abteilung bildverarbeitung und medizintechnik

FraunhoFer-InstItut Für IntegrIerte schaltungen IIs
Abteilung bildverArbeitung
und Medizintechnik
44639_Fraunhofer_RZ.indd 1
22-02-2012 15:59:24
2|3
44639_Fraunhofer_RZ.indd 2
22-02-2012 15:59:27
entwicklungspArtner für
zukunftsorientierte technologien
Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS ist das größte Institut der renommierten
Fraunhofer-Gesellschaft. Mitarbeiter des Fraunhofer IIS forschen aufgaben- und ergebnisorientiert
und sind daher geschätzte Partner für Industrie, Dienstleistungsunternehmen und öffentliche Einrichtungen. Für unterschiedliche Anforderungen entwickelt das IIS bedarfsgerechte und zukunftsorientierte Lösungen, die gemeinsam mit dem jeweiligen Kunden in Produkte überführt werden.
Mit dieser Broschüre möchten wir, die Abteilung Bildverarbeitung und Medizintechnik BMT am
Fraunhofer IIS, einen kleinen Einblick in unsere Tätigkeitsfelder und Dienstleistungsangebote geben.
Die Abteilung BMT beschäftigt sich insbesondere mit den Themen:
•
Medizinische Bildverarbeitung
•
Medizinische Sensorik
•
Medizinische Kommunikation und Biosignalverarbeitung
•
Begleitung der Entwicklung im Hinblick auf regulatorische Aspekte und klinische Studien
Im Bereich medizinischer Bildverarbeitung liegt unser Fokus auf Lösungen für Mikroskopie, Endoskopie und minimalinvasive Chirurgie. Dabei geht es insbesondere um automatisierte Bildanalyse
und Unterstützung der ärztlichen Diagnose in Labor und Klinik. Entwicklungen im Bereich medizinischer Sensorik dienen insbesondere der Erfassung von Vitalparametern und Bewegungen in
meist mobilen medizinischen Anwendungen sowie der Leistungsdiagnostik in Sport und Freizeit.
Hiermit eng verbunden ist der Bereich Biosignalverarbeitung und medizinische Kommunikation.
Schwerpunkte sind komplexe Software zur Auswertung von Sensordaten zur Erkennung kritischer
Zustände und zur Computer-gestützten Diagnose sowie Protokolle, Formate und Interoperabilitätsstandards für die Gesundheitstelematik, wo semantische Durchgängigkeit vom Sensorsignal
bis zum medizinischen Expertensystem angestrebt wird.
Ergänzend zur technischen Entwicklungsarbeit unterstützen wir die Evaluierung von medizintechnischen Systemen und Lösungen durch klinische Studien und Feldversuche. Hierfür steht uns mit
dem Medizintechnischen Test- und Anwendungszentrum METEAN eine direkt im Universitätsklinikum Erlangen angesiedelte äußerst leistungsfähige, interdisziplinär arbeitende Einrichtung
zur Verfügung. Darüber hinaus eröffnet unsere Integration in die Fraunhofer Allianz »Ambient
Assisted Living« und andere übergreifende Strukturen die Möglichkeit, Kompetenzen nicht nur
aus dem breiten Spektrum des Fraunhofer IIS, sondern der gesamten Fraunhofer-Gesellschaft problemspezifisch zu bündeln. Unseren Kunden bieten wir maßgeschneiderte Unterstützung durch
ein umfassendes Dienstleistungsspektrum auf höchstem Niveau – von der Machbarkeitsstudie bis
zum Markteintritt.
44639_Fraunhofer_RZ.indd 3
22-02-2012 15:59:35
4|5
Medizinische bildverArbeitung:
tiefe einblicke für präzise diAgnose und
effiziente behAndlung
In der Theorie klingt es einfach: je besser die Information, desto präziser die Diagnose und desto
effizienter die Hilfe für den Patienten. In der Praxis ist z. B. die Auswertung und Interpretation
von umfangreichen Datensätzen aus mikroskopischen Untersuchungen ein zeit- und arbeitsaufwendiger Prozess, der vorwiegend manuell durchgeführt wird. Die Ergebnisqualität solch visueller
Befundung hängt von höchst individuellen Faktoren ab, wobei die notwendige jahrelange Erfahrung des Befunders im Mittelpunkt steht. Mit geeigneter Technik können Aufwand und Qualität
der Untersuchung jedoch deutlich optimiert werden.
