Eye Health 4.0

Eye Health 4.0 – Sächsisches Netzwerk für digitale Kommunikation zwischen Forscher, Kliniker, Augenärzten und Akteuren im und für das Gesundheitswesen

Kurzbeschreibung:

In Industrienationen wird das Sehzentrum des menschlichen Auges zunehmend von Erkrankungen befallen, welche die Hauptursache für Erblindung darstellen. Prävention, Diagnostik und Therapie, aber auch Rehabilitation erfordern digitale Lösungen zur Datenanalyse: für die fortlaufende Anpassung von Therapien an Studienergebnisse, für einen einfacheren Zugang zu Daten und Datenanalysen für Ärzte, für „helfende“ digitale Systeme zur Diagnoseerstellung und für Therapiepfade, für Patienten-Register, dem medizinisch-wissenschaftlichen Stand angepasste Patienteninformationssysteme und Plattformen zum schnellen und sicheren Informationsaustausch zwischen den Beteiligten. Forschungsideen müssen schneller als bisher in die Anwendung und die Hindernisse hierfür überwunden werden. Das hier vorgestellte Partnernetzwerk möchte hierzu ein Modell von der Forschung bis zur Klinik entwickeln, das am Beispiel der Volkskrankheit „Altersabhängige Makuladegeneration“ (AMD) durch digitale Lösungen eine Sachsen-weite, einheitliche und modellhafte Lösung für die Interaktion aller zu verschiedenen Zeitpunkten am Prozess Beteiligter erarbeitet.

Koordinator:

Prof. Dr. Katrin Engelmann, Augenklinik Klinikum Chemnitz gGmbH

Zielgruppen:

Kliniken, Augenärzte, Anwender aus der Wirtschaft; Öffentlichkeitsarbeit, Patienten, Bürger, Forschungseinrichtungen; Start-ups, Rehabilitation, F&E von augenmedizinischen Softwarefirmen mit Schwerpunkt Vernetzung, Softwarefirmen mit Schwerpunkt im Textmining, Pharmakonzerne/Medikamentenhersteller

Partner aus Forschung, Industrie:

Name Typ Rolle Verantwortlich
Augenklinik Klinikum Chemnitz gGmbH Klinische Forschung
IT-Programme
Koordination Makulazentrum, Bereitstellung klinischer Daten Prof. Dr. Katrin Engelmann
Dr. Frank Nüßler
PD Dr. Olaf Dirsch
Carus Consilium Sachsen   (6, 11) Unternehmen Gesundheitsregion, Netzwerk, Telemedizin Dr. Olaf Müller
Sächsisches Makulazentrum (8, 11) Anwendung, Netzwerke Forschung, Weiterbildung, Patientenversorgung Prof. Dr. Katrin Engelmann
Informatik TU Chemnitz, HS Mittweida (2) Forschung Entwicklung Machine Learning mit klinischen Daten Dr. Danny Kowerko
CWE Chemnitzer Wirtschaftsförderungs- und Entwicklungs-gesellschaft mbH (11) Anwendung Startups Anett Voigt
Technologiezentrum Dresden (11) Forschung, Gründungsförderung Start Ups, Teamzusammenstellung Dr. Thorsten Fahrig
Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE) (2-4) Forschung Transfer Grundlagenforschung für klinische Anwendung
Dialog mit Öffentlichkeit
Dr. Mike Karl
„Experimentelle Ophthalmologie“, Institut für Anatomie (2-4) Klinisch angewandte Forschung Forschungstransfer, Netzwerke für Forscher Prof. Dr. Richard Funk
Stroer Deutsche Städte Medien GmbH Unternehmen, Öffentlichkeitsarbeit Entwicklung von Systemen   für Patienteninformation (on- und offline, Modellregion), Öffentlichkeitsarbeit Maria Garbe
Saxeed Life Science Inkubator (6) Gründungsförderung Aufbau/Unterstützung bei Verwertung und Existenzgründungsvorhaben Markus Braun
Dr. Frank Striggow
Sehförderzentrum Chemnitz (SFZ) (8) Unternehmen Digitale Systeme für Sehbehinderte und Blinde Katrin Hastreiter

