Olaf Brinkmann:

Der hrw-Podcast der Wissenschaft. In dieser Folge Induktionstomografie. Riesenschritt für Medizin und Sicherheit.

Olaf Brinkmann:

Wie die neue Technik funktioniert und was sie leisten kann mit Prof. Dr. Andreas Sauer.

Olaf Brinkmann:

Ein herzliches Hallo, hier sind wir wieder mit dem hrw-Podcast der Wissenschaft. Heute hört ihr bereits unsere achte Folge und ich muss sagen, ich habe ein Thema im Gepäck, das mich wirklich begeistert.

Olaf Brinkmann:

Denn wenn die Technik funktioniert, um die es hier heute geht, dann wird uns künftig bei einem Schlaganfall noch viel besser geholfen. Und am Flughafen oder beim Stadionbesuch wird es auch sicherer. Neugierig? Wir sprechen heute über Induktionstomografie.

Olaf Brinkmann:

Zu Gast habe ich Herrn Prof. Dr. Andreas Sauer. Er erzählt uns gleich, wie sein Team und er den Menschen künftig besser helfen wollen beziehungsweise wie sie für mehr Sicherheit sorgen wollen.

Olaf Brinkmann:

Jetzt sage ich aber erst mal freundlich hallo, Herr Prof. Dr. Sauer. Schön, dass Sie da sind.

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Ja, hallo Herr Brinkmann.

Olaf Brinkmann:

Herr Sauer, bevor wir loslegen, erst mal die Frage, wollen wir Sie sagen oder du?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Von mir aus gerne du.

Olaf Brinkmann:

Okay, Andreas, ich bin der Olaf. Andreas, du arbeitest an der hrw am Institut Naturwissenschaften.

Olaf Brinkmann:

Kannst du mir mal mit einfachen Worten und kurz erklären, was ist dein Lehrgebiet, was bringst du deinen Studierenden bei?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Ja, mein Lehrgebiet ist Mathematik und in der Regel unterrichte ich Ingenieure, die natürlich in ihrer Ausbildung Mathematik brauchen. Aber es gibt auch andere Bereiche, zum Beispiel Wirtschaftswissenschaftler oder Informatiker. Aber in der Regel sind es bei mir Ingenieure.

Olaf Brinkmann:

Mathe war in der Schule ja gar nicht meins. Bei dir war das anders, aber Professor stand jetzt doch bestimmt nicht auf deiner Berufswunschliste als Schüler, oder?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Das ist absolut richtig. Aber als junges Kind hat es mich sehr zur Wissenschaft hingezogen. Ich kann mich erinnern, dass ich schon mit sieben oder acht Geologe werden wollte und dann später Astronom. Das verlor sich dann so ein bisschen in der Pubertät und kam dann eigentlich erst nach dem Abitur wieder so richtig zurück.

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Ich habe zum Beispiel keinen Mathematikleistungskurs gehabt und habe da auch keine fantastischen Noten in Mathematik abgeliefert, weil ich einfach auch andere Interessen hatte. Aber dann irgendwann hat es Klick gemacht und ich habe mich für Mathematik entschieden. Und dann allerdings recht bald kam auch der Berufswunsch Professor. Recht bald im Studium hatte ich dann doch den Gedanken, Professor wäre schon wirklich eine coole Sache. Und ja, so ist es ja auch gekommen.

Olaf Brinkmann:

Du kennst unseren Podcast ja bereits ein bisschen und weißt, wir haben immer das Tool Drei Fragen an. Damit können unsere Hörer dich noch ein bisschen besser kennenlernen.

Olaf Brinkmann:

Ich stelle dir jetzt diese drei Fragen. Du antwortest einfach immer ganz schnell, was dir spontan einfällt. Erste Frage. Was lief im Fernsehen, als du Kind warst?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Vicky und die starken Männer.

Olaf Brinkmann:

Welche Art Menschen magst du am liebsten?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Ich würde sagen, ehrliche Menschen.

Olaf Brinkmann:

Dritte Frage. Wessen Job würdest du gerne mal für eine Woche übernehmen?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Ich wäre gern für eine Woche Bundeskanzler.

Olaf Brinkmann:

Okay, aber nur für eine Woche. Andreas, lass uns durchstarten.

Olaf Brinkmann:

Unsere Hörerinnen und Hörer sind sicher schon gespannt, woran du arbeitest. Ich habe es schon gesagt, es geht um Induktionstomografie. Laien wie ich können sich da jetzt nicht so viel vorstellen.

Olaf Brinkmann:

Wir kennen das Röntgen, wir kennen das MRT, weil mal der Rücken gezwickt hat oder wir einen Unfall hatten. Wie funktioniert eure Technik? Kannst du das mal ganz einfach erklären, damit auch ich das verstehe?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Also wir erzeugen über Strom ein elektrisches Feld im Raum. Das heißt, überall in der Nähe von diesem Gerät, durch das Strom fließt, gibt es dann ein elektrisches Feld.