Im Bereich medizinische Bildverarbeitung entwickeln wir entsprechende Systeme für Computerassistierte Mikroskopie, Endoskopie und Chirurgie. Arbeitsschwerpunkte liegen in der Untersuchung und Entwicklung von Bildanalyseverfahren zur Unterstützung des Arztes bei der Diagnose,
der rechnergestützten Tumorfrüherkennung und der Therapieverlaufskontrolle. Daneben entwickeln wir Verfahren und Systeme für die Analyse und Interpretation mikroskopisch gewonnener
Bilddaten aus Labormedizin, Hämatologie, Mikrobiologie und Life Sciences.
44639_Fraunhofer_RZ.indd 4
22-02-2012 15:59:42
automatIsIerte mIkroskopIe
Wir entwickeln u. a. trainierbare Verfahren zur Segmentierung und Analyse von multimodalen
Zellbildern, zur Erstellung von Differentialblutbildern, für die Detektion von Erregern in Blutzellen
und die automatische Analyse von Knochenmarkzellen. Unsere automatischen, bildbasierten
Technologien können erhebliche Zeiteinsparungen und eine bessere Objektivierung realisieren. Ein
Beispiel für die erfolgreiche Umsetzung solcher Systeme stellt das als Medizinprodukt (In-vitroDiagnostikum) zugelassene HemaCAM® dar. Dieses automatisierte Mikroskopiesystem dient der
Erstellung eines Differenzialblutbildes und wird über unsere Partner Horn Imaging und Horiba
Medical vertrieben.
Mit entsprechend ausgerüsteten Mikroskopen lassen sich zudem Präparate effizient und schnell
digitalisieren. Die so entstehenden »virtuellen Objektträger« sind perfekt gegen Alterung und
andere Beeinträchtigungen geschützt und können z. B. per Intra-/Internet jederzeit und überall
zur Verfügung gestellt werden. Dies steigert nicht nur die Effizienz der Prozesse in den Laboren,
sondern erhöht auch deren Qualität durch eindeutige Nachvollziehbarkeit der digital dokumentierten Befundung.
optImIerte mInImalInvasIve eIngrIFFe
Der Einsatz endoskopischer Verfahren für die Diagnose und die minimalinvasive Chirurgie bietet
dem Patienten viele Vorteile, beschränkt aber gleichzeitig die Wahrnehmung, Orientierung und
Bewegungsfreiheit des Arztes. Dieses Manko lässt sich durch unsere bildverarbeitenden Verfahren
deutlich reduzieren. Sensorgestützte Systeme zur Bildaufrichtung, echtzeitfähige Bildpanoramen
zur Blickfelderweiterung etc. verbessern die Orientierung und Navigation im Körperinneren.
Kamerabasierte Überwachungs- und Regelungssysteme unterstützen bei teilautomatisierten
chirurgischen Eingriffen. Mit unseren Lösungen ist die Medizin buchstäblich bestens im Bilde.
Bauer & Dr. Einmahl
Ingenieurgesellschaft für Automatisierung und
Datentechnik
seit 1985
Waldseestr. 26A ∙ 91056 Erlangen
Tel. +49 (0)9135 / 799 315
Fax: +49 (0)9135 / 799 316
E-Mail: [email protected]
www.bauereinmahl.de
44639_Fraunhofer_RZ.indd 5
Kompetenz in medizinischer
Bildverarbeitung
Erstellung objektorientierter Softwarearchitekturen auf Basis von WINDOWS,
Android unter .NET (C#, C++), Java
Web-Applikationen ((X)HTML, PHP, SQL)
Testmanagement (ASQF-certied tester)
22-02-2012 15:59:45
6|7
sensorik: erfAssen, wAs vor sich geht
Was geht im menschlichen Körper vor? Dies ist eine Schlüsselfrage der Medizin. Sie braucht aktuelle und belastbare Daten über den Gesundheitszustand des Menschen, um erfolgversprechende
Behandlungen zu planen oder vorbeugende Konzepte zu entwickeln. Für den Einsatz im Alltag
sind nichtinvasive Sensoren das Instrument der Wahl. Systeme für stationären Einsatz haben
den Nachteil, dass sie für den Patienten unbequem und aufwendig zu handhaben sind oder
der Patient im Einzelfall überhaupt nicht überwacht werden kann.
