Die WK-Potenzial-Initiative

Im Humanbereich ist die Telemedizin seit vielen Jahren Gegenstand der Forschung und Entwicklung. Mit Aufkommen tragbarer Computersysteme wird die Erhebung medizinscher Parameter Teil des menschlichen Alltags.
Im Bereich der Veterinärmedizin sind solche Entwicklungen erst in Ansätzen beobachtbar. Bisher konnte die Beurteilung der Gesundheit von Großtieren – wie etwa Pferden – ausschließlich durch den Einsatz verschiedener, proprietärer Geräte (Insellösungen) vorgenommen werden.
Für jeden Vitalparameter wurden Einzelgeräte genutzt, die überwiegend auch nur Einzelergebnisse erbrachten. Ein ganzheitlicher Überblick über den gesundheitlichen Zustand des Tieres war nur schwer möglich und nur allzu oft wurde anhand der wenigen Daten eine Krankheit "nach Erfahrungswerten" diagnostiziert. Für eine Weiterbehandlung (Therapie, OP) ist diese Form der Analyse jedoch ungenügend.

Gerade für den ambulanten Bereich der Diagnostik, in der das Pferd nur eine relativ kurze Untersuchungszeit erlaubt, ist eine komplexe Überprüfung aller wichtigen Vitalfunktionen nur eingeschränkt möglich. Besonders die Qualität der Patientenumgebung und des behandelnden Tierarztes ist ein Kriterium für die korrekte Analyse einer Krankheit. In der Praxis hat sich gezeigt, dass der Patient auf die Anwendung zahlreicher, zum Teil großformatiger Diagnose-Apparaturen sichtlich nervös reagiert und so die Vitalwerte auch verfälscht werden können. Eine Reduzierung dieser Geräte durch die Zusammenfassung in einem komplexen modernen Analysesystem ist damit unumgänglich.

Aus dieser Erfahrung und den medizinischen Vorarbeiten der Tierklinik Leipzig entstand der Plan, ein modernes Diagnose- und Therapiesystem zu schaffen. Die Kooperation zwischen Klinikern, Praktikern und Firmen, die bereits Kenntnisse in der Datenübertragung, der Erstellung von Algorithmen und dem Betrieb geeigneter medizinbasierter Server mit Echtzeitübertragung haben, bildet die wissenschaftliche und technologische Basis dieser Initiative. Grundlage des Vorhabens sind die über Jahrzehnte gesammelten klinischen Daten und deren diagnostische Auswertung sowie die daraus entwickelten Entscheidungswege und Algorithmen der Universität Leipzig. Die daraus entstandenen heuristischen Aussagen sollen durch optimierte Datenerhebung und umfassender Parametrisierung mittels Biosensorik zu einem holistischen Diagnosesystem entwickelt werden. In der Veterinärmedizin sollen auf dieser Grundlage neue Möglichkeiten zur Steigerung der Effektivität (Tierklinik, ambulant, vor Ort), der Anwendung gezielterer diagnostischer Verfahren, der Steuerung und Kontrolle der Therapie, des Nachweises des Therapiefortschritts sowie der Erhöhung der Sicherheit für das medizinische Personal und den Patienten Pferd erzielt werden.

Die Ziele

Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer offenen, erweiterbaren Plattform zur digitalen Diagnose- und Therapieunterstützung in der Veterinärmedizin.

Zunächst soll die Plattform als Verarbeitungs- sowie Auswertungssystem zur Diagnostik und Therapie von Großtieren eingesetzt werden. Innerhalb des Projektes sollen Erkenntnisse aus den technischen Bereichen der Humanmedizin (Sensorik, Übertragungstechnologie) sowie der veterinärmedizinischen Forschung genutzt werden.

Die Technologieplattform dient als Verarbeitungsbasis für die innerhalb des Projektes zu entwickelnden Algorithmen. Aufgrund der hohen Komplexität des zu beschreibenden Systems (biologisches System) ist eine klassische Modellbeschreibung in Form von Differentialgleichungen nicht möglich. Daher wird in diesem Projekt der Ansatz der indirekten Beschreibung eines Modells mittels Data-Mining beschritten. Wesentlich für die Qualität der Algorithmik ist die extensive Datenerfassung und exakte Datenbewertung in der Anlernphase. Je nach Vitalkomplex des Pferdes werden so “Quasi“-Modelle definiert, die im späteren Einsatz genutzt werden.

