Abkürzungen, Zeichen und Symbole, Historische Meilensteine der Medizintechnik u.v.m.

DAS erfolgreiche und etablierte Standardwerk

Ein gebündelter Wissensschatz in kompakter, verständlicher und transparenter Form für alle, die sich mit Medizintechnik beschäftigen: Ärzte; Pflegekräfte; Medizintechniker; Studenten der Medizin, der Informatik, des Gesundheitsingenieurwesens und der Medizintechnik; Krankenhaus-Architekten; Krankenhaus-Manager …

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Allgemeiner Teil

Frontmatter

1. medizintechnik@ein.querschnitt.de

Die Technik in der Medizin wirkt sich zunehmend auf die medizinische Versorgung aus – mit immer schnelleren medizintechnischen Innovationen zeichnen sich bedeutsame Umwälzungen in Therapie und Diagnostik aller Fachdisziplinen ab. Unser heutiges hochwertiges Gesundheitswesen ist ohne medizintechnischen Fortschritt und Innovation nicht denkbar. Zukünftige Entwicklungen in der technischen Medizin müssen sich an den zusätzlichen Anforderungen der medizinischen Versorgung aufgrund knapper Ressourcen orientieren. Dieses Kapitel betrachtet die Medizintechnik im Spiegel der Anforderungen der heutigen Zeit.

Rüdiger Kramme, Heike Kramme

2. Ethik und apparative Medizin

Ethische Reflexionen zum Verhältnis von Medizin und Technik

Die Medizin verdankt viele ihrer Erfolge der technologischen Entwicklung; ohne bestimmte Techniken hätte die Medizin viele Behandlungsmethoden nicht entwickeln oder anwenden können, die ein Segen für den Menschen sind. Und doch hat die Allianz von Medizin und Technik die Heilkunde zuweilen auch geblendet. Die Technik selbst hat die Medizin so sehr geblendet, dass sie nicht mehr erkennt, was die Medizin als Heilkunde ausmacht und worauf es in ihrem Kern ankommt. Die Technik ist ja nicht nur eine Methode, die gewählt wird, sondern sie ist zugleich auch ein Programm. Ab dem Moment, da die Medizin auf die Krise des Krankgewordenseins eine rein technische Lösung präsentiert, hat die Medizin nicht nur eine Methode gewählt, sondern sich zugleich auch einem bestimmten Welt- und Menschenbild verschrieben. Diese Kapitel versucht über diese grundlegenden Gedanken das Verhältnis von Medizin und Technik zu hinterfragen.

Giovanni Maio

3. Hygiene und Medizintechnik

Die Technik erobert seit Jahren in zunehmendem Maß die Medizin. Viele diagnostische wie therapeutische Errungenschaften sind erst durch entsprechende technische Verfahren und Weiterentwicklungen möglich geworden. Der medizinische Fortschritt bringt immer kompliziertere und ausgefeiltere technische Hilfsmittel und Geräte zum Einsatz, bei deren Anwendung und Aufbereitung auch Mitarbeiter gefährdet sein können. In diesem Kapitel werden die Prinzipien zielgerichteter Hygienemaßnahmen erläutert, und es wird anhand von Beispielen aufgezeigt, wie die Risiken erkannt werden und welche risikobezogenen Maßnahmen notwendig sind. Auf die zu beachtenden Regelwerke wird hingewiesen, wobei es die Aufgabe des jeweiligen Bereichsverantwortlichen ist, im Rahmen der regelmäßigen Schulungen den Maßnahmenkatalog neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen und Empfehlungen anzupassen. Pauschale Vorgaben, die sich nicht am praktischen Einsatz, dem konkreten Infektionsrisiko und dem Infektionsweg orientieren, sind häufig teuer, weil personal- und zeitintensiv, aber selten effektiv.

Heinz-Michael Just, Eckhard Roggenkamp, Annette Reinhardt

4. Vorschriften für Medizinprodukte

Seit 1995 sind in Deutschland die Vorschriften für Medizinprodukte in erster Linie im Medizinproduktegesetz (MPG) und in zahlreichen sich aus diesem ableitenden Verordnungen zusammengefasst. Auf diese Weise sind die zuvor in verschiedenen Rechtsbereichen verorteten nationalen Vorschriften für zu medizinischen Zwecken eingesetzte Produkte mit primär physikalisch-technischer Wirkung weitestgehend an die Vorgaben europäischer Richtlinien angepasst und gleichzeitig vereinheitlicht worden. Dieser Prozess ist zwar abgeschlossen, dennoch sind in den nächsten Jahren erhebliche rechtliche Veränderungen abzusehen, da das bisherige europäische Medizinprodukterecht beträchtliche Defizite gezeigt hat. Seit einiger Zeit werden insbesondere zur Verbesserung der Medizinproduktesicherheit auf europäischer Ebene (Kommission, Parlament, Rat) zwei neue EU-Verordnungen über Medizinprodukte und über In-vitro-Diagnostika erarbeitet bzw. abgestimmt, die nach einer Übergangszeit direkt in den Mitgliedstaaten in Kraft treten werden. In diesem Kapitel wird eine orientierende Einführung in diesen umfangreichen und komplizierten Rechtsbereich der Medizinprodukte gegeben.

Manfred Kindler, Wolfgang Menke

5. Technische Sicherheit von medizintechnischen elektrischen Geräten und Systemen in medizinisch genutzten Räumen

Die primären Anforderungen an medizintechnische elektrische Geräte (ME-Geräte) und die elektrische Anlage in medizinisch genutzten Bereichen basieren auf der gesicherten Stromversorgung, dem Schutz gegen gefährliche Körperströme sowie magnetische oder elektrische Störungen und dem Schutz gegen Explosions- oder Brandgefahr. Dieses Kapitel ermöglicht dem Anwender, sich mit der Funktionsweise und dem Verwendungszweck des elektromedizinischen Geräts sowie den Kombinationsmöglichkeiten mit ME-Systemen vertraut zu machen. Darüber hinaus führt es in die Kontrollen des Gerätezustands, des Zubehörs sowie der Kabelleitungen und die Funktionskontrolle der ME-Geräte und ME-Systeme ein, die für den sicheren Betrieb mitentscheidend sind.

Rüdiger Kramme, Hans-Peter Uhlig, Hans-Joachim Feigl

6. Ökonomische Aspekte der betrieblich-medizinisch-technischen Einrichtungsplanung (BMTE)

Der betriebswirtschaftlich effiziente Einsatz medizintechnischer Systeme gewinnt aufgrund der Strukturreformen im deutschen Gesundheitswesen für Klinik- sowie Praxisbetreiber zunehmend an Bedeutung. Die daraus resultierenden Forderungen nach einer optimalen Auslastung von Ressourcen müssen deshalb bereits im Rahmen der betrieblich-medizinisch-technischen Einrichtungsplanung (BMTE) berücksichtigt werden, damit eine optimale Nutzung des Potenzials (bauliche Struktur sowie Technik) möglich ist. Hierbei sind neben der medizintechnischen Beschaffung entsprechend der vom Nutzer vorgesehenen Anwendung auch betriebsorganisatorische Aspekte zu beachten. Zudem ist durch das stetig zunehmende Leistungspotenzial der medizintechnischen Systeme sowie der damit verbundenen komplexen Installationsanforderungen eine koordinierte Zusammenarbeit verschiedenster Fachplaner erforderlich. Ziel dieses Kapitels ist die beispielhafte Darstellung eines Beschaffungsvorganges für ein medizintechnisches System im Rahmen einer öffentlichen Ausschreibung, wobei grundsätzlich zwischen einer Neubaumaßnahme sowie einer Beschaffung im Bestand hinsichtlich eines Systemersatzes oder einer Erweiterung differenziert wird.

