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Forschung

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Modelbasierte Automation und Integration

Die rasanten Entwicklungen von Informations- und Kommunikationstechnologien in der Medizintechnik verändern wesentlich die Anforderungen an den chirurgischen Arbeitsplatz von heute. Das Forschungsfeld Modellbasierte Automation und Integration umfasst die Entwicklung eines „intelligenten“ Operationssaales, in dem eine auf die Bedürfnisse der Chirurgen angepasste Technik zum Einsatz kommt, die durch Kompatibilität der Systeme untereinander effektiv genutzt werden kann. Ziel dieses integrierten Arbeitsplatzes ist die qualitative und quantitative Verbesserung von Operationsverläufen durch Entlastung von nichtproduktiven Nebenarbeiten und die Erhöhung der Patientensicherheit durch chirurgisches Workflowmanagement.

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Digitales Patienten- und Prozessmodell

Die wachsende Anzahl medizinischer Untersuchungsmöglichkeiten und Therapieformen für komplexe Krankheiten erfordert patientenspezifischere Therapieentscheidungen und Therapieprozesse, welche die Chance auf ein besseres klinisches Outcome erhöhen. Dies wird beträchtlich erschwert durch die Menge und Vielfalt an erhobenen Patientendaten und deren fragmentierter Speicherung und durch die Vielfalt an verfügbaren Therapieoptionen. Das Forschungsfeld Digitales Patienten- und Prozessmodell adressiert diese Probleme durch die Modellierung therapeutischer Entscheidungsprozesse und die Entwicklung von Entscheidungsunterstützungssystemen, patientenspezifischen Therapieprozessmodellen, Methoden zur Extraktion und Strukturierung relevanter Informationen aus Patientenakten und standardisierten Informationsmodellen.

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Multimodale Intraoperative Bildgebung

Die Forschungsgruppe beschäftigt sich mit der Entwicklung von nichtinvasiven bildgebungsbasierten Assistenzsystemen für chirurgische Anwendungen. Im Fokus stehen die Ultraschall-Bildgebung zur Unterstützung von Hirntumoroperationen, die Infrarot-Thermographie zur Planung von Hauttransplantat-Verpflanzungen und die Hyperspektral-Bildgebung zum Monitoring des Patientenzustandes und zur Erkennung von anatomischen Strukturen in der Viszeral-Chirurgie. Neben dem Einsatz, der klinischen Auswertung und Verbesserung der Bildgebungsgeräte für den Operationssaal werden innovative und spezifische Algorithmen zur Unterstützung der Interpretation und Analyse der Bilddaten entwickelt und in enger Zusammenarbeit mit klinischen Partnern ausgewertet.

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Computerassistierte Bildgestützte Interventionen

Das Forschungsfeld Computerassistierte Bildgestützte Interventionen beschäftigt sich mit neuen bildgesteuerten Verfahren und therapeutischen Assistenzsystemen im nichtinvasiven Bereich. Im Mittelpunkt steht der Einsatz von fokussiertem Ultraschall (FUS) unter Führung von Magnetresonanztherapie (MRgFUS). In präklinischen und klinischen Studien werden die Anwendungen auf verschiedene Organe untersucht. Weiterhin wird zu Einsätzen mit Roboter-assistiertem MRgFUS sowie interventionellen Techniken im PET-MRT geforscht. Ein weiteres Arbeitsgebiet ist die gezielte Arzneimittelabgabe und Strahlentherapie über In-vitro-Zellkulturen sowie die Untersuchung der kombinierten Anwendung von Strahlentherapie und FUS bei Krebserkrankungen (Meta-ZIK SonoRay).

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Life Support Systems

Im Forschungsbereich Lebenserhaltungssysteme (LSS) werden innovative, nicht-invasive Verfahren zur Diagnose und Verlaufskontrolle von Lungenschädigungen und zukünftig weiteren Organfunktionsstörungen erforscht. Aktueller Schwerpunkt ist die Weiterentwicklung der Elektrischen Impedanz-Tomographie (EIT) zur patienten-spezifischen Visualisierung der Lungenfunktion mit Fokus auf Praktikabilität im inner- und außerklinischen Notfalleinsatz. Außerdem befasst sich die Arbeitsgruppe mit der quantitativen Analyse von CT-Scans zur numerischen Einschätzung von Störungen der Lungenbelüftung, die über die visuelle Auswertung der CT-Schichtbilder hinausgeht. Eine Kooperation mit Medizintechnik-Herstellern ermöglicht eine Überführung der Forschungsergebnisse in klinische Medizinprodukte.

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