Forschung

Digital Health getriebene Therapiesysteme

ACMIT legt unter verstärkter Berücksichtigung chirurgischer Daten den Schwerpunkt auf die Entwicklung neuer Technologien für minimal- und mikroinvasive Verfahren – das Ziel sind „Digital Health getriebene Therapiesysteme“.

Aus technischer und „prozeduraler“ Sicht deckt die Forschung und Entwicklung von ACMIT die gesamte Kette von Aktivitäten von der fortschrittlichen Planung der Therapie bis hin zur Durchführung der Therapie mit intelligenten Werkzeugen (z. B. mit in-situ Monitoring der Therapie, erweiterte Kontrolle des Therapieprozesses) und Führung dieser Werkzeuge (z. B. mittels medizinischer Robotersysteme oder Navigationstechnologie) bis hin zu Aspekten bezüglich Anwenderseite (z. B. Workflow-Unterstützung) und sogar darüber hinaus (z. B. Einrichtung einer chirurgischen Wissensbasis für eine globalere Weiterentwicklung chirurgischer Verfahren). Um die Kette der translationalen Forschung und Entwicklung zu vervollständigen, umfasst die Arbeit von ACMIT auch die Bewertung dieser neuen Technologien in realistischer klinischer Umgebung, die auch den erhöhten Anforderungen der EU-Medizinprodukteverordnung (MDR) berücksichtigt. Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten von ACMIT sind in drei Forschungsbereiche gegliedert. Der Forschungsumfang wurde in eine "Sense – Plan – Act"-Struktur gegliedert.

Ihr Ansprechpartner

Gernot Kronreif

Dipl.-Ing. Dr.techn. 

Chief Scientific Officer

+43 2622 22859 0
gernot.kronreif@acmit.at

AUTONOMIE IN DER CHIRURGIE

Autonomie in der Chirurgie

Dieser Forschungsbereich befasst sich mit Werkzeugen und Methoden zur Durchführung von Behandlungen, d. h. die Umsetzung geplanter Maßnahmen in Maßnahmen - einschließlich Methoden zur Anpassung geplanter Maßnahmen auf der Grundlage der tatsächlichen Situation. Im Kontrollschema eines Therapieprozesses deckt dieser Bereich die „handelnde“ Phase ab.

Das Forschungsthema „Intelligente Werkzeuge und Instrumente“ befasst sich mit einigen der wichtigsten Punkte zur Verbesserung modernster Minimalinvasive Chirurgie (MIC)- Verfahren. Basierend auf dem bestehenden Konzept für steuerbare Stiletts und Trokare werden Werkzeuge für konkrete Anwendungen entwickelt und klinisch getestet. Die Aktivitäten im Bereich Werkzeugdesign beziehen sich auch auf die Integration der im Forschungsbereich „Sensorsysteme für Diagnose und Therapie“ entwickelten Sensoren in chirurgische Werkzeuge zur Echtzeit in-vivo Therapieüberwachung. Vervollständigt wird das Spektrum der Aktivitäten in Bezug auf „intelligente Werkzeuge“ durch die Untersuchung neuer chirurgischer Zugangssysteme. Darüber hinaus werden neue Anwendungsmöglichkeiten für unsere bestehende Robotertechnologie sowie Konzepte für kognitive chirurgische Systeme untersucht. Dabei werden insbesondere Aspekte der autonomen Aufgabenausführung sowie kollaborative Mensch / Roboter-Setups im Hinblick auf konkrete klinische Anwendungsfälle analysiert.

Das Forschungsthema „Informationsbasierte Therapie“ zielt darauf ab, Konzepte für eine datenbasierte Behandlung zu untersuchen. Es werden neue Methoden für die chirurgische Navigation entwickelt, darunter eine effiziente und genaue Registrierung, Weichteilnavigation und Navigation auf der Basis von Echtzeit Bildgebung. Darüber hinaus befassen wir uns mit der Behandlungsoptimierung auf Basis von Sensordaten im lokalen Kontext sowie global durch die Berücksichtigung von Methoden aus den Bereichen "Surgical IoT" und "Surgical Data Science".

Ihr Ansprechpartner

Gernot Kronreif

Dipl.-Ing. Dr.techn. 

Autonomy in Surgery

+43 2622 22859 0
gernot.kronreif@acmit.at

SENSORSYSTEME

Sensorsysteme für Diagnose und Therapie

Dieser Forschungsbereich beschäftigt sich hauptsächlich mit der Entwicklung neuartiger Sensortechnologie für die Therapieüberwachung und deckt die "Sensing"-Phase im Kontrollschema eines Therapieprozesses ab.

Hauptthemen sind „Hochentwickelte Sensorsysteme“ und „Verbesserung der Sehqualität“.