Entwicklung und Produktion von Hard- und Software übernehmen die beteiligten KMU. Die kurzen Wege bei der Herstellung sollen Produktionskosten senken und das Kapital, aufgrund ortsnaher Beschäftigungsmöglichkeiten, in der Region belassen. Ebenso wird durch gemeinsames Know‐how ein mögliches Risiko minimiert.

Der in diesem Projekt gewählte Ansatz der indirekten Modellierung biologischer Systeme im Veterinärbereich lässt sich prinzipiell auf andere Anwendungen übertragen. Bei erfolgreichem Nachweis der Fähigkeiten des Systems ist in einem zweiten Schritt eine Erweiterung im Veterinärbereich möglich und sinnvoll. Auch eine Nutzung im Umfeld der Humanmedizin ist möglich.

Die Projekte

Die Initiative besteht aus vier Teilprojekten:

Teilprojekt „Klinische Diagnostik und Therapie Controlling“ (Universität Leipzig)
Das Teilprojekt befasst sich mit der Konzeption der Anforderungen der technischen Plattform am Pferd, im Hinblick auf die Ausgestaltung der Modell-relevanten Kombination der verschiedenen Sensoren. Den Schwerpunkt der Arbeiten bildet die Entwicklung von Algorithmen zur Diagnose der unterschiedlichen Krankheitsbilder auf Basis der eingesetzten Sensorik und die Validierung der daraus hervorgegangenen Anwendungskonzepte anhand klinischer Krankheitsfälle.

Teilprojekt „Ambulante Diagnostik und Therapie Controlling“ (ProSaani)
Das Teilprojekt beschäftigt sich mit der Verbesserung der Diagnostik für das Pferd im Sport- und Freizeitbereich. Die gewonnen Erkenntnisse bilden die Basis für ein kontinuierliches Monitoring der Vitalfunktionen des Patienten Pferd. Die Bewertung der in der ambulanten Versorgung untersuchten Krankheitsfälle als Basis der Diagnosefunktionalität der Technologieplattform ist ein weiterer wesentlicher Projektteil.

Teilprojekt „Entwicklung telemetriefähiger Sensorik für das Myoelektrische Modell“ (Haynl Elektronik)
Im Fokus des Teilprojektes ist die Konzeption und Entwicklung einer autarken Sensortechnik zur nichtinvasiven Erfassung der bioelektrischen Muskelpotenziale von Großtieren. Neben der Messtechnik erfolgt die Implementierung einer zuverlässigen Funkschnittstelle zur Übertragung der Daten an den Diagnoseserver.

Teilprojekt „Entwicklung des Diagnose- und Therapieservers sowie telemetriefähiger Sensorik für das Biomechanische, Biothermische und Bioelektrische Modell“ (ifak system GmbH)
Die Arbeiten der ifak system GmbH leisten einen wesentlichen Beitrag zur Implementierung der Technologieplattform. Sie reichen von der Sensorentwicklung bis zum Design und zur Implementierung des Diagnoseservers. Das Teilprojekt ist weiterhin die Grundlage für mögliche Erweiterungen der Plattform durch Einbindung weiterer Algorithmen zur Lösung zusätzlicher Problemstellungen. Im Bereich der Sensorik übernimmt die Firma die Entwicklung der Hardware für die Ermittlung der biomechanischen, biothermischen Parameter sowie des EKG.

Die Partner

• Chirurgische Tierklinik der Universität Leipzig
   
• ProSAANI GmbH, Hoppegarten OT Münchehofe
   
• Haynl Elektronik GmbH, Schönebeck
   
• fak system GmbH, Magdeburg
   

Kontakt

Thorsten Szczepanski
Koordinator
ifak system GmbH
Oststr. 18
39114 Magdeburg
Tel.: 391 544563-0
Email: tsz[at]ifak-system.com
www.horsevetmed.de


Projektlaufzeit: 01.07.2016 – 30.06.2018

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