Werteversprechen des Trails:

Hintergrund: In Deutschland nimmt die Erblindungsrate in höherem Lebensalter zu. Bis zum Jahre 2030 sind circa 20 bis über 30 % mehr altersbedingte Augenerkrankungen zu erwarten. Statistisch fanden sich im Jahre 2012 allein 4.884.000 Patienten in Deutschland mit Makulaerkrankungen (degenerativ oder Diabetes-bedingt). Der geschätzte Anstieg bis zu circa 7,7 Millionen zusätzlichen Behandlungsfällen in der Bevölkerung (ab 60igstem Lebensjahr) ist eine sozioökonomische Herausforderung. Die direkten Kosten der Medikamente betragen heute schon mehr als 200-350 Mio. Euro jährlich.

Pain Killers:
    • Mehr Erkrankungen/steigende Kosten -> Zeit- und Kostenersparnis durch die Bereitstellung neuer IT-Lösungen im Bereich Datendokumentation, Speicherung, Software-Ergonomie, Diagnose-Unterstützende Systeme zur Auswertung und Bewertung und damit zur evidenzbasierten Therapieentscheidung und zur Entwicklung von Leitlinien zur personalisierter Medizin
    • großen Datenmengen bei Patienten insbesondere bei Langzeit-Behandlung -> Digitale Lösungen in Form von Therapie/Diagnose-Unterstützung mit zeitgemäßer, flexibler Visualisierungen und intelligenter Datenanalytik
Gain Creators:
    • Weiterentwicklung digitaler Arbeitsplatzumgebungen im Auge-medizinischen Umfeld
    • Bereitstellung von individuellen, personalisierbaren Informations- und Wissensplattformen
    • Schaffung eines zentralen und intelligenten Zugangspunktes zu Informationen für die diversen augen/medizin-relevanten Nutzer-Gruppen (Skizze IdeeProdukt) und Austausch zwischen den Sektoren und Partnern im Gesundheitswesen unter Berücksichtigung der individuellen Zugriffsrechte
    • stärkere Einbindung von Forschungsideen aus dem Klinischen Bereich in die medizintechnische Forschung (Nationales Strategiepapier 2014)
    • Schnellere und bessere Umsetzung von Ergebnissen aus klinischer Forschung und Grundlagenforschung
Abbildung 1: Abbildung der Wertschöpfungskette von der (medizinischen) Idee zum Produkt, ©Prof. Dr. Katrin Engelmann

Charakter:

Die Labore, die Augenklinik, Firmen und die Arbeitsgruppen der Partner bilden die Stationen des Trails. Der Trail ist ganzjährig nach Absprache mit den Partnern verfügbar.

Demonstratoren:

Der Trail hat Stationen in Dresden und Chemnitz und ist auf einen Tag, alternativ auf zwei halbe Tage ausgelegt. Es können folgende Stationen besucht werden:

    1. Carus Consilium GmbH: Demonstration telemedizinischer Möglichkeiten am Beispiel laufender Projekte (Dr. Olaf Müller)
    2. Labore im Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) in Dresden (Forschungs-Gruppenleiter Dr. Mike Karl)
    3. Labore der Experimentellen Ophthalmologie im Institut für Anatomie der TU Dresden (Direktor: Prof. Dr. Richard Funk)
    4. Klinikum Chemnitz gGmbH (Augenklinik) einschließlich IT-Abteilung (Chefärztin: Prof. Dr. Katrin Engelmann, Leiter der IT-Abteilung: Dr. Frank Nüßler) sowie das benachbarte Sehförderzentrum Chemnitz (SFZ)
    5. Labore/Räumlichkeiten der Stiftungsjuniorprofessur Media Computing und ausgewählter Professuren der Fakultät für Informatik der TU Chemnitz (Dr. Danny Kowerko)
Detaillierte Informationen zu den Demonstratoren:

1. Demo: Es findet ein Vortrag oder Workshop statt zum Thema Aufbau eines digitalen Netzwerkes unter Nutzung der existierenden Plattform-Beispiel wie „CCS Telehealth Ostsachsen“ zur besseren Nutzung von Patientendaten, eines gemeinsamen Qualitätsmanagements und einer Unterstützung bei Therapieentscheidungen. Detaillierte Informationen finden sich unter https://www.telehealth-ostsachsen.de/.