Ziel unserer Entwicklungen ist die Gewinnung möglichst
aussagefähiger Daten bei möglichst geringer Beeinträchtigung der Patienten durch tragbare, miniaturisierte und
intelligente Sensoren. Diese erfassen Vitalparameter im
klinischen und ambulanten Bereich, aber auch in nichtmedizinischen Anwendungen. Ausgewiesene Kompetenz
haben wir im Bereich drahtloser Sensornetzwerke entwickelt. Große Vorteile bietet die Integration von Sensorik
in Kleidungsstücke. So lassen sich mit leitfähigen textilen
Elektroden auf nutzerfreundliche und komfortable Art Daten
zu Atem- und Herzaktivitäten sammeln. Andere unauffällig
Radarbasierte Geschwindigkeits- und Distanzmessungen
 Radar-Geschwindigkeitsmessung
 Radar-Geschwindigkeitsmessung für den Sportbereich
 Radarbasierende Geschwindigkeits- und Distanzmessung
Für Automotive-, Industrie-,
Agrar- und Sportbereich
z. Bsp. der Ciclosport RDS II
44639_Fraunhofer_RZ.indd 6
Besuchen Sie uns unter
www.sonicinstruments.com
22-02-2012 15:59:51
tragbare Systeme ermöglichen die Erfassung von Daten zur Erstellung von Aktivitäts- oder
Bewegungsbilanzen oder als Grundlage für individuelle Gesundheits- und Fitnessprogramme.
Auch Lösungen, die kritische Körperhaltungen oder Stürze registrieren und einen automatischen
Hilfsalarm auslösen, gehören zum Portfolio.
Unsere Sensorsysteme für ambulante, mobile und häusliche Betreuung von Patienten, für den klinischen Einsatz und für das Monitoring von Personen im Rettungswesen und Katastrophenschutz
zeichnen sich nicht allein durch die Signalqualität und integrierte Datenverarbeitung aus. Sie
überzeugen auch durch ihre Miniaturisierung und ihren geringen Strombedarf. Darüber hinaus
lassen sie sich anwendungsspezifisch mit geeigneten Schnittstellen, insbesondere unter Verwendung von diversen Funktechnologien, erweitern.
In öffentlichen Forschungsprojekten und in Kooperation mit unseren Kunden aus der Industrie
werden die Ergebnisse unserer Forschungsarbeiten bis zur Produktreife geführt und letztlich durch
unsere Kunden, wie z.B. Corscience und Sonic Instruments, in die Anwendung gebracht.
44639_Fraunhofer_RZ.indd 7
22-02-2012 15:59:56
8|9
AlgorithMik/signAlverArbeitung
und koMMunikAtion:
dAtennutzung leicht geMAcht
Dieses Themenfeld ist eng verzahnt mit der Sensorik: Schließlich müssen Daten nicht nur gesammelt, sondern auch ausgewertet und an relevanter Stelle zur Verfügung gestellt werden. Dies
ist Aufgabe unserer Spezialisten für Biosignalverarbeitung und Kommunikation. Bei unseren
Systemen erfolgt die algorithmische Auswertung vorzugsweise direkt im Sensor. Damit können
Sensoreinheiten unmittelbar für Therapiebegleitung und -optimierung verwertbare Informationen
liefern. Die Auswertung erfolgt vor Ort am Sensor und gibt direktes Feedback an den Nutzer.
Wird eine Notsituation erkannt, werden die gesammelten Daten vollständig an die betreuende
Einrichtung weitergegeben. So können beispielsweise Komponenten zur Aktivitätsmessung nicht
nur für gezieltes Monitoring eingesetzt werden, sondern auch Ärzten eine Einschätzung erleichtern, welche Verbesserungen im Gesundheitszustand durch regelmäßige körperliche Aktivität
erreicht werden können. Voraussetzung für die Einbindung von Sensorinformation in gesundheitstelematische Anwendungen ist die einwandfreie und zuverlässige drahtlose Übertragung von
Daten zwischen medizinischen Geräten und datenverarbeitenden Systemen. Das betrifft nicht nur
die Herstellung technischer Interoperabilität durch Übertragungstechnologien wie Bluetooth, ZigBee oder WLAN, sondern auch die semantische Interoperabilität durch einheitliche Codierungssysteme.