Bernd Karweik, Heiko Knickrehm

7. Qualitätsmanagement in der Medizintechnik: Ziele, Elemente und Strukturen

Ein Qualitätsmanagementsystem (QMS) soll die relevanten Prozesse in einer Organisation so gestalten und steuern, dass die gefertigten Produkte bzw. die erbrachten Dienstleistungen in möglichst hohem Maße die Anforderungen der Kunden erfüllen und die Risiken für Patient, Anwender und Dritte bei der Entwicklung, Produktion, Installation und Anwendung eines Medizinprodukts minimiert werden. Darüber hinaus soll mithilfe des QMS die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens gesteigert werden. Dieses Kapitel beschreibt Ziele, Elemente und Struktur eines Qualitätsmanagementsystems im Bereich der Medizintechnik. Es werden praxisnahe Handlungsempfehlungen für den Aufbau eines Qualitätsmanagementsystems gegeben.

Albrecht Malkmus

8. Planung von Einheiten der Intensivmedizin

Von allen Bereichen, in denen ein Patient im Krankenhaus stationär gepflegt oder behandelt wird und ein längerer Aufenthalt unvermeidlich ist, sind die Einheiten der Intensivmedizin am stärksten von der Medizintechnik geprägt. Wichtige Voraussetzung für eine erfolgreiche Planung einer Intensivstation ist ein intensiver und nicht abbrechender Kontakt zwischen den Nutzern und den Planern. Die medizinische Nutzung sollte von Beginn an festliegen, wenngleich deren Änderung bei längeren Bauzeiten zur Normalität gehört. Bei der Programmierung des Raumbedarfs ist die Ermittlung der nutzungsgerechten Größe der Bettenzimmer von grundsätzlicher Bedeutung. Diese macht sich besonders bemerkbar in internistischen Intensivstationen, zu deren Ausstattung Dialysegeräte und künstliche Lungen gehören. Notorisch ist die fehlende Kapazität an Lagerflächen, wie etwa bei der Bevorratung der Dialysemittel. Diese Kapitel gibt einen Überblick über die Planung und Einrichtung einer Intensivstation, wie Grundrissstrukturen, Anzahl der Betten, Art der Bettenzimmer, spezifische Belange der Musterbauordnung und stellt einige Bespiele aus der Praxis vor.

Friedrich Karl Borck

9. Stellenwert der Medizintechnik in Fachzeitschriften

Vielerorts herrscht die Meinung, dass Printprodukte ausgedient haben. Tatsache ist jedoch, dass Fachzeitschriften weiterhin eine wichtige berufliche Informationsquelle für professionelle Entscheider in Deutschland sind. Sie werden als bedeutende Orientierungshilfe geschätzt, gelten als glaubwürdig, objektiv und seriös und regen zum Austausch im Kollegenkreis an. Die zweitwichtigste Informationsquelle sind digitale Fachmedien, wie sie die meisten Fachverlage auch im Medizintechnikbereich zusätzlich zur Printausgabe anbieten. Das Informationspaket aus Online- und Printprodukten erreicht 94 Prozent der Entscheider und aktiviert sie dazu, sich bei Anbietern vertiefend über Produkte zu informieren. In diesem Kapitel werden Informationen zur Bedeutung von Fachzeitschriften für die Medizintechnik dargelegt sowie eine Übersicht über wichtige Fachzeitschriften gegeben.

Marina Reif

10. Internationale Zulassung von E-Medizinprodukten

Medizinprodukte gehören zu den am besten geregelten Produkten. Jeder Staat regelt die Einführung und sichere Verwendung von Medizinprodukten durch eigene Gesetze und Verordnungen. Diese staatlichen Regulierungen sind im juristischen Stil verfasst und oft mit dem technisch Machbaren nicht vereinbar. Die Forderung nach absoluter Sicherheit steht oft im Gegensatz zur nicht immer fehlerfreien Technik. Im Gegensatz dazu bietet die Technik bereits Möglichkeiten, die durch die Gesetzgebung noch nicht geregelt sind. Hersteller müssen in diesem Spannungsfeld Medizinprodukte entwickeln und herstellen und diese sicher und konform gestalten. Die Anforderungen an die Sicherheit vom Medizinprodukten betreffen nicht nur die Hersteller, sondern auch die Anwender und Betreiber. Anwender von Medizinprodukten sind in diesem geregelten Umfeld ebenfalls gefordert, während des Betriebs alle Sicherheitsaspekte zu berücksichtigen. Dieses Kapitel gibt eine Übersicht über die international bestehenden Zulassungsverfahren und erläutert kurz die in diesem Zusammenhang gebräuchlichen Begrifflichkeiten.

Albrecht Malkmus

11. Medizintechnisches Management in der Klinik

Eine leistungsfähige Medizintechnik ist eine der Grundvoraussetzungen für die Qualität und (wirtschaftliche) Effizienz der Patientenversorgung bzw. der medizinisch-pflegerischen Leistungsprozesse. Eine funktionierende Medizintechnik ist daher Mittel zum Zweck, die Wettbewerbsfähigkeit und Erträge des Krankenhauses nachhaltig zu sichern. Daher ist es wichtig, Medizintechnik in der erforderlichen Qualität, Zuverlässigkeit (Verfügbarkeit) und Sicherheit zu möglichst geringen Kosten bereitzustellen. Bereits bei der Kaufentscheidung von Medizingeräten wird die zukünftige Instandhaltung berücksichtigt. Ob das Gerät in den Gerätepark passt und eine kurzfristige sowie kostengünstige Instandhaltung erfolgen kann, sind dabei die zentralen Fragen. Dieses Kapitel gibt einen Überblick über gesetzliche Anforderungen wie Medizinproduktebuch, Bestandsverzeichnis, Dokumentation und Aufbewahrungspflichten, über die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit von Medizinprodukten sowie über Benchmarks zur Bewertung von Qualität der Leistung und der Wirtschaftlichkeit.

Alois Beulting, Céline Nachtweyh

Funktionsdiagnostik

Frontmatter

12. Nichtinvasive Messsysteme für kardiovaskuläre Größen

Unter kardiovaskulärer Basisdiagnostik wird die nichtinvasive Ableitung von kardialen elektrischen Aktionspotenzialen in Ruhe, im Langzeit-EKG (Holter-Monitoring) und unter Belastung (Ergometrie) zur Beurteilung der Herzfunktion verstanden. Mithilfe von nichtinvasiven Blutdruckmessgeräten kann eine Beurteilung des arteriellen Blutdrucks im Herzkreislaufsystem erfolgen und hohe Blutdruckwerte (Hypertonie) erkannt werden. Deren Behandlung ist von zentraler Bedeutung für zerebro- und kardiovaskuläre Komplikationen wie Schlaganfall, Herzinfarkt oder Herzinsuffizienz. Die technische Weiterentwicklung der nichtinvasiven Messsysteme für kardiovaskuläre Basisgrößen erzielen eine immer höhere Genauigkeit der diagnostischen (Basis-)Bewertungen des Herzkreislaufsystems und damit eine enorme Verbesserung deren Aussagekraft. In diesem Kapitel werden die apparativen Verfahren vorgestellt.

Rüdiger Kramme

13. Lungenfunktionsdiagnostik

Die Spirometrie bietet bei geringem Aufwand und kurzer Untersuchungsdauer grundlegende Erkenntnisse über die Art und das Ausmaß pneumologischer Funktionsstörungen. Angesichts der großen Häufigkeit von Atemwegserkrankungen, wie Asthma, Bronchitis und Emphysem, gehört die apparative Lungenfunktionsdiagnostik heute zum unentbehrlichen Standard in der Klinik und niedergelassenen Praxis, der Arbeits- und Präventivmedizin sowie Epidemiologie, um sowohl gefährdete als auch bereits erkrankte Patienten untersuchen und adäquat behandeln zu können. Im Gegensatz zur einfachen Spirometrie erfordert die erweiterte Lungenfunktionsdiagnostik einen erheblich größeren methodischen, apparativen und personellen Aufwand. Sie wird deshalb in aller Regel nur in den internistisch-pneumologischen Fachabteilungen der Krankenhäuser und den Facharztpraxen durchgeführt. Die langsame und forcierte Spirometrie bleibt jedoch die Grundlage einer jeden Lungenfunktionsuntersuchung. Sie findet sich in allen aufwendigeren Geräten wieder und bleibt damit zentraler Ausgangspunkt für alle weitergehenden Verfahren. Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die Grundlagen sowohl der Spirometrie als auch der erweiterten Lungenfunktionsdiagnostik wie Bodyplethysmographie, Diffusionskapazität, Multiple-Breath-Washout und Ergospirometrie.

