DMEA 2024 – Fraunhofer IGD zeigt Lösungen zur medizinischen Entscheidungsunterstützung
Posted by PM-Ersteller - 21/03/24 at 09:03:57 a.m.Bessere datenbasierte Entscheidungen treffen
Vitaldaten, Ergebnisse bildgebender Untersuchungen und Informationen zum Lebensstil: Umfassende Daten zu Patientinnen und Patienten sind für Beschäftigte im Gesundheitswesen bereits verfügbar, aber nicht unbedingt gut nutzbar. Diese bestmöglich zur medizinischen Entscheidungsunterstützung zu verwenden und auch die Patientinnen und Patienten einzubinden, hat sich das Fraunhofer IGD auf die Fahnen geschrieben. Auf der DMEA präsentieren die Forschenden vom 9. bis 11. April in Berlin zwei Lösungen – ein visuell-interaktives Werkzeug zur Kohorten-Analyse in der Forschung sowie den Parkinson-Monitor. Dieser hilft Ärztinnen und Ärzten sowie Betroffenen, die individuelle Erkrankung besser zu verstehen.
„Medizinerinnen und Mediziner sollen unkompliziert mit großen Datenmengen umgehen können“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Jörn Kohlhammer, Abteilungsleiter Informationsvisualisierung und Visual Analytics beim Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung. „Mit diesem Ziel entwickeln wir Lösungen, die sie – zusätzlich zu ihren persönlichen Erfahrungswerten – datenbasiert in der Entscheidungsfindung unterstützen.“ Gleichzeitig nehmen die Forschenden auch Patientinnen und Patienten in den Blick: „Wenn diese selbstbewusst und gut informiert die Behandlung mittragen, verbessert das ihr Wohlbefinden spürbar“, erklärt Dr.-Ing. Stefan Wesarg, Abteilungsleiter Visual Healthcare Technologies.
Visuell-interaktiv medizinische Studien designen
Neue Zusammenhänge entdecken: Die Kohortenanalyse dient als Grundlage der personalisierten Medizin. Forschende suchen nach Gemeinsamkeiten bei Patientinnen und Patienten und verbinden aktuelle Therapieentscheidungen mit vergleichbaren Fällen in der Vergangenheit. Das Fraunhofer IGD entwickelte ein Analysetool, das forschende Ärztinnen und Ärzte visuell-interaktiv dabei unterstützt, Kohorten präziser einzuteilen und die Daten auf Korrelationen zwischen Parametern zu untersuchen.
Auf Basis von Patienteninformationen, medizinischen Bilddaten und omics-Daten, also verschiedensten Informationen zu Veränderungen auf zum Beispiel genetischer oder molekularer Ebene, werden Informationen KI-basiert für eine medizinische Bewertung zusammengeführt und aufbereitet. Der Schwerpunkt liegt derzeit auf der Nephrologie sowie chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen. „In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Cluster of Excellence Immune-Mediated Diseases CIMD entwickeln wir die Technologie weiter, um sie künftig auch in der Pharmaindustrie einsetzen zu können“, sagt Kohlhammer.
Datenbasiert den Krankheitsverlauf vorhersehen
Ein Dashboard für Betroffene wie auch behandelnde Ärztinnen und Ärzte ist der Parkinson-Monitor. Die Web-Anwendung fasst ein Patiententagebuch, Bilddaten, eine Übersicht über die Daten im Zeitverlauf und weitere Bereiche zusammen. Daraus lassen sich KI-basiert Rückschlüsse ziehen, wie sich die Krankheit voraussichtlich entwickeln wird. Zukünftig soll es auch möglich sein, die Nebenwirkungen bei veränderter Medikation zu prognostizieren.
„Gerade wenn die Patientinnen und Patienten bei fortschreitender Erkrankung nicht mehr selbstständig sind, können Angehörige deren Situation mit dem Parkinson-Monitor besser verstehen“, erklärt Wesarg. Das Team um Wesarg nutzte für die Entwicklung Daten von etwa 3.000 in der Parkinson’s Progression Markers Initiative erfassten Patientinnen und Patienten. Im nächsten Schritt soll die Lösung mit einem klinischen Partner an einer aktuellen Patientengruppe erprobt werden – auch um Feedback zur Nutzerfreundlichkeit zu erhalten.
