Computerassistierte bildgestützte Interventionen
Leitung: Prof. Dr. Andreas Melzer
Das ICCAS erforscht neue Technologien für computerassistierte, bildgestützte Verfahren. Das Thema führt die traditionelle Forschung des ICCAS zur computerassistierten Chirurgie folgerichtig weiter – hin zu weniger invasiven, bildgestützten Operationen und Interventionen.
Teams
Bildgebende Technologien
Forschungsschwerpunkt: Computerassistierte bildgestützte Interventionen
Teamleitung: Hannes Köhler
Mitglieder: Annekatrin Pfahl, Denis Gholami Bajestani, Julia Pretschner
Das Team erforscht neue bildgebende Technologien und Methoden für den nichtinvasiven Einsatz in der Medizin. Im Fokus stehen optische Verfahren zur Perfusionsbildgebung und Gewebedifferenzierung bei chirurgischen Eingriffen – von der Evaluation im Labor bis zur Auswertung klinischer Studien, in enger Zusammenarbeit mit Kliniken und Industriepartnern.
Besondere Erfahrung hat das Team in der Spektralbildgebung: Sie kann die intraoperative Beurteilung der Gewebedurchblutung sowie die Erkennung von Gewebestrukturen und Tumorgewebe unterstützen. Für den Weg in die klinische Anwendung entstehen Methoden zur automatischen Klassifikation und Visualisierung von Gewebe – mit klassischem maschinellem Lernen und neuronalen Netzen. Das Team begleitet klinische Studien und betreut Abschlussarbeiten in Medizin, Informatik und Ingenieurwissenschaften.
Projekte
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Klinische Relevanz von MSI und HSI Grundlagenstudien zur klinischen Relevanz der multi- und hyperspektralen Bildgebung – Auftragsforschung für KARL STORZ SE & Co. KGGrundlagenstudien zur klinischen Relevanz der multi- und hyperspektralen Bildgebung (Auftragsforschung für KARL STORZ SE & Co. KG). 2025 erschien die erste klinische Studie zur Nervenerkennung mit laparoskopischer HSI, eine Tierstudie zur Perfusionsbildgebung in Videorate begann; ein Patent wurde angemeldet, ein weiteres erteilt.
Biosignalverarbeitung
Forschungsschwerpunkt: Computerassistierte bildgestützte Interventionen
Teamleitung: Michael Unger
Mitglieder: Reinhard Fuchs, Sven Martin, Mohamed Awad, Martin Hertel
Das Team nutzt Sensorik und neue Technologien, um die medizinische Praxis zu verbessern – in Diagnostik, Therapie und Ausbildung. Ein Schwerpunkt ist die nichtinvasive neurologische Kartierung: Neuronale Aktivität wird über die Muskelaktivität präzise erfasst, visualisiert und so aufbereitet, dass sie sich nahtlos in klinische Abläufe einfügt.
Weitere Projekte verbessern die chirurgische Ausbildung mit datenbasierten Assistenzsystemen, die den Trainingsfortschritt analysieren und gezielt Rückmeldung geben, und schaffen realistische Simulationsmodelle mit integrierter Sensorik, die anatomische Verhältnisse und biomechanische Reaktionen detailgetreu nachbilden.
Projekte
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CortexMap Entwicklung eines neuartigen navigierten Systems zur transkraniellen Magnetstimulation für die effiziente Planung und Auswertung neurochirurgischer Eingriffe und ihre optimale Einbindung in den chirurgischen Ablauf
Navigiertes System zur transkraniellen Magnetstimulation für die nichtinvasive Kartierung des motorischen Kortex bei Hirntumorpatientinnen und -patienten – mit Mehrkanal-EMG, automatischer Anpassung der Stimulationsintensität und Auswertung für die Operationsplanung.
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EyeHearU Multimodale Erfassung, Simulation und audiovisuelle Unterstützung für das individuelle Training grundlegender laparoskopischer Fertigkeiten
Assistenzsystem, das multimodale Daten aus laparoskopischen Übungen erfasst und den Trainingsfortschritt vorhersagt; zwei Studien mit Studierenden wurden ausgewertet.
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FaszioTrain Entwicklung eines sensorbasierten medizinischen Trainingsmodells für Fasziotomien
Sensorbasiertes Trainingsmodell für Fasziotomien am Unterschenkel, das Schwellung und Druck auf die Nervenbahnen realistisch nachbildet.
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ReaFBS Feedbacksystem zur Verringerung von Hirnschäden bei der Herz-Lungen-Wiederbelebung
Feedbacksystem, das während der Wiederbelebung den arteriellen Blutfluss per Doppler-Ultraschall misst – auch für Laien ohne zusätzliche Schulung; ein mobiles Gerät mit automatischer Gefäßsuche ist in Entwicklung.