Christian Buess, Rolf M. Schlegelmilch, Rüdiger Kramme

14. Vaskuläre Diagnostik

Die funktionelle Gefäßdiagnostik wird in weiten Bereichen der Medizin eingesetzt. Ihren traditionell angestammten Platz hat sie in der Angiologie, der internistischen Fachdisziplin, die sich mit Gefäßerkrankungen beschäftigt. Hier dient sie in erster Linie der Diagnostik der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (PAVK). Diese Anwendung hat in den letzten Jahren enorm an Bedeutung gewonnen, da die zivilisatorischen Erkrankungen wie Adipositas und Diabetes mit erheblicher vaskulärer Komorbidität einhergehen. In zunehmendem Maße wird deshalb vaskuläre Basisdiagnostik zum Gefäß-Screening in der Allgemeinarztpraxis und der Inneren Medizin eingesetzt. Über die verschiedenen Anwendungsbereiche und die darin zum Einsatz kommenden Techniken soll dieses Kapitel ein Überblick gegeben werden, das nur solche Modalitäten einschließt, die als etabliert gelten.

Rolf M. Schlegelmilch

15. Biomedizinische Optik (Biophotonik)

Die Anwendung der Fotonik in der Medizin erstreckt sich vom therapeutischen Bereich über die Analytik bis zur Diagnostik. Die therapeutischen Anwendungen basieren im Wesentlichen auf der Möglichkeit, durch monochromatische Laserlichtquellen hohe Leistungsdichten zielgerichtet am Gewebe einzusetzen. Die diagnostischen oder analytischen In-vivo-Anwendungen der biomedizinischen Optik beruhen zum einen auf dem spektroskopischen Informationsgehalt optischer Messgrößen, zum anderen auf der morphologischen mikroskopischen oder makroskopischen Bildgewinnung aus dem Gewebe. Diese beiden Bereiche werden in diesem Kapitel näher ausgeführt. Beispielhaft werden jene medizintechnische Anwendungen beschrieben, die einfache spektroskopische Größen durch einen Sensor erfassen und z. B. zum Monitoring nutzen.

Jürgen Helfmann, Ingo Gersonde, Uwe Netz

16. Audiometrie – Die Untersuchung des Gehörs und seine technische Versorgung

Die größten Probleme bereitet dem Hörgeschädigten nicht primär die Verschlechterung der Hörschwelle, sondern die damit verbundene Reduzierung des Sprachverstehens und die Einschränkung der Kommunikationsfähigkeit, die am Ende zu sozialer Isolation führen und im Kindesalter die soziale, psychische, emotionale und intellektuelle Entwicklung gefährden. Die unmittelbare Zielsetzung der Versorgung mit technischen Hörhilfen ist deshalb die weitestgehende Verbesserung des Sprachverstehens unter Alltagsbedingungen, also insbesondere in alltagsrelevanten Störgeräuschen, gemessen an den Leistungen des Normalhörenden. Zu den technischen Hörhilfen gehören am Ohr getragene konventionelle schallverstärkende Hörgeräte, in das Mittelohr oder den Schädelknochen des Felsenbeins eingebrachte (teil)implantierbare schwingungsverstärkende Hörgeräte und das den Hörnerv elektrisch stimulierende Cochlea-Implantat. In diesem Kapitel werden die Grundlagen zur Erkennung von Hörstörungen, die vielfältigen Hörtests, die zugrunde liegenden Störungen sowie die Möglichkeiten von technischen Hörhilfen dargelegt.

Sebastian Hoth, Thomas Steffens

17. Grundzüge der ophthalmologischen Messtechnik

In der ophthalmologischen Praxis bzw. Klinik werden unterschiedlichste diagnostische Verfahren eingesetzt, um Erkrankungen des Auges und seiner Strukturen zu erkennen und Therapien einzuleiten und diese zu überwachen. In diesem Kapitel werden in standardisiert gegliederten Abschnitten (Messobjekt, Messung, Indikation, Auswertung, Relevanz, ggf. Fallbeispiele) Augeninnendruckmessung, optische Kohärenztomografie, Laser-Scanning-Tomografie, Nervenfaserpolarimetrie, konfokales Lasermikroskop, Autorefraktometer, visuell evozierte Potenziale, Ganzfeld-Elektroretinogramm, Musterelektroretinogramm, multifokale Elektroretinographie, Elektrookulogramm, Adaptometrie, Aberrometrie, ophthalmoskopische Keratometrie, Strichskiaskopie, Ultraschallmessung, Hornhauttopografie, Orbscan, Scheimpfluguntersuchung, Fluoreszeinangiographie der Netzhaut, Indocyaningrünangiographhie, Gesichtsfeldmessung und Exophthalmometrie vorgestellt.

Albert J. Augustin, Christian Dempe

Bildgebende Systeme

Frontmatter

18. Digitale Radiographie

Mit der Einführung der digitalen Festkörperdetektoren (Flachbilddetektoren, Flächendetektoren) im Jahr 2000 standen erstmals volldigitalisierte Röntgenanlagen zur Verfügung. Aufgrund der besseren Dosis-Quanten-Effizienz ist heute eine im Vergleich zum Film-Folien-System deutliche Dosisreduzierung möglich. Heute hat die digitale Bildtechnik in nahezu allen radiologischen Instituten und Abteilungen ebenso in nichtradiologischen Praxen und Institutionen mit Röntgeneinrichtungen Einzug gehalten und dazu geführt, dass „filmlos“ gearbeitet wird. Die technische Weiterentwicklung sowie der Preisverfall der Computer-Hardware und der Speichermedien haben dazu geführt, dass eine rein digitale Arbeitsweise keine finanziellen Nachteile mehr besitzt. Dieses Kapitel gibt eine Übersicht über die Technologie, die Geräte und die Methoden.

Lothar Heuser

19. Magnetresonanztomographie (MRT)

Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist ein in der klinischen Routine etabliertes bildgebendes Verfahren, das auf den Prinzipien der Kernspinresonanz (Magnetresonanz) basiert und Schnittbilder des Körpers erzeugt. In diesem Kapitel werden die Grundprinzipien sowie die physikalisch-technischen Grundlagen der Komponenten eines MRT. Bei den Komponenten wird die Rolle der Magnetfeldstärke eines supraleitenden oder Permanentmagneten angesprochen, die Bedeutung eines leistungsfähigen Magnetfeldgradientensystems zur räumlichen Zuordnung und die Kombination von Sende- und Empfangsspulen zur Optimierung von Bildqualität und Messzeit. Zum Verständnis der Grundlagen sind nachfolgend die wichtigsten gewebespezifischen Parameter vorgestellt, die für einen potenziellen Bildkontrast verantwortlich sind. Obwohl die MRT eine extrem sichere Bildgebungsmodalität darstellt, so gibt es doch einige bekannte Gefahrenpunkte für Bedienpersonal und Patient, die zu beachten sind und denen ein eigener Abschnitt gewidmet ist.