Auf verschiedene Krankheitsbilder anzupassen
Beide Fraunhofer-Lösungen – die Kohorten-Analyse und der Parkinson-Monitor – haben eins gemeinsam: Sie legen derzeit den Fokus auf spezifische Indikationen, sind perspektivisch aber universell auf viele verschiedene Fragestellungen anwendbar. Ein besonderes Augenmerk liegt bei beiden Projekten außerdem auf dem Datenschutz: Sowohl Kohlhammer als auch Wesarg sind Teil des Nationalen Forschungszentrums für angewandte Cybersicherheit ATHENE. Dieses ist eine Forschungseinrichtung der Fraunhofer-Gesellschaft unter Leitung des Fraunhofer SIT und unter Beteiligung des Fraunhofer IGD sowie der Universitäten TU Darmstadt, Goethe-Universität Frankfurt und Hochschule Darmstadt.
Weiterführende Informationen:
Fraunhofer IGD präsentiert auf der DMEA: https://www.igd.fraunhofer.de/de/veranstaltungen/dmea.html
Mehr über die Forschung des Fraunhofer IGD für die Branche Gesundheit und Pflege: https://www.igd.fraunhofer.de/de/branchen/gesundheit.html
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Fraunhofer IGD auf DMEA
09. bis 11. April 2024
Fraunhofer-Gemeinschaftsstand: Halle 2.2, Stand D-108
Verantwortlicher für diese Pressemitteilung:
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Frau Daniela Welling
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
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email : presse@igd.fraunhofer.de
Über das Fraunhofer IGD:
Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD setzt seit über 30 Jahren Standards im Visual Computing, der bild- und modellbasierten Informatik. Die rund 210 Mitarbeitenden des Fraunhofer IGD unterstützten Unternehmen und Institutionen der Branchen Automotive, Gesundheit und Pflege, Bioökonomie und Infrastruktur, Software- und IT-Wirtschaft, Maritime Wirtschaft sowie Kultur- und Kreativwirtschaft. Das Fraunhofer IGD bietet konkrete technologische Lösungen und hilft bei der strategischen Entwicklung. Die Forscherinnen und Forscher betreiben Datenanalyse, konzipieren Soft- und Hardwaresysteme, entwickeln Prototypen und realisieren und implementieren visuell-interaktive Systeme. Schwerpunkte sind Mensch-Maschine-Interaktion, Virtual und Augmented Reality, künstliche Intelligenz, interaktive Simulation, Modellbildung sowie 3D-Druck und 3D-Scanning. Das Fraunhofer IGD betreibt seit 1987 Spitzenforschung und begleitet an seinen drei Standorten Darmstadt, Rostock und Kiel den gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Wandel mit anwendungsorientierten Lösungen. Internationale Relevanz entfalten seine Produkte durch die Zusammenarbeit mit dem österreichischen Schwesterinstitut an den Standorten Graz und Klagenfurt sowie die Beteiligung an verschiedensten EU-Projekten.
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Cybersicherheit durch Visual Analytics optimieren
Posted by PM-Ersteller - 09/12/21 at 09:12:16 a.m.Visual Analytics sorgt für Überblick
Sechs Stunden ohne Facebook, Instagram und Co.: Für die US-amerikanische Facebook Inc. bedeutete dies Milliardenverluste. Doch wie kommt es zu solchen Problemen und wie lassen sie sich möglichst schnell erkennen? Mit diesem Themenkomplex beschäftigt sich das Fraunhofer IGD bereits seit mehreren Jahren und verfolgt mit dem Forschungszentrum ATHENE das Ziel, Netzwerkdaten verständlicher zu machen. Somit werden mehr Menschen befähigt, einzuschätzen, was im eigenen Netzwerk passiert. Aktuelle und künftige Möglichkeiten zur visuellen Analyse sollen die Arbeit der Sicherheitsexperten vereinfachen.