44639_Fraunhofer_RZ.indd 8
22-02-2012 16:00:02
Entsprechend bieten wir auf der Basis verschiedener Interoperabilitätsstandards, wie zum Beispiel
POCT1-A oder der ISO/IEEE 11073 Standardfamilie:
•
Implementierungen von Schnittstellen für medizinische Geräte und Komponenten
•
Konformitäts- und Interoperabilitätstests
•
Entwicklung von Hard- und Softwarewerkzeugen sowie
•
Anwendung objektorientierter Modellierungstechniken für Spezifikation, Implementierung
und Dokumentation
Damit sind wir in der Lage, mobile, intelligente und personalisierte Systeme für Prävention, Rehabilitation, individuelle Assistenz sowie die Erkennung von Risikokonstellationen und Notfallsituationen zu realisieren.
> Hardware-/Software-Entwicklung
und Integration
> Standardmodule mit SPP, HDP
und IEEE 11073 Firmware
> Bluetooth v4.0 Low Energy Technologie
> Kundenspezifische Portierungen
> Bluetooth SIG- und
Continua-konforme Lösungen
Protocol
Stacks
IEEE 11073
Agent Stack
Bluetooth
modules
Medical /
Healthcare
Bluetooth
Integration in medizinische Geräte
Stollmann Entwicklungs- und Vertriebs-GmbH
Mendelssohnstraße 15D · 22761 Hamburg
Tel.: +49 (0)40 89088-0 · [email protected]
www.stollmann.de
44639_Fraunhofer_RZ.indd 9
22-02-2012 16:00:05
10/11
MeteAn – dAs Medizintechnische test- und
AnwendungszentruM
Der demografische Wandel in Deutschland und die Kostenentwicklung im Gesundheitssystem
sind die aktuellen Herausforderungen für unsere Gesellschaft. Fortschrittliche Medizintechnik und
persönliche Gesundheitsassistenz können zu ihrer Bewältigung beitragen. Daher ist es wichtig,
entsprechende Lösungen möglichst schnell zu entwickeln, zu erproben und mit dem Nachweis
zuverlässiger Funktionalität in den Markt einzuführen. Hierfür ist das Medizintechnische Test- und
Anwendungszentrum METEAN eine wichtige Ergänzung unseres Forschungs- und Entwicklungspotentials.
Das METEAN wird seit 2008 vom Fraunhofer IIS in enger Kooperation mit der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und dem Universitätsklinikum Erlangen betrieben. Aufgabe
des Zentrums ist es, neue Medizintechniklösungen und -geräte unter den Anforderungen des
täglichen Bedarfs auf ihre Sicherheit, Gebrauchstauglichkeit und Interoperabilität nach anerkannten Standards zu testen. Die Mitarbeiter des METEAN arbeiten hierfür interdisziplinär und
eng mit medizinischem Personal im klinischen Alltag zusammen. Dies wird insbesondere durch
die örtliche Integration des METEAN in das Universitätsklinikum Erlangen ermöglicht. Das
Dienstleistungsspektrum des METEAN deckt die gesamte Kette des Innovations- und Entwicklungsprozesses ab – angefangen von der Idee und ihrer Konkretisierung bis zum
zugelassenen Medizinprodukt und dessen Vermarktung. Das Zentrum bietet alles aus
einer Hand und unter einem Dach. Eine Kooperation mit dem METEAN ermöglicht
besonders kleineren und mittleren Unternehmen Innovationshürden zu nehmen
und einen Weg durch die gesetzlichen, regulatorischen, ökonomischen und
technischen Vorschriften und Randbedingungen zu finden.
METEAN
Q
www.starringer.com
[email protected]
Der Partner für textile Integrationen
R
R
M
A
44639_Fraunhofer_RZ.indd 10
22-02-2012 16:00:13
Unsere Angebote im Einzelnen:
Datenerhebung und -analyse Für Ihre Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erheben wir
gemeinsam mit Spezialisten des Universitätsklinikums Erlangen benötigte Daten, die wir bei
Bedarf analysieren und bewerten. Auf Wunsch stellen wir Ihnen bereits vorhandene Daten zur
Verfügung oder setzen Ihr neues Gerät oder Ihre Software ein, um Daten zu erheben und/oder
auszuwerten. Ebenso unterstützen wir Sie bei der Planung und Durchführung eigener Datenerhebungen, -bewertungen und -analysen.