Wolfgang R. Nitz

20. PET und PET-Hybride

In der medizinischen Diagnostik hat die tomographische Bildgebung aufgrund des Potenzials dreidimensionaler Darstellungen eine herausragende Bedeutung erlangt. Dies vor allem seit neben den topografisch anatomischen Verfahren Computertomografie und Kernspintomografie in der funktionellen Bildgebung die Positronenemissionstomographie (PET) zusätzlich funktionelle Informationen liefern kann. Durch die Möglichkeit des Einsatzes immer selektiverer Marker eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten. Positronen-emittierende Radionuklide haben gegenüber den in der als konventionelle Nuklearmedizin bezeichneten Diagnostik verwendeten Isotopen Vorteile sowohl physikalischer als auch physiologischer Natur, welche die PET zu dem heute am schnellsten wachsenden diagnostischen Verfahren machen. Aber auch Hybridsysteme werden in Zukunft massiv an Bedeutung gewinnen. Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die Prinzipien der funktionellen und anatomischen Bildgebung, den Geräteaufbau, Grundzüge der Bildgebung sowie den Strahlenschutz und die Dosimetrie.

Peter H. Cossmann, Frédéric Schoenahl

21. Ultraschalldiagnostik

Ultraschalldiagnostik ist heute in nahezu allen medizinischen Fachbereichen eine wichtige bildgebende Methode. Im Vordergrund stehen hierbei die schnelle, einfache und insbesondere wirtschaftliche Anwendbarkeit. Weitere Vorteile ergeben sich aus der Mobilität und durch das breite Anwendungsspektrum moderner Ultraschalldiagnostiksysteme. Nicht zuletzt diese Eigenschaften und auch das Fehlen ionisierender Strahlung machen ihren Einsatz heute unverzichtbar. Eine Vielzahl unterschiedlicher technischer und applikativer Verfahren sowie eine Anzahl verschiedener industrieller Anbieter sind Grundlage für die hohe Dichte der in der täglichen Diagnostik eingesetzten Geräte. Die Ultraschalldiagnostik hat andere Verfahren, wie z. B. die konventionelle Röntgendiagnostik, aber auch CT oder MR zum Teil verdrängt oder ergänzt. Neben den physikalischen Grundlagen und Gerätetechnik geht dieses Kapitel insbesondere auf die Dopplerverfahren und den dreidimensionalen Ultraschall ein. Es werden die heute verwendeten Sondentypen beschrieben sowie neue und ergänzende Technologien vorgestellt. Dem Betrieb eines Ultraschallgerätes ist ein eigener Abschnitt gewidmet.

Rudolf Götz, Frank Schön

22. Endoskopie

Die Endoskopie hat heute einen festen Platz in der medizinischen Diagnose und Therapie. Dabei sind die Vorteile der Endoskopie für alle Beteiligten wichtig und für den heutigen Erfolg maßgeblich: Für den Arzt durch eine bessere Diagnose oder Therapie, für den Patienten durch den schonenderen Zugangsweg, eine geringere Belastung, das geringere Infektionsrisiko sowie die schnellere Wundheilung und oft kürzere Liegezeiten im Krankenhaus und damit verbunden für das Krankenhaus und die Gesellschaft mit günstigeren Kosten. Die Zeiten der rein diagnostischen Endoskopie gehören der Vergangenheit an. Die Endoskopie ersetzt in weiten Bereichen offenchirurgische oder auch mikrochirurgische Verfahren oder steht mit ihnen im Wettbewerb. Der medizinische und medizintechnische Fortschritt ist dabei noch stetig im Fluss, ein Ende der Entwicklung ist nicht absehbar. Das Feld wird als hochinnovativ betrachtet, mit ständig neuen Ansätzen, von denen jedoch nur ein Teil wirtschaftlich und auch klinisch erfolgreich sein wird. Neben den technisch-physikalischen Grundlagen geht das Kapitel auf den Aufbau von Endoskopen und das endoskopische Zubehör, medizinische Anwendungsgebiete und integrierte Operationsräume ein. Neben den Verfahren zur Gewebecharakterisierung zeichnen sich weitere innovative Ansätze in der endoskopischen Chirurgie ab, die in einem eigenen Abschnitt vorgestellt werden.

Klaus-Martin Irion, Martin Leonhard

23. DVT -Technik und Navigation

Geräte zur dentalen Volumentomographie (DVT) kommen seit dem Ende der 1990er-Jahre zur Anwendung. Adaptationen der verwendeten Detektoren und die zur Verfügung stehende Rechenleistung haben in Kombination mit den in der Zahnheilkunde zum Einsatz gebrachten Röntgenröhren zu einem praxisfähigen Design von DVT-Systemen geführt. Neben dem technischer Hintergrund der dentalen digitalen Volumentomographie geht das Kapitel auf Basis der Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde (DGZMK) auf die Indikationsfelder in der konservierenden Zahnheilkunde, der zahnärztlichen Prothetik und Funktionsdiagnostik, der operativen Entfernung von verlagerten Zähnen sowie der Freilegung von Zähnen ein. Abschließend werden technische Einschränkungen des Verfahrens sowie Dosis und Navigation beschrieben.

Dirk Schulze, Gerhard Hoffmann

Therapiegeräte

Frontmatter

24. Langzeitbeatmungsgeräte

Die Beatmungstherapie verfolgt primär das Ziel, die Atemarbeit des Patienten zu unterstützen oder zu ersetzen und so einen effizienten Gasaustausch zu gewährleisten. Der Anwender eines Beatmungsgerätes hat daher Sorge zu tragen, dass die von ihm gewählte Geräteeinstellung den Patienten adäquat mit Sauerstoff versorgt und die Ventilation das im Körper anfallende Kohlendioxid hinlänglich reduziert. Dem Therapeuten wird mit einem Langzeitbeatmungsgerät gleichzeitig ein Arbeitsmittel an die Hand gegeben, mit dessen Hilfe er die Atemmuskulatur des Patienten trainieren und stärken kann, sodass der Patient schrittweise daran gewöhnt wird, die zu leistende Atemarbeit eigenständig zu erbringen. In diesem Kapitel werden zunächst die Aufgaben des Beatmungsgerätes und Ziele der Beatmung sowie die Funktion und Komponenten eines Langzeitbeatmungsgerätes beschrieben, es geht auf die verschiedenen Beatmungsverfahren ein und widmet sich abschließend den Beatmungszusätzen und Sonderfunktionen sowie der Patientenüberwachung und den Entwöhnungsstrategien.

Thomas Peyn

25. Anästhesie-Arbeitsplatz

Anästhesiegeräte werden in Operationsräumen im nichtsterilen Bereich eingesetzt. Sie helfen dem qualifizierten und am Gerät ausgebildeten medizinischen Personal, für Patient und Operateur ideale Bedingungen für den Eingriff zu schaffen. Bezogen auf die Allgemeinanästhesie bedeutet dies Schmerzfreiheit (Analgesie), Bewusstlosigkeit (Hypnose), Muskelerschlaffung (Relaxierung) und Sicherstellung der Sauerstoffversorgung (Oxygenierung). Das Kapitel geht auf die Funktionsweise sowohl des Anästhesiegerätes als auch seiner einzelnen Komponenten ein. Darüber hinaus werden die Voraussetzung für den sicheren Betrieb eines Anästhesiegerätes beschrieben.

Christian Engeln, Alexander Herden, Kolja Fritz, Erich Siegel

26. Defibrillatoren/ICD-Systeme

Defibrillatoren sind elektrotherapeutische Hochspannungsgeräte, die im Rahmen der Reanimation und zur Terminierung von tachykarden supra- und ventrikularen Arrhythmien eingesetzt werden. Neben den herkömmlichen manuellen Defibrillatoren gibt es halb automatische und automatische Systeme (AED), die über aufgeklebte Elektroden eine automatische EKG-Analyse durchführen und über ein integriertes Display verfügen. Die sichere Erkennung und Behandlung von lebensbedrohlichen Herzrhythmusstörungen (Kammertachykardien und -flimmern), die von den Herzkammern ausgehen und die sich nicht medikamentös therapieren lassen, sind primäres Einsatzgebiet implantierbarer Kardioverterdefibrillatoren. Dieses Kapitel gibt eine Übersicht über die physikalischen Grundlagen, die Anwendung und Indikationen sowie die potenziellen Komplikationen von externen Defibrillatoren und implantierbaren Kardioverterdefibrillatoren.