2. Demo: Das DZNE bietet Stammzell-Modell und hat einen Fokus auf die Entwicklung von Methoden zur frühzeitigen Erkennung von degenerativen Erkrankungen, u.a. des Auges und speziell der Netzhaut. Das DZNE zeigt „Core Research Facilities & Services“ und sucht Wege, den Dialog mit der Gesellschaft, Patienten und Klinikern zu stärken – für einen schnelleren Forschungstransfer in die therapeutische Anwendung (Labordemonstration und Vortrag).
(www.dzne.de DZNE Know-how- DZNE in Dialogue)

3. Demo: Das Institut für Anatomie mit der Gruppe „Experimentelle Ophthalmologie“ der TU Dresden bietet die Möglichkeit zur Besichtigung hoch moderner Labors für Zell-und Molekularbiologie mit Computer-unterstützter Mikroskopie für lebende Zellen, PCR Elektrophorese. Forschungsschwerpunkt ist die Untersuchung von Zellen und Geweben unter Einwirkung von physikalischen Phänomenen wie Licht und elektrischen bzw. elektromagnetischen Feldern, aber auch die Entwicklung technischer Oberflächen, Apparate und Sensoren für die Zell- und Gewerbe-Analytik. www.tu-dresden.de, richard.funk@tu-dresden.de
Interessenten: Medizintechnik, Augenärzte, Kliniken, Präklinische Sicherheitsstudien, Präventionsmedizin, Forschungstranslation in Anwendung – Vortrag und Laborführung.

4. Demo: In der Medizin steigt die Zahl digitaler Bilddaten massiv an. Digitale Bilddaten ergänzen dabei nicht nur die etablierte normale Diagnostik, sondern ermöglichen auch neue Formen der Diagnostik auf höherer Ebene (ortsunabhängige, bildanalytische Unterstützung, quantitative, bildbasierten Diagnostik). Im Klinikum Chemnitz sind mehrere Kliniken und Institute intensiv in diesen Prozess eingebunden. Die Etablierung der Methoden zur Akquise der Bilder, wie auch zur Speicherung der Bilddaten sind etabliert und werden schon heute in der klinischen Diagnostik eingesetzt. Die Möglichkeiten sind jedoch noch nicht voll ausgelotet. Insbesondere die bildanalytische Unterstützung steht noch am Anfang. Demonstriert werden ein digitales System anhand pathologischer Daten und Befunde und die Entwicklung des Datenaustausches. o.dirsch@skc.de, k.engelmann@skc.de, f.nuessler@skc.de, www.klinikumchemnitz.de
Interessenten: Medizintechnik, Kliniken, Krankenkassen, Pharma-Unternehmen, Ärzte

5. Demo: Die Stiftungsjuniorprofessur Media Computing (JPMC) bildet im Projekt LocalizeIT vertiefte Kompetenzen aus in der Massendatenverarbeitung und im maschinellen Lernen mit auf Schwerpunkt industrieller Video- und Bildverarbeitung und Metadatenmanagement. Aber auch die Portierung und der Einsatz dieser Technologien auf mobiler (eingebetteter) Hardware stellen einen Schwerpunkt der Forschung dar. Dazu zählen SoC (System on Chip) Anwendungen ebenso wie mobile Raspberry Pi oder Android-Lösungen. Darüber hinaus verfügt die JPMC, gemeinsam mit den Professuren „Technische Informatik“, „Medieninformatik“ und „Verteilte und selbstorganisierende Rechnersysteme“ über langjährige Erfahrung bei der Entwicklung von flexiblen, nutzerzentrierten Softwarelösungen auch in Form moderner Browser- und Webanwendungen.
Bei Trail-Besuch stehen folgende Möglichkeiten zur Auswahl:

    • Laborführungen an der Fak. für Informatik (Audio-Video-Labor, TV-Studio, Rechner-Pools, Server/Cluster- und Universitätsrechenzentrum-Infrastruktur)
    • Vorträge zu
      • Themenspezifischen Anwendungen/Software-Funktionsmustern mit  ausgewählten Beispielen (z.B. aus dem Bereich der Bildverarbeitung)
      • Technischen Lösungen im Bereich Vernetzung, Datensicherheit, Ergonomie
      • Vorstellung aktueller Forschungsthemen, unter Einbeziehung von Mockups
      • Digitale Kommunikationssysteme
    • Workshops:
      • Themenspezifische Weiterbildungs-Workshops (z.B. Deep Learning, (augenmedizinische) Bildverarbeitung)

Interessenten: Ärzte/Augenärzte, Kliniken, Pharmaindustrie, IT-Unternehmen mit Schwerpunkt medizinische Softwareentwicklung, Telemedizin und Vernetzung

Laufende Projekte:

Dr. Olaf Müller, Carus Consilium Sachsen:
    1. Integriertes Betreuungsportal Multiple Sklerose (EFRE, CCS, TU Dresden, Uniklinikum Dresden),
    2. Telemedizinisches Netzwerk Psychotraumatologie Sachsen (EFRE, CCS, TU Dresden, Uniklinikum Dresden),
    3. Integration der ambulanten Nachsorge in das Schlaganfallnetzwerk Ostsachsen (EFRE, CCS, TU Dresden, Uniklinikum Dresden),
    4. Kieferorthopädisches Netzwerk (EFRE, CCS, TU Dresden)
Prof. Richard Funk, Institut für Anatomie, TU Dresden und Prof. Katrin Engelmann, Experimentelle Ophthalmologie / Klinikum Chemnitz gGmbH:
    1. „AMDD – Weiterentwicklung einer spektroskopischen Methode zur Erkennung von Zellschäden als Sreeningsystem bei degenerativen Netzhaut- und Makulaerkrankungen“: Kooperationspartner: Thalheim Spezialoptik, Biostep GmbH, STEP Sensortechnik, Förderung: BMBF, SAB
      Folge-Projekt-Entwicklung: Evaluation des Verfahrens bei Patienten mit altersbedingter Makuladegeneration, Diabetes und Glaukom. Ansprechpartner: Prof. Funk (TU Dresden), Dr. Danny Kowerko (TU Chemnitz), Dr. Frank Striggow (Life Science Inkubator)
    2. Entwicklung einer Zellkulturtechnik zur Evaluierung von Medien und Substanzen und Lasertechniken (In Kooperation mit Fraunhofer FEP, Dresden, Fa. Novartis), weiterführende Informationen: www.tu-dresden.de/med/mf/ana
    3. DFG- und Exists- unterstützte Projekte zur Entwicklung von Zellmonolayern des kornealen Endothels
    4. BMBF-VDI und AIF-geförderte Projekte zur Wundheilung/Elektromagnetismus
Dr. Kowerko (Fakultät für Informatik, TU Chemnitz)
    1. „OphthalVis – Datenverarbeitung und Visualisierung – Neue Tools für die effiziente medizinische Versorgung degenerativer Netzhauterkrankungen“: Entwickelt werden Software-Prototypen z.B. Universeller OCT-Viewer zur Gegenüberstellung von OCTs verschiedener Gerätehersteller und jAMD zur automatisierten Diagnose von AMD Pathologien. Förderung: Novartis GmbH
      Weitere Informationen: http://www.ophthalvis.de/
      Ansprechpartner: Dr. Danny Kowerko (TU Chemnitz), Prof. Marc Ritter (HS Mittweida), Prof. Paul Rosenthal (Universität Rostock)