anwendungsbeobachtung Wir beraten bei der Vorbereitung und Umsetzung einer Anwendungsbeobachtung oder realisieren diese auch gerne für Sie. Hierbei erfolgt die Datenerhebung
interventionsfrei mit bereits zugelassenen Medizinprodukten.
validierung Durch die Validierung wird der dokumentierte Beweis erbracht, dass ein Prozess
oder ein System die vorher spezifizierten Anforderungen reproduzierbar im praktischen Einsatz
erfüllt. Als Dienstleister unterstützen wir bei der Planung und Durchführung von Validierungen
oder führen diese auch gerne für Sie durch.
klinische studien Klinische Studien werden durchgeführt, um bestimmte Diagnose- und Behandlungsformen oder medizinische Interventionen auf ihre Wirksamkeit und Sicherheit zu überprüfen und die zukünftige medizinische Behandlung zu verbessern. Als Dienstleister koordinieren
wir für Sie die Studienplanung und -durchführung und stellen gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Erlangen das dafür nötige interdisziplinäre Team zur Verfügung.
Forschung und entwicklung Unser Leistungsportfolio reicht von der industriellen Auftragsforschung über angepasste Auswertungen bis hin zum öffentlichen Forschungs- und Entwicklungsprojekt.
Fortbildung und schulung Neben unseren individuellen Angeboten veranstalten wir regelmäßig Seminare und Workshops, die sich vielfältigen Themen rund um die Medizintechnik widmen.
Weitere Informationen zu unseren aktuellen Themen und Terminen finden Sie unter:
www.metean.de
S e m i n a r e & S y m p o s i e n f ü r : M e d i z i n t e c h n i k P h a r m a K l i n i ke n
Software-Weiterbildung im Gesundheitswesen
Qualitätsmanagement
Regulatory Affairs
Realisierung
Management
Schwerpunkt Medizinprodukte
Als Hersteller von Medizinprodukten müssen Sie eine Reihe von gesetzlichen Anforderungen im Risiko- und Qualitätsmanagement,
in der Dokumentation und der Gebrauchstauglichkeit beachten. Prosystem AG ist Dienstleister für die Entwicklung medizinischer
Software (OEM) und berät seit mehr als zwölf Jahren Unternehmen zum Thema Qualitäts- und Projektmanagement für
Medizinprodukte. Als aktives Mitglied verschiedener Normungsgruppen wie Softwarestandards (IEC 62304), Risikomanagements
(ISO 14971) und Einbindung in IT-Netzwerke (IEC 80001-1) sind wir am Puls der Zeit und bei der Entstehung und Umsetzung
einschlägiger Normen beteiligt. Deshalb sind Sie mit uns immer einen Schritt voraus!
Werden Sie fit für die Zukunft. Weiterbildung mit der Prosystem AG.
Werfen Sie einen Blick auf unser vollständiges Weiterbildungsangebot www.prosystem-ag.com/weiterbildung
Ansprechpartner: PROSYSTEM AG, Beim Strohhause 27, 20097 Hamburg, Sima Niknafs, Telefon +49 (0)40-471036-0, E-Mail [email protected]
44639_Fraunhofer_RZ.indd 11
22-02-2012 16:00:20
Fraunhofer-Institut für Integrierte schaltungen IIs
Institutsleitung
Prof. Dr.-Ing. Albert Heuberger
Am Wolfsmantel 33
91058 Erlangen
Abteilung Bildverarbeitung und Medizintechnik BMT
Dipl.-Inf. Christian Weigand
Telefon: 09131 776-7301
Fax: 09131 776-7309
[email protected]
www.iis.fraunhofer.de/med
www.metean.de
Body Area
Network
Complex Electronics for
Medical Applications
Smart
Implants
Cardiac
Monitoring
periences
10 Years of Medtech Ex
New Product &
Development Introduction
Life Cycle Management
Cleanroom production
up to class 100
ISO 13485:2003
AEMtec GmbH, Carl-Scheele-Str. 16, 12489 Berlin, Tel. +49 30 6392-7300
44639_Fraunhofer_RZ.indd 12
Respiration
Monitoring
Imaging
Systems
www.AEMtec.com
Fall Sensor
• Concept: JS Media Tools A/S • 44639 • www.jsdeutschland.de
Hearing Aid
[email protected]
22-02-2012 16:00:20