Rüdiger Kramme

27. Lasersysteme

Dem Arzt stehen heute eine Vielzahl verschiedener Lasersysteme für die verschiedensten Indikationen zur Verfügung, wenngleich der Laser in einigen Fachdisziplinen (z. B. Dermatologie, Diagnostik) mit alternativen Lichtquellen konkurriert, wie beispielsweise intensiv gepulstem Licht (IPL) oder lichtemittierenden Dioden (LED) bzw. organischen LED (OLED). In zahlreichen medizinischen Bereichen hat sich der Laser jedoch dank seiner Vorteile (niedrige Strahldivergenz, sehr gute Fokussierbarkeit, hohe Leistungs- und Energiedichte, hohe Kohärenz) als Standardverfahren etabliert, während zugleich ständig neue Anwendungsfelder erschlossen werden. Dieses Kapitel geht auf die physikalischen Grundlagen der Lasertechnologie sowie auf die verschiedenen, in der Medizin verwendeten Lasersysteme sowie die therapeutischen Anwendungsfelder ein.

Hans-Joachim Cappius, Daniela Schädel

28. Blutreinigungssysteme

Der Anstieg der Zahl von chronisch nierenkranken Patienten hat die Entwicklung der Hämodialyse zu einer Routinetherapie gefördert. Entscheidende Verbesserungen des Dialysesystems, von der Membran über das Schlauchsystem bis hin zum Dialysemonitor, haben die Grundlage dazu gelegt. Das Verständnis der zugrunde liegenden Stellgrößen und deren Variation im Sinne einer optimalen Therapie hat auch dazu geführt, dass die früher als normal geltenden Nebenwirkungen des Dialyseverfahrens reduziert und damit die Lebensqualität verbessert und die Mortalität verringert werden konnten. Dazu gehören innovative Verfahren, die einzelne physiologische Parameter mithilfe von Feedbacksystemen analysieren und über die Dialysemaschine steuern. Diese sind heute Stand der Technik. Auch für Kranke mit Leberversagen werden heute extrakorporale Blutreinigungsverfahren eingesetzt. Im Gegensatz zur Hämodialyse verwendet man hier proteinpermeable Membranen mit denen albumingebundene Toxine filtriert werden, deren Aufreinigung im Filtratkreislauf durch Adsorberkolonnen gelingt. Klinische Untersuchungen haben die Wirksamkeit dieses Verfahrens bestätigt.

Jörg Vienken

29. Herz-Lungen-Maschine

Die Herz-Lungen-Maschine (HLM) ist eine Gerätekombination, die in Verbindung mit der extrakorporalen Zirkulation (EKZ) zur Durchführung von Operationen am offenen Herzen und an Gefäßen als Standardmethode eingesetzt wird. Die HLM übernimmt in Verbindung mit dem EKZ-System bei offenen Herzoperationen im Wesentlichen die Pumpfunktion des Herzens, den Gasaustauschfunktion der Lunge sowie die Regelung der Bluttemperatur. Die wichtigsten Grundkomponenten einer modernen Herz-Lungen-Maschine sind Messgeräte zur Online-Gas- und Blutgasanalyse, eine fahrbare Konsole, ein verstellbares Mastsystem, Blutpumpen, Steuer- und Überwachungsgeräte, ein Anzeige- und Bedienpanel, ein elektronischer oder mechanischer Gasblender, ein Vakuumkontroler, ein Narkosegasverdampfer und ein elektronisches Dokumentationssystem. HLM-Geräte werden unter Berücksichtigung der Funktionalität, maximaler Zuverlässigkeit, sicherheitstechnischer und ergonomischen Aspekten, der Prämisse einer optimalen Benutzerführung und einer intuitiv begreifbaren Bedienung konstruiert und entwickelt. Das wesentliche konstruktive Unterscheidungsmerkmal von Herz-Lungen-Maschinen ist primär die modulare oder semimodulare Bauweise.

Frank Born, Christian Hagl

30. Mechanische Herzunterstützungssysteme

Beschrieben werden bewährte MCSS (Mechanical Circulatory Support Systems) mit Betonung auf heute verfügbare Systeme. Basierend auf den Erfahrungen des Deutschen Herzzentrum Berlin (DHZB), der Institution mit dem weltweit größten Systemspektrum und der höchsten Zahl von Patienten mit mittel- und langfristigen MCSS, werden Indikationen und spezielle Begleittherapien vorgestellt. Waren es zunächst in den 1980er-Jahren pulsatile pneumatische extrakorporale Systeme, gefolgt von elektromechanischen pulsatilen implantierbaren Ventricular Assist Devices der ersten Generation, so beherrschen heute die nichtpulsatilen implantierbaren Systeme der zweiten und dritten Generation den Markt für mechanische Herzunterstützung. Die Einsatzzahlen der pulsatilen Verdrängerpumpen gingen zugunsten der Systeme mit kontinuierlichem Fluss rapide zurück. Es scheint sicher zu sein, dass die Zukunft der mechanischen Herzunterstützung den Rotationsblutpumpen gehört. Die Systeme sind geräuschlos, werden weiter verkleinert, immer weniger invasiv implantierbar sein, neue fluiddynamische Designs und optimierte Blutkontaktoberflächen werden die Biokompatibilität noch weiter verbessern. Der heutige Stand der Technik und der medizinischen Erfahrungen erlaubt den Einsatz der mechanischen Herzunterstützungssysteme bei einer Vielzahl von Indikationen bis hin zum permanenten Ersatz der Herzfunktion mit vertretbaren Risiken und Einschränkungen der Lebensqualität.

Roland Hetzer, Friedrich Kaufmann, Eva Maria Delmo Walter

31. Einsatz von Stoßwellen in der Medizin

Im Jahr 1980 wurde der erste Nierensteinpatient mit einer extrakorporalen Stoßwellenlithotripsie (ESWL) minimal invasiv von seinem Steinleiden befreit. Nach den ersten Behandlungen von ca. 200 Patienten konnte 1983 das erste Seriengerät der Öffentlichkeit übergeben werden. Von der ursprünglich auf Nierensteine beschränkten Anwendung wurde das Verfahren auf Steine im gesamten Harntrakt sowie auf andere Gebiete kontinuierlich erweitert. Heute ist die extrakorporale Stoßwellentherapie (ESWT) zur Behandlung von Weichteilschmerzen, bei Plantarfasziitis und Epicondilytis humeri radialis zugelassen. In neuerer Zeit wird der Einsatz von Stoßwellen zur Anwendung biotechnischer Heilmittel mit aussichtsreichen Vorergebnissen erprobt. Auch Patienten mit Angina pectoris profitieren von Druckpulstherapien. Dieses Kapitel gibt einen detaillierten Überblick über die technischen Grundlagen der ESWL und der ESWT sowie die klinische Effizienz von Lithotriptoren inkl. Nebenwirkungen und Sicherheit.

Friedrich Ueberle

32. Hochfrequenzchirurgie

Hochfrequenzchirurgie (HF-Chirurgie) ist die dominierende Form der Elektrochirurgie. Hierunter versteht man den assistierenden Einsatz von elektrischer Energie in der Chirurgie zur thermisch induzierten Veränderung oder Zerstörung von Gewebezellen mit dem Ziel der Hämostase (Blutstillung), Gewebedurchtrennung oder -versiegelung. Die HF-Chirurgie ist ein unentbehrliches Handwerkszeug aller operativen Fachdisziplinen geworden, sei es im stationären, sei es im niedergelassenen Bereich. Ein wesentlicher Vorteil der hochfrequenzchirurgisch assistierten Gewebetrennung gegenüber herkömmlicher Schneidetechnik mit dem Skalpell oder der Schere ist, dass gleichzeitig mit dem Schnitt eine Blutungsstillung durch Verschluss der betroffenen Gefäße erfolgt. Weitere Vorteile liegen in der Verhütung der Keimverschleppung, mechanischen Gewebeschonung und der Möglichkeit des endoskopischen Einsatzes. Die derzeit verfügbaren automatisch geregelten HF-Chirurgiegeräte weisen einen sehr hohen Standard auf, sowohl im sicherheitstechnischen Bereich als auch bei der Gebrauchstauglichkeit (Usability).