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Und wenn man in dieses elektrische Feld Gegenstände hält, die Strom leiten können, dann entstehen in diesen Gegenständen kleine Ströme. Und die wiederum kann man messen. Das ist nicht leicht, das ist sogar sehr schwer, handwerklich gesehen. Aber die kann man messen und aufgrund dieser Ströme kann man dann zurückschließen, um was für ein Objekt es sich handelt. Das ist so ganz grob die Funktionsweise erklärt.

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Wenn man zum Beispiel einen Menschen jetzt in dieses elektrische Feld hineinstellt oder hindurchfährt, um genauer zu sein, dann fließen in dem Körper tatsächlich Ströme, kleine, geringe Ströme, völlig ungefährliche natürlich. Und diese Ströme werden dann über Empfängerspulen wahrgenommen. Daraus entsteht ein Signal. Und die Kunst ist eben, aus diesem Signal zurückzurechnen, wie der Körper aufgebaut ist, sprich wie die Leitfähigkeit von dem Körper an den unterschiedlichen Stellen ist.

Olaf Brinkmann:

Merkt man das? Merkt man diese Ströme oder merke ich davon gar nichts?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Davon merkt man nichts. Das sind ganz geringe Feldstärken, völlig unbemerkbar.

Olaf Brinkmann:

Und ihr entwickelt diese Technik ja im Projekt Indigo M weiter. Indigo steht für Induktionstomografie für Industrie, Gesundheitswesen und Objekterkennung. Und das M am Ende steht für Mathematics. Mathematik spielt eine große Rolle.

Olaf Brinkmann:

Was ist euer Ziel? Wo wollt ihr hin?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Ja, Indigo M ist aktuell ein relativ umfangreich gefördertes Projekt, das wir betreiben. Es ist der Oberbegriff, ist aber ein Nachfolgeprojekt vom Projekt Indigo, das auch noch ohne Mathematiker ausgekommen ist sozusagen.

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Das Ziel ist, diese Technik vielleicht doch irgendwann zu einer richtigen Marktreife zu bringen. Es wird schon lange an dieser Technik, an diesem Prinzip geforscht, Jahrzehnte schon. Aber die Funktionsweise ist noch nicht so gut und so schnell, dass man das wirklich tauglich hat für den Massenbetrieb.

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Und wir versuchen, Schritte in diese Richtung zu unternehmen, indem wir die relativ schwierige Theorie, die dahinter steckt, besser zu durchdringen. Oder einen Schritt vorwärts zu machen, um Geschwindigkeit in die Sache hineinzubringen, dass also die Generierung des Bildes in akzeptabler Geschwindigkeit abläuft. Und dafür ist viel Mathematik nötig.

Olaf Brinkmann:

Akzeptable Zeit. Was ist da euer Ziel? Wenn ich jetzt weiß, beim MRT kann das schon mal eine halbe Stunde bis dreiviertel Stunde dauern.

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Nein, das könnten wir jetzt schon. Allerdings schaffen wir nicht die Auflösung, die das MRT schafft. Und vermutlich werden wir die auch nie schaffen. Das ist auch nicht das Ziel von dieser Art von Tomografie. Die ist viel gröber, sozusagen pixelliger.

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Unsere Messung läuft sowieso schon in Sekunden ab. Aber die Generierung des Bildes im Nachhinein braucht im Moment Minuten. Das ist so die Größenordnung. Wenn man entsprechende Hardware nehmen würde, würde man das natürlich weiter beschleunigen können. Aber wir versuchen, einen grundsätzlichen Schritt in der Mathematik und in den Algorithmen zu finden, sodass das Bild vielleicht dann in wenigen Sekunden aufgebaut ist. Das wäre das Ziel.

Olaf Brinkmann:

Welche Rolle spielt bei dem Ganzen jetzt die Mathematik?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Die Signale, die gemessen werden von den Detektorspulen, das sind einfach nur Kurven, die optisch mit dem Körper selbst gar nichts zu tun haben. Man muss große Gleichungssysteme lösen, also rückwärts rechnen. Die verschiedenen Bildpunkte bestimmen im Sinne ihrer Leitfähigkeit. Das sind Tausende von Punkten.

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Und dann kann man sich über dieses Rückwärtsrechnen ein Bild von diesem Körper verschaffen. Wenn man das genau erklären würde, würde das tief in die Elektrodynamik führen, also voll in die Physik.

Olaf Brinkmann:

Wenn ihr jetzt eine Aufnahme einer Lunge macht, was sieht man denn da am Bildschirm?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Dann würde sich ein Klötzchenbild ergeben. Die unterschiedlichen Leitfähigkeiten würden unterschiedlich eingefärbt. Ein Hohlraum mit Luft ist praktisch überhaupt nicht leitfähig und würde entsprechend eingefärbt werden, eine hohe Leitfähigkeit eben anders.