“Hochentwickelte Sensorsysteme“ zielen darauf ab, intraoperativ Feedback an den Chirurgen zu geben. Das geschieht durch system-/instrumentenintegrierte Sensorkomponenten. Dieses Echtzeit-Feedback über das behandelte Gewebe kann die Intervention signifikant verbessern oder direkt diagnostische Ergebnisse liefern. Geplant ist unter anderem die Entwicklung miniaturisierter Sensorkomponenten zur Integration in Instrumente für die minimalinvasive Chirurgie (z.B. nadelbasierte Werkzeuge mit Sensorik). Zusammen mit der Sensordatenerfassung und Signalanalyse bilden diese Themen die Forschungsschwerpunkte. Ein weiterer Teil der Aktivitäten betrifft sensorbasierte Systeme und Werkzeuge, die nicht direkt an chirurgischen Eingriffen beteiligt sind. Diese Aufgaben sind für Point-of-Care-Anwendungen, die in den Bereichen Prävention und häusliche Pflegeüberwachung angesiedelt sind. Ziel ist patientenindividuelle Daten für Diagnose und therapiebezogene Entscheidungen zur Verfügung zu stellen.

Basierend auf unserem Know-how im Bereich Optikdesign in Kombination mit Simulationswerkzeugen befasst sich das Thema „Verbesserung der Sehqualität“ mit der Entwicklung optischer Elemente unter dem Begriff „Qualität des Sehens“. Der Schwerpunkt der Aktivitäten liegt in der Augenheilkunde, insbesondere Optikdesign-Konzepte für Intraokularlinsen (IOLs) in Kombination mit Methoden/Werkzeugen zur Bewertung der subjektiven Sehqualität und der Patientenzufriedenheit. Multifokale und erweiterte Tiefenschärfe-IOLs ermöglichen einerseits die Erfüllung individueller Patientenwünsche in der Kataraktchirurgie, erfordern andererseits aber auch eine verbesserte Patientenunterstützung bzw. -führung, die im klinischen Workflow durch geeignete Werkzeuge unterstützt werden muss. Daher gehören das Linsendesign für Kapselsack-IOLs sowie ergänzende Linsenplattformen zu den Hauptforschungsaufgaben. Neben diesen Aktivitäten in der Augenheilkunde arbeiten wir an optischen Setups und Komponenten, die nicht direkt einer sensorischen Funktionalität gewidmet sind, wie z.B. der Verbesserung der begrenzten Sicht des Chirurgen bei endoskopischen Anwendungen.

Ihr Ansprechpartner

Christian Krutzler

Dipl.-Ing. Dr.techn. 

Sensor Systems for Diagnosis and Therapy

+43 664 88719174
christian.krutzler@acmit.at

THERAPIEPLANUNG UND WORKFLOW

Therapieplanung und Workflow-Unterstützung

Dieser Forschungsbereich beschäftigt sich mit neuen Methoden zur chirurgischen Behandlungsplanung in der präoperativen Phase sowie mit der Workflow-Unterstützung um dem Chirurgen zu helfen, nicht vom Plan abzuweichen. Im Kontrollschema eines Therapieprozesses deckt dieser Bereich die "Planungsphase" ab.

Das Thema „Therapie-Workflow-Unterstützung“ befasst sich mit verschiedenen Aspekten der Workflow-Unterstützung, wie die Aktualisierung unseres aktuellen Workflow-Bewertungssystems, die Entwicklung einer generischen Workflow-Modellierungs-Toolbox und die Implementierung einer Workflow-Engine. Eine Hauptaufgabe ist die Erzeugung prozessspezifischer Prozessmodelle und deren Anwendung für Workflow-Monitoring- und Workflow-Support-Systeme. Die oben genannten Module werden in Demonstratoren in verschiedenen Konfigurationen und für verschiedene klinische Anwendungsfälle integriert.

Das Thema „Erweiterte Planungskonzepte“ beschäftigt sich grundsätzlich mit zwei unterschiedlichen Ansätzen für die präoperative Planung. Die Untersuchung von Software-Werkzeugen für die Planung fokussiert sich insbesondere auf die Integration von Simulationsmethoden in den Planungsprozess zur sofortigen Abschätzung des Behandlungseffekts und zur iterativen Planungsverbesserung. Darüber hinaus werden Einsatzmöglichkeiten bereits vorhandener Daten/Kenntnisse für eine optimale Planung untersucht. Das Potenzial von additiver Fertigung (3D Druck) in der präoperativen Planung wird detailliert analysiert – einschließlich des Einsatzes in ausgewählten Anwendungsfällen.

Ihr Ansprechpartner

Tamás Haidegger

Dipl.-Ing. Dr.techn. 

Therapy Planning and Workflow Support

+43 2622 22859 0
tamas.haidegger@acmit.at
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