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NeoTapi Entwicklung eines nichtinvasiven, berührungslosen Verfahrens zur Messung physiologischer Parameter für die Erkennung und Klassifikation von Frühgeborenen-Apnoe und Neugeborenensepsis
Kontaktlose Messung von Atmung, Herzfrequenz und Körpertemperatur zur Erkennung von Apnoen bei Frühgeborenen und neonataler Sepsis.
Interdisziplinäre Robotik
Forschungsschwerpunkt: Computerassistierte bildgestützte Interventionen
Teamleitung: Johann Berger
Mitglieder: Albrecht Bloße, Manuel Rosenau, Julia Pretschner
Seit September 2024 entwickelt das Team medizinische Robotersysteme weiter – mit Prinzipien der Soft- und Kontinuumsrobotik sowie durch Vernetzung und Standardisierung. Roboter aus weichen, flexiblen Materialien sind besonders anpassungsfähig und sicher im Umgang mit empfindlichem Gewebe; Kontinuumsroboter kommen ohne starre Gelenke aus und folgen komplexen Geometrien.
Ziel ist, diagnostische und interventionelle Robotersysteme sicherer, einfacher bedienbar und effizienter zu machen und so ihren Weg in den klinischen Alltag zu erleichtern. Dazu entstehen weiche Endeffektoren zum Greifen und Führen sowie realistische, patientenspezifische Organmodelle – etwa ein aktuierter Herzsimulator – für Planung, Training und Simulation. Parallel beschreibt das Team Robotersysteme standardisiert und bindet sie über IEEE 11073 SDC an andere Medizingeräte an.
Projekte
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SoKoRoMed Soft- und Kontinuumsrobotik für medizinische AnwendungenSoft- und Kontinuumsrobotik für medizinische Anwendungen: Verfahren zur Herstellung patienten- und anwendungsspezifischer weicher Endeffektoren. Referenzanwendung ist ein aktuiertes Herzmodell als Trainingssystem für die kathetergestützte Aortenklappenimplantation (TAVI); erste 3D-gedruckte Herz- und Gefäßmodelle und ein Ultraschall-Prüfstand für Materialien wurden entwickelt und getestet.
MR-Technologie
Forschungsschwerpunkt: Computerassistierte bildgestützte Interventionen
Mitglieder: Andreas Eger, Till Handel
Das Team entwickelt MR-gestützte Therapieverfahren und überträgt minimalinvasive Eingriffe, die heute vorwiegend unter Röntgenbildgebung stattfinden, in die Umgebung der Magnetresonanztomographie (MRT). Vorteile sind der bessere Weichgewebskontrast und der Verzicht auf jodhaltige Kontrastmittel und ionisierende Strahlung – davon profitieren Patientinnen und Patienten ebenso wie das Klinikpersonal. Zentral ist die Entwicklung MR-tauglicher Instrumente und Geräte.
Im Mittelpunkt steht derzeit die Therapie mit fokussiertem Ultraschall (FUS) im MRT: Die Schallwellen lassen sich in einem Fokus von der Größe eines Pinienkerns bündeln und dort therapeutisch nutzen, ohne das umliegende Gewebe zu beeinträchtigen. Besonders interessiert uns niederenergetischer FUS zur Neuromodulation: Er kann Ionenkanäle von Nervenzellen aktivieren oder hemmen und so tiefe Hirnregionen nichtinvasiv beeinflussen – etwa zur Behandlung von Schlaganfall, Sucht oder Zwangsstörungen.
Projekte
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3MP-FUS Multimodales, multifunktionales, plattformübergreifendes fokussiertes Ultraschallsystem – Neuromodulation bei seltenen neuropsychiatrischen ErkrankungenMultimodales, multifunktionales FUS-System für die transkranielle Neuromodulation bei seltenen neuropsychiatrischen Erkrankungen. 2025 wurde das neuronavigierte System mit Localite in den 1,5-T-MRT integriert (automatische Schichtführung entlang des Schallfelds) und an den 3-T-MRT des MPI CBS übertragen, wo eine Pilotstudie mit Probanden vorbereitet wird.
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MRgFUS Nichtinvasiver MR-gesteuerter fokussierter Ultraschall zur Behandlung von Uterusmyomen
Nichtinvasive Behandlung symptomatischer Myome der Gebärmutter mit MR-gesteuertem fokussiertem Ultraschall – mit Temperaturüberwachung in Echtzeit und sehr niedriger Komplikationsrate.
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Imaging Robotics Entwicklung eines integrierten Robotersystems für Eingriffe mit fokussiertem Ultraschall
Modulare Steuerungssoftware für Roboterarme (KUKA LBR iiwa/Med) in bildgestützten Eingriffen, vernetzt über IEEE 11073 SDC; ausgezeichnet mit dem Best-Design-Award des Hamlyn Symposium on Medical Robotics 2023.