Olaf Brinkmann:

Warum braucht es denn noch eine Technik neben Röntgen, MRT und Ultraschall?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Die Vorteile sind, dass es vollkommen berührungslos ist und dass die Messung innerhalb von Sekunden abläuft. Beim MRT dauert es oft 20 Minuten oder eine halbe Stunde, bis die Messung fertig ist. Das würde bei MIT in Sekunden passieren.

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Man könnte bekleidet bleiben. Man braucht keine spezielle Umgebung mit riesigen Magnetfeldern. Es ist völlig ungefährlich, auch wenn Metallgegenstände in der Nähe sind. Und ein großer Vorteil ist, dass die Maschine sehr kostengünstig ist im Vergleich zu MRT-Geräten.

Olaf Brinkmann:

Wie genau sieht denn das Gerät aus?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Zurzeit ist es eine Wand, auf der senkrecht Leiterbahnen aufgebracht sind. In denen fließt der Strom. Dann gibt es noch Detektorspulen, die aufgehängt oder aufgestellt sind. Mehr ist da im Moment nicht zu sehen.

Olaf Brinkmann:

Ihr wollt zum Beispiel Schlaganfallpatienten schon im Krankenwagen besser helfen. Wie?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Das sind Ideen, die wir noch nicht konkret umsetzen. Das Gerät müsste kleiner sein. Die Idee ist, festzustellen, um welche Art von Schlaganfall es sich handelt. Mit oder ohne Blutung. Das könnte man erkennen, ohne scharfe Details zu sehen.

Olaf Brinkmann:

Auch im Bereich Sicherheit wäre das Ganze ein Thema. Flughafen oder Stadionbesuch.

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Körperscanner können nur die Oberfläche detektieren. Sie können nicht ins Körperinnere schauen. Wenn jemand etwas verschluckt hat, erkennen sie das nicht. Da erhoffen wir uns, dass unsere Technik ergänzen oder ablösen kann.

Olaf Brinkmann:

Stichwort Geld. Wie finanziert sich euer Forschungsprojekt?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Das Projekt wird aktuell vom Land gefördert. Das Programm heißt FFHAW, Fokus Forschung Hochschulen für angewandte Wissenschaften. Wir haben einen Antrag gestellt und den Zuschlag bekommen. Gefördert werden für zwei Jahre etwa 1,5 Mitarbeiterstellen.

Olaf Brinkmann:

Jetzt haben wir so viel über die Arbeit gesprochen. Ich würde vorschlagen, wir spielen noch etwas. Hast du Lust?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Okay.

Olaf Brinkmann:

Ich habe Hast du schon mal dabei. Hast du schon mal unter freiem Himmel geschlafen?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Ja. In Urlauben in Spanien habe ich auf der Terrasse geschlafen, am Strand.

Olaf Brinkmann:

Hast du dich schon mal verwählt und dann einfach aufgelegt?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Ja, als junger Mensch bestimmt.

Olaf Brinkmann:

Hast du schon mal die Hauptrolle in einem Theaterstück gespielt?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Ich habe Theater gespielt und auch größere Rollen. Aber eine ausdrückliche Hauptrolle würde ich nicht sagen.

Olaf Brinkmann:

Andreas, jetzt möchte ich gerne noch wissen, wie es ist, an der HRW zu arbeiten.

Olaf Brinkmann:

Lehren an der HRW ist?

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Schön. Wie überhaupt Lehren an einer Hochschule. Es ist der beste Job für mich.

Olaf Brinkmann:

Das magst du persönlich an der HRW besonders.

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Sie ist jung, offen, dynamisch. Es ist ein junges Kollegium mit vielen jungen Mitarbeitern. Da passiert richtig was. Sehr ambitioniert.

Olaf Brinkmann:

Andreas, wir sind am Ende. Ganz lieben Dank, dass du mir von deiner Arbeit erzählt hast.

Prof. Dr. Andreas Sauer:
Ja, gerne.

Olaf Brinkmann:

In der nächsten Folge geht es weiter. Dann habe ich Professor Dr. Christoph Kesselmanns aus dem HRW-Institut Maschinenbau zu Gast. Er erklärt uns, was ein Sportwagen und eine Sauerkrautabfüllanlage gemeinsam haben.

Olaf Brinkmann:

Arbeiten wie diese vorzustellen, ist auch eines der Ziele des HRW-Fördervereins. Deshalb unterstützt er unsere Podcast-Produktion.

Olaf Brinkmann:

Wenn euch unser Podcast gefällt, dann unterstützt uns. Teilt die neue Folge mit Kommilitonen, Kollegen, Freunden oder der Familie. Alle, die sich für spannende Forschung interessieren.

Olaf Brinkmann:

Ganz lieben Dank. Bis zum nächsten Mal. Habt eine gute Zeit. Euer Olaf.