Bernhard Hug, Reiner Haag

33. Medizinische Strahlentherapie

Röntgen legte 1895 mit seiner Entdeckung den Grundstein für die medizinische Strahlentherapie. Nachdem in der Strahlentherapie hauptsächlich mit Photonen für die Tiefentherapie und Elektronen für die Oberflächen- und Halbtiefentherapie bestrahlt wird, beschränkt sich dieses Kapitel auf diese Strahlenarten. Unter den Strahlungsnachweis- und Messverfahren hat die Ionisationsdosimetrie bis heute die größte Bedeutung. Bei einer perkutanen Therapie befindet sich die Strahlungsquelle außerhalb des Patientenkörpers, der bestrahlt werden soll, und die Strahlen dringen durch die Haut in den Körper ein. Bei einer Brachytherapie werden kleine Strahlungsquellen in jene Körperregion eingeführt, die bestrahlt werden soll. Bei der Radionuklidtherapie werden radioaktive Substanzen verabreicht, die sich bevorzugt in einem bestimmten Organ oder Körperteil anreichern. In der Strahlentherapie wird ionisierende Strahlung eingesetzt, die entweder aus radioaktiven Zerfallsprozessen resultiert oder aber durch die Beschleunigung geladener Teilchen erzeugt wird. Zur Beschleunigung geladener Teilchen werden neben Röntgenröhren verschiedene Technologien wie Linear- und Kreisbeschleuniger eingesetzt. Nachdem insbesondere Linearbeschleuniger und Afterloading-Geräte klinisch zur Strahlungserzeugung Verwendung finden, wird v. a. auf diese Technologien vertiefend eingegangen. Die Strahlentherapie verzeichnet eine rasante Entwicklung bei der Implementierung neuer Therapietechnologien, die meist auf einem Linearbeschleuniger aufbauen.

Peter H. Cossmann

Laboratorien

Frontmatter

34. Planung und Anforderungen von Laborflächen

Ein Laborgebäude wird erstellt, damit die darin arbeitenden Mitarbeiter einen möglichst großen Wirkungsgrad aus ihrer Arbeit erzielen. Dass gerade heute in vielen Laboratorien wirtschaftliches Arbeiten und geregelte Arbeitsabläufe die Ausnahme sind, liegt größtenteils an Fehleinschätzungen bereits in der Planungsphase. Dieses Kapitel gibt ein Überblick über die Grundlagen der Planung von Laborflächen, die zu beachtenden rechtlichen Auflagen und Vermeidung von Fehlplanungen, sodass neue, zukünftige Arbeitstechniken und Arbeitsabläufe bereits heute berücksichtigt werden können.

Klaus Söhngen

35. Einführung in die Laborpraxis

Sorgfältiges, gewissenhaftes und wohlüberlegtes Handeln und Verhalten im Labor dient nicht nur der Sicherheit, sondern auch der Qualität des wissenschaftlichen Arbeitens. Deshalb ist handlungsorientiertes Verantwortungsdenken gerade für das Arbeiten im Labor unverzichtbar. Dieses Kapitel gibt zum einen eine Übersicht über Sicherheitsregeln im Labor sowie für den Umgang mit Substanzen, zum anderen vermittelt es grundlegende Kenntnisse von wichtigen chemisch-physikalischen Verfahren und bestimmten Vorgängen in einem Labor, wie beispielsweise das Arbeiten mit Gasen und Flüssigkeiten.

Horst Bannwarth, Bruno P. Kremer

36. Hochsicherheitslabor

Das Planen, Bauen und Betreiben eines Hochsicherheitslabors muss sehr gut vorbereitet werden. Nutzer, spätere Anlagenbetreiber (Technik und Bau) und die Genehmigungsbehörde sollten rechtzeitig in das Verfahren eingebunden werden. Umfangreiche technische Kenntnisse, insbesondere das Zusammenspiel gewerksübergreifender Funktionen, sind notwendig. Dabei steht die Sicherheit an oberster Stelle. Dieses Kapitel gibt einen fundierten Überblick über die rechtlichen Grundlagen und Sicherheitsaspekte, die bei der Planung, der Errichtung und dem Betrieb von Hochsicherheitslaboren beachtet werden müssen.

Udo Josef Weber

37. Grundlagen und Verfahren der Massenspektrometrie

Die Massenspektrometrie ist eine Messmethode der instrumentellen Analytik. Das Grundprinzip der Massenspektrometrie besteht darin, Atome oder Moleküle zu ionisieren, sie dann nach ihrem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis zu trennen und mithilfe eines Detektors zu erfassen. Massenspektrometrie wird hauptsächlich zur Identifizierung und Strukturaufklärung organischer und anorganischer Verbindungen und in Verbindung mit chromatographischen Verfahren zur quantitativen Spurenanalytik verwendet. Dieses Kapitel gibt eine Übersicht über die Grundlagen dieser Technik und führt in die verschiedenen Verfahren ein.

Ludwig Gruber, Anita Gruner

38. Temperiergeräte

Kein klinisches Labor kommt ohne Temperiergeräte aus. In jedem medizinischen Fachgebiet werden Proben, Kulturen und Nährmedien für die spätere Analyse bzw. weiterführende Untersuchungen temperiert oder inkubiert. In diesem Kapitel wird im Einzelnen auf die Geräte mit einem breiten Anwendungsbereich wie Wasserbäder, Wärmeschränke, Brutschränke und Thermostate eingegangen. Darüber hinaus werden eine Reihe von Temperiergeräte für spezielle Anwendungsbereiche in der Therapie, der Diagnostik, der Desinfektion, der Aufbereitung sowie der Probenvorbereitung vorgestellt.

Ina Falkner

39. Mikrobiologische Sicherheitswerkbänke

Jede ordnungsgemäß betriebene mikrobiologische Sicherheitswerkbank (MSW) schützt die Beschäftigten und die Umwelt vor Bioaerosolen, die während des Arbeitsprozesses freigesetzt werden können. Zusätzlich können MSW je nach der Sicherheitsklasse Verschleppungsschutz (Verhinderung einer Kreuzkontamination) und Produktschutz gewährleisten. Dieses Kapitel gibt einen Überblick zu den rechtlichen Grundlagen für den Betrieb einer MSW und deren Funktionsweise und geht auf Sicherheitsmaßnahmen wie Desinfektion und Austausch von Filtern ein.

Hans-Jürgen Ulrich

Medizinische Informationsverarbeitung und Kommunikation

Frontmatter

40. Fusion von Medizintechnik und Informationstechnologie

Die Anforderungen, die an die Integration der Medizintechnik in die Informationstechnik des Krankenhauses gestellt werden, betreffen nicht nur die Technik und Organisation des Krankenhauses. Wird die Integration richtig angegangen, so ist dies für eine umfassende Vernetzung aus IT und Medizintechnik ein zukunftsorientierter und mittelfristig unumgänglicher Schritt in Richtung Zukunft, um Ressourcen richtig einzusetzen und konkurrenzfähig zu bleiben. Daten, die bisher nicht oder nur in geringem Umfang zwischen den Systemen austauschbar waren, werden zukünftig nicht mehr in einem proprietären Format, sondern als standardisiertes Format vorliegen. Die organisatorischen und technischen Aufgabenstellungen werden dazu führen, dass Sicherheitskonzepte und Ausfallszenarien an die neuen Gegebenheiten angepasst werden, sodass Sicherheitslücken aufgedeckt und Risiken minimiert werden. Mit der Anbindung der Medizingeräte wird es zu einer Verlagerung der Ressourcen und zu einer Kostenreduktion kommen. Damit wird eine Verbesserung der Behandlungsqualität erreicht.