      Folge-Projekt-Entwicklung: „SCORE- Saxony‘s Cooperative Ophthalmology Research and eHealth Platform“: Vernetzung sächsischer Augenkliniken und Forschungseinrichtungen zur Aufbereitung augenmedizinischer Massendaten mit dem Ziel der Entwicklung eines versorgungsrelevanten multimodalen digitalen Analysesystems zur Klassifizierung von Krankheitsverläufen für Patienten mit Altersabhängiger Makuladegeneration (AMD) und diabetischer Retinopathie (DR).
    2. „LocalizeIT- Lokalisierung in Visuellen Medien“: Im Fokus steht die automatische Audio-, Bild- und Videoanalyse im Kontext industrieller Bildverarbeitung. Dabei kommen Methoden des maschinellen Lernens (insbesondere im Deep Learning) zum Einsatz. Schwerpunkt ist auch die Verknüpfung vielfältiger Daten und Metadatenmanagement unter Nutzung aktueller Webtechnologie.
      Förderung: BMBF
      Weiterführende Informationen: localize-it.de, https://www.unternehmen-region.de/de/8461.php, https://www.tu-chemnitz.de/informatik/mc/
      Ansprechpartner: Dr. Danny Kowerko (TU Chemnitz)
    3. „Miteinander“ Im Projekt werden Technik-Entwicklungen für das IoT, beispielsweise optische, akustische und mechanische Sensortechnik gemeinsam mit Anwendern partizipativ und kritisch eingesetzt. Ein Ziel ist der akzeptierte Einsatz im smart Home zum Nutzen älterer, respektive sehbehinderter Menschen. Weiterführende Informationen unter: http://nebeneinander-miteinander.de/, Förderung: BMBF, Ansprechpartner: Dr. Arne Berger (Professur Medieninformatik), arne.berger@informatik.tu-chemnitz.de
    4. „TOPOs – Therapievorhersage durch Analyse von Patientendaten in der Ophthalmologie“: Das Projekt ist ein Verbund der Firma Averbis GmbH (Textmining), der Universitätsklinik Freiburg, der Universität Rostock und der Hochschule Mittweida. Ziel ist es aus klinischen Befundtexten und OCT-Bildern zu erwartende individuelle Therapieverläufe zu bestimmen. Förderung: BMBS, Weiterführende Informationen: http://topos.averbis.de/
    5. Ansprechpartner: Prof. Dr. Marc Ritter (Hochschule Mittweida) (https://www.cb.hs-mittweida.de/professoren/informatik/prof-ritter.html)
Dr. Karl (DZNE Dresden):
    1. Retina-Organoid zur Untersuchung von Mechanismen zur Krankheitsentstehung von Makulaerkrankungen und zur Therapieentwicklung: An diesem Modell können erstmals in einem menschlichen vitro-Organ-System der menschlichen Netzhaut Substanzen u.a. zur präventiven Behandlung bei der Netzhautchirurgie bei Makulabehandlungen untersucht werden.
    2. DFG-Schwerpunktförderung: Zelluläre Neurowissenschaften
      Weiterführende Informationen: www.dzne.de
      Ansprechpartner: Dr. Mike Karl (DZNE, Dresden), Dr. Dierk Wittig (DZNE Dresden, Klinikum Chemnitz)

Möglichkeiten für Projekte und Förderinstrumente:

Öffentliche Förderinstrumente:

    • SAB eHealthSax. InnoTeams
    • BMBF
    • ZIM
    • DFG

Verwertung/Existenzgründung:

    • Life Science Inkubator
    • Saxeed, Dresden Exsists, GWT

Dienstleistungen in Industrieprojekten:

    • individuelle Forschungs- und Entwicklungsprojekte
    • Direktaufträge
    • Medizinische Studien
    • Consulting

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