Hajo Tanck

41. Kommunizierende medizinische Systeme und Netzwerke

Das Patientenmonitoring entwickelt sich mit hoher Komplexität zu verteilten Alarmsystemen mit netzwerkgestützter Software, Servern und IT-Netzwerken. Die Alarmierung der zunehmend ortsunabhängigen Anwender erfolgt immer häufiger durch mobile Kommunikationsgeräte über weite Entfernung. Diese Komplexität verteilter und komplexer Alarmsysteme über IT-Netzwerke führt zu Gefährdungen von Patienten, da häufig kein Risikomanagement vorhanden und die Zusammenarbeit von Medizintechnik und IT ebenfalls oft nicht gegeben ist. Der vorliegende Beitrag stellt die technischen Möglichkeiten verteilter Alarmsysteme dar und beschreibt die regulatorischen und normativen Anforderungen an die Alarmweiterleitung gemäß Medizinprodukte-Richtlinie und aktuellen technischen Standards (IEC-Normen).

Armin Gärtner

42. Krankenhausinformationssysteme: Ziele, Nutzen, Topologie, Auswahl

Krankenhausinformationssysteme sind ein entscheidender Faktor für ein erfolgreiches Management von Krankenhäusern. Das Nutzenpotenzial ist hoch, erschließt sich aber nur bei einem flächendeckenden Einsatz in allen Bereichen und an allen Arbeitsplätzen. Hinsichtlich der technischen Architektur besteht die Wahl zwischen dem Einsatz eines holistischen oder aber eines heterogenen, aus mehreren Systemen zusammengesetzten Gesamtsystems. Kritische Erfolgsfaktoren für die Einführung von Krankenhausinformationssystemen sind vielfältig. In diesem Kapitel nehmen daher die Aktivitäten der ausführlich beschriebenen Projektphasen einen besonderen Stellenwert ein. Werden die aufgeführten Aspekte ausreichend berücksichtigt, kann das so erfolgreich eingeführte Krankenhausinformationssystem einen wesentlichen Beitrag zum Unternehmenserfolg des Krankenhauses und zu sicheren, effektiven und auf dem neuesten Stand des Wissens durchgeführten Behandlungen leisten.

Peter Haas, Klaus Kuhn

43. Management und Befundung radiologischer Bilder

Picture Archiving and Communication Systems (PACS) und Radiologieinformationssysteme (RIS) sind etablierte Bausteine zur Optimierung von Arbeitsabläufen innerhalb einer radiologischen Abteilung. Die Integration von Bildnachverarbeitung bzw. Advanced Visualization in den Befundarbeitsablauf ist im Begriff, sowohl die radiologische Diagnostik als auch die gezielte Therapieplanung grundlegend zu verändern und ermöglicht beispielsweise, dass zunehmende Datenmengen effizient und mit hoher Qualität befundet werden können. Flexibler Zugriff auf Daten und deren Archivierung spielen eine immer größere Rolle und werden zunehmend von wirtschaftlichen Erwägungen beeinflusst. Dies führt zur wachsenden Popularität von Vendor Neutral Archives, die häufig in die gesamte klinische IT-Infrastruktur integriert sind. Aktuelle IT-Trends wie z. B. Cloud Computing oder Big Data eröffnen neue weitreichende Möglichkeiten, Kosten zu senken und Komplexität zu reduzieren.

Joachim Buck, Marc Lauterbach, Norbert Mükke, Alexander Schulz

44. Telemedizin am Beispiel aktiver Implantate

Die Telemedizin ist ein Bereich der Telematik, die es ermöglicht, diagnostische oder therapeutische Daten zwischen zwei Orten (räumliche Distanz) oder zeitlich versetzt (zeitliche Distanz) zu übertragen. Dies beinhaltet sowohl die bidirektionale Übertragungsstrecke zwischen Patient und Arzt als auch die Übertragungsstrecke zwischen zwei Ärzten. Hierzu werden die Informationen ohne materiellen Transport übertragen. In der technischen Umsetzung werden sowohl drahtgebundene als auch drahtlose Kommunikationskanäle genutzt. Die Möglichkeiten, medizinisch relevante Daten zu versenden, eröffnen weite Anwendungsfelder. Moderne aktive Implantate verfügen i. d. R. über eine drahtlose informationstechnische Anbindung an die Außenwelt. In den diesem Kapitel werden nach einem kurzen Überblick über den Einsatz der Telemedizin bei Operationen und Homecare-Anwendungen die Möglichkeiten der Telemedizin zur Ansteuerung aktiver Implantate betrachtet.

Klaus Peter Koch, Oliver Scholz

45. Medizinische Bildverarbeitung

Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik sind ohne digitale Bildverarbeitung nicht mehr denkbar. In modernen Krankenhäusern wurden neben den ohnehin digitalen Verfahren wie Computer- oder Magnetresonanztomographie bislang analoge Verfahren wie Endoskopie oder Filmröntgen durch digitale Sensoraufnahmen ersetzt. Ultraschalldaten werden mittlerweile als Film ebenso digital gespeichert. Große Dateien ersetzen also die früher zu Dokumentationszwecken erstellten Ausdrucke. Die Medizinische Bildverarbeitung umfasst alle Modifikationen dieser Digitaldaten. Dieses Kapitel gibt eine Einführung in die Methoden der Medizinischen Bildverarbeitung. Nach grundlegenden Vorbemerkungen zur Terminologie wird die Bildbearbeitung behandelt, insoweit dies zum Verständnis dieses Kapitels nötig ist. Anschließend werden die Kernschritte der Bildauswertung Merkmalsextraktion, Segmentierung, Klassifikation, Vermessung und Interpretation in eigenen Abschnitten vorgestellt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Segmentierung medizinischer Bilder. Es werden die wichtigsten Aspekte medizinischer Datenvisualisierung skizziert sowie ein kurzer Abriss der Bildspeicherung und des Bilddatenmanagements gegeben. Abschließend geht das Kapitel auf vergangene, gegenwärtige und künftige Herausforderungen an die Medizinische Bildverarbeitung ein.

Thomas Deserno (geb. Lehmann)

46. Virtuelle Realität in der Medizin

Die Virtuelle Realität erlebt heutzutage eine noch nie dagewesene Popularität. Was in den 1980er- und 1990er-Jahren Forschungsinstitutionen und Universitäten vorbehalten war, ist mittlerweile im Massenmarkt angekommen. Bereits vor vielen Jahren hat die Virtuelle Realität Einzug in der Medizin erhalten. Rasante Entwicklungen in der Gerätetechnologie sowie bei den Prozessorarchitekturen haben zu einer zunehmend technologiebasierten Medizin geführt. Speziell auf dem Gebiet der Chirurgie wurden neue Möglichkeiten und ein Mehrwert gesehen. In diesem Kapitel wird ein kleiner Überblick gegeben werden, auf welche Weise Virtuelle Realität speziell in der medizinischen Ausbildung und Simulation zum Einsatz kommt.

Wolfgang Müller-Wittig

47. Technologiegestütztes Lehren und Lernen in der Medizin

„Technologiegestütztes Lehren und Lernen“ bzw. „Technology-enhanced Learning“ stehen heute als Oberbegriffe für das digitale Lehren und Lernen, da durch den rasanten technischen Fortschritt der letzten Jahre neben klassischen Computern verschiedene weitere Gerätetypen wie z. B. Smartphones, Tablets oder auch 3D-Drucker in der Lehre eingesetzt werden. Von „Web-Based Training“ (WBT) wird gesprochen, wenn die Anwendungen auf Internettechnologien basieren und über das Internet genutzt werden können und zwar unabhängig vom eingesetzten Gerätetyp. Darüber hinaus wird weiterhin der Oberbegriff E-Learning verwendet. In diesem Kapitel wird vor dem Hintergrund der historischen Entwicklung und von Reformansätzen im Medizinstudium und in der medizinischen Weiter- und Fortbildung ein Überblick über relevante Aspekte des technologiegestützten Lehrens und Lernens in der Medizin gegeben und insbesondere die Frage nach der curricularen Integration und Nachhaltigkeit der Ansätze diskutiert.

Martin Haag, Martin Fischer

48. OP-Planung und OP-Unterstützung

Während eines operativen Eingriffs ist von vielen beteiligten Akteuren ein Zugriff auf heterogene Patientendaten notwendig. Mit einer digitalen Infrastruktur, wie sie beispielsweise die elektronische Patientenakte bietet, können die Abläufe und Entscheidungen rund um verschiedene Interventionen nachhaltig unterstützt werden. Die Herausforderungen für die Informationsverarbeitung sind hierbei nicht nur technischer Natur. Eine Zusammenführung der jeweils relevanten Daten und eine ergonomische Präsentation und Interaktion sind Voraussetzung für Akzeptanz und gewinnbringende Nutzung. Die Integration der verfügbaren Informationen auf diagnostischer, therapeutischer und organisatorischer Ebene sollen letztlich dem Patient dienen, der von verdichteten Abläufen in Hinsicht auf ein effizientes und schonendes Vorgehen profitiert. Für die nötige Interoperabilität der technischen Komponenten kann die Verbreitung der bildgestützten Chirurgie durch eine flächendeckende Unterstützung von Standards und Schnittstellen als Vorbild dienen, z. B. im Hinblick auf zugeschnittene Erweiterungen von DICOM, IHE-Profilen und der EPA. In diesem Kapitel werden die vor dem operativen Eingriff stattfindende Informationsverarbeitung sowie die intraoperative Informationsverarbeitung beleuchtet, jeweils unterteilt nach unterschiedlichen Datenmodalitäten.

Hartmut Dickhaus, Roland Metzner

49. Aktueller Stand und Entwicklung robotergestützter Chirurgie

Unter dem Begriff Chirurgieroboter werden im Allgemeinen Systeme mit direktem interventionellen Kontakt zu Patienten zusammengefasst, nicht nur programmgesteuerte Systeme, sondern auch Telemanipulatoren. Für nahezu alle relevanten Chirurgieszenarien sind zumindest prototypische Systeme entwickelt worden. In diesem Kapitel werden beispielhaft marktrelevante Systeme vorgestellt und ihren unterschiedlichen Anwendungsfeldern zugeordnet, insbesondere der robotergestützten minimal invasiven Chirurgie, Assistenzsystemen zum Führen von Kamera und Instrumenten sowie der Orthochirurgie.

Bernhard Kübler, Ulrich Seibold

50. Datenmanagement für Medizinproduktestudien

In diesem Kapitel werden die gesetzlich vorgeschriebene Vorgehensweise zur klinischen Prüfung von Medizinprodukten sowie einzelne IT-Komponenten zur Unterstützung des Datenmanagements in klinischen Studien beschrieben. Es wird verdeutlicht, dass die IT-Systeme geeignet miteinander zu koppeln sind, um ihrer Aufgabe effizient gerecht zu werden, hierzu aber – im Gegensatz zur Routine der Patientenversorgung – keine geeigneten Schnittstellen etabliert sind. Das Ziel aller Informationssysteme wird über die 5R-Regel definiert: Die richtige Information zur richtigen Zeit am richtigen Ort der richtigen Person in der richtigen Form zur Verfügung zu stellen. Dies ist derzeit in der klinischen Forschung noch nicht erreicht und wird daher auch in Zukunft für Medizinproduktestudien wichtig bleiben.

Daniel Haak, Verena Deserno, Thomas Deserno (geb.Lehmann)

Spezialthemen

Frontmatter

51. Operationstischsysteme

Das zentrale Element eines jeden Operationssaals bildet der Operationstischtisch. Überall dort, wo operative Eingriffe vorgenommen werden, sind OP-Tische unentbehrlich. Dementsprechend breit ist deren Palette, die vom einfachen mobilen OP-Tisch bis hin zu OP-Tischsystemen mit diversen Spezial-OP-Lagerflächen reicht. Die modernen OP-Tischsysteme zeichnen sich dadurch aus, dass sie durch ihre eingriffsbezogenen Lagerflächen zum einen den speziellen Anforderungen der einzelnen chirurgischen Disziplinen in Bezug auf optimale Lagerung des Patienten und bestmöglichen Zugang zum Operationsfeld gerecht werden und insofern durchaus mitentscheidend für den Erfolg des chirurgischen Eingriffs sind, zum anderen aber auch den technischen Anforderungen an Röntgentauglichkeit, Stabilität und Hygiene entsprechen. Diese Kapitel gibt einen Überblick über die Technik, Funktionsweise, Pflege und Wartung von Operationstischsystemen und geht auf die Patientenlagerung und die damit verbundene Vermeidung von Lagerungsschäden sowie auf sicherheitstechnische Vorschriften ein.

Bernhard Kulik

52. Hybrid-Operationsräume

Manche operativen Eingriffe sind erst durch die erweiterten Möglichkeiten intraoperativer Bildgebungsverfahren durchführbar. Es werden heute Operationen unter der Kontrolle bzw. dem Einsatz von Computertomografen, Magnetresonanztomographen und Angiografieanlagen in Hybrid-Operationsräumen durchgeführt. In diesem Kapitel werden nach den Anwendungsgebieten für Hybrid-OPs die auf dem Markt befindlichen Systeme mit den Gerätetypen und Raumkonzepten inklusive ihres Raumbedarf vorgestellt. Da in der Praxis der Hybrid-OP mit Angiografieanlage eine besondere Bedeutung hat, ist diesem System ein eigener Abschnitt gewidmet.

Clemens Bulitta, Lüder F. Clausdorff

53. Medizinische Gasversorgungssysteme

Gaseanwendungen spielen eine zentrale Rolle im Krankenhaus. Sie müssen daher ständig sicher und zuverlässig zur Verfügung stehen. Es handelt sich dabei um die Gase Sauerstoff, Lachgas, medizinische Atemluft und Kohlendioxid. Die Spezifikationen für diese Arzneimittel und deren Prüfmethoden sind im Europäischen Arzneibuch festgelegt. Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die bestehenden Normen, wobei insbesondere auf die Herstellung, Konstruktion und Materialien sowie auf Wartung, Reparatur und Kennzeichnung eines Gasversorgungssystems eingegangen wird. Des Weiteren berücksichtigt der Artikel Fragen der Versorgung einschließlich der Notversorgung, die analytische Überprüfung der Gasqualität inklusive der mikrobiologischen Kontamination.

Peter Neu

54. Chirurgische Scheren: Evolution bis zur Multifunktion

Die Schere ist nach wie vor ein unentbehrliches Handwerkszeug aller operativen Fachdisziplinen. Die Anwendung der Schere ist extrem einfach, der Nutzen sehr gut und vor allem vielfältig und beinahe unbegrenzt. Sowohl beim Zertrennen und Präparieren von Gewebe als auch beim Abschneiden eines Fadens oder anderer Hilfsmittel gibt es fast keine bessere universelle Alternative. Trotz des einfachen Handlings sind die Anforderungen des Chirurgen oder der Krankenschwester extrem hoch und komplex und sehr unterschiedlich in den Variationen. Dies hat dazu geführt, dass es über 2000 verschiedene Scherenvarianten gibt. Dieses Kapitel gibt nach einer geschichtlichen Einführung einen Überblick über die wichtigsten Scheren. Darüber hinaus werden Handhabung und Pflege, Sterilisation und Verpackung beschrieben. Abschließend gibt das Kapitel einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen.

Reiner Haag

Backmatter

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