„Die Masse an angezeigten Warnungen, die für mehr Cybersicherheit sorgen sollen, ist in Unternehmensnetzwerken kaum überschaubar“, sagt Prof. Dr. Jörn Kohlhammer, ATHENE-Wissenschaftler beim Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD. Das Problem dabei sei, dass ein Großteil der Nachrichten aus Warnungen bestünde, die durch ungefährliche Besonderheiten im Netzwerkverkehr zu Stande kämen. „Dies kann dazu führen, dass die Meldungen, bei denen tatsächlich Handlungsbedarf besteht, in diesen False Positives untergehen. Die Unsicherheit darüber, welche Warnungen als erstes zu behandeln sind, ist dabei ein drängendes Problem.“
Ein weiteres Beispiel für unübersichtliche Datenmassen ist das Border Gateway Protocol (BGP). Dieses ist das Routingprotokoll, das autonome Systeme verbindet und den grenzübergreifenden Datenverkehr des Internets ermöglicht. Wie wichtig dies ist, zeigte der Ausfall von Facebook-Services Anfang Oktober. Aufgrund einer Wartung auf Seiten von Facebook kam es zu einer Unterbrechung der Verbindungen der DNS-Server zum Rechenzentrum. Diese hielten daraufhin BGP-Ankündigungen zurück, da eine gestörte Netzverbindung vorzuliegen schien. Die Server waren länger nicht erreichbar. Mit einer besseren Übersicht der BGP-Ankündigungen wäre dies zu verhindern gewesen.
Die Unübersichtlichkeit der Datenmengen macht es vor allem kleineren Unternehmen schwer, einen Überblicküber ihre Cybersicherheit zu gewährleisten. Die Lösung ist aus Sicht des Fraunhofer IGD die zielgerichtete Visualisierung von sicherheitsrelevanten Daten und Informationen, denn: Je einfacher Netzwerkdaten verständlich gemacht werden, desto mehr Menschen können einschätzen, was im eigenen Netzwerk passiert.
Im Rahmen des Nationalen Forschungszentrums für angewandte Cybersicherheit ATHENE beschäftigt sich das Fraunhofer IGD mit Lösungen zur Visualisierung von Cybersicherheitsdaten. Hersteller von Cybersicherheitssoftware können von dieser Expertise profitieren: Softwarelösungen, die schon heute über gute Funktionalitäten verfügen, können durch eine verbesserte Visualisierung Effektivität und Nutzerzufriedenheit steigern. Ziel ist die Schaffung von Benutzeroberflächen, die bei der Verwendung sehr großer Datenmengen unterstützen und speziell auf die Aufgaben von Netzwerkadministratoren und Sicherheitsexperten ausgerichtet sind.
Visual Analytics sorgt für Überblick
Schon heute bietet das Fraunhofer IGD zahlreiche Lösungen im Bereich der Visual Analytics. So können Cybersicherheitsexperten visuell und interaktiv Warnungen zu verschiedenen Gruppen zuordnen, ohne lange Listen durchzugehen und jede Warnung einzeln beurteilen zu müssen. Stattdessen werden ähnlichen Warnungen als benachbarte Blasen visualisiert, die interaktiv gemeinsam in verschiedene Gruppen eingeteilt werden können.
Das Werkzeug NetCapVis visualisiert Netzwerkdaten sortiert nach Kriterien wie IP-Adressen oder Datenformat. Auf einem Zeitstrahl ist ersichtlich, zu welchem Zeitpunkt welche Datenpakete in das Netzwerk gelangen oder das Netzwerk verlassen. Auf diese Weise ist ein schneller Überblick gegeben, der gleichzeitig eine gezielte Reaktion auf unbekannte Datenbewegungen ermöglicht.
„Die Leitfrage unserer Forschung lautet: Wie kann man Interfaces so vereinfachen und verbessern, dass immer weniger Vorwissen nötig ist, um die Sicherheit des eigenen Netzwerkes zu überwachen“, so Prof. Dr. Kohlhammer. In Zeiten von Digitalisierung und zunehmenden Angriffen auf Unternehmen und öffentliche Einrichtungen sei dies wichtiger denn je. „Das große Ziel ist die bestmögliche Unterstützung von Netzwerkadministratoren und Sicherheitsexperten durch die Visualisierung von Cybersicherheitsdaten.“
Weiterführende Informationen:
Zur Visual Analytics Forschung des Fraunhofer IGD: https://www.igd.fraunhofer.de/kompetenzen/technologien/visual-analytics
Zum Nationalen Forschungszentrum für Angewandte Cybersicherheit ATHENE: https://www.athene-center.de/
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Über das Fraunhofer IGD:
Das 1987 gegründete Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD ist die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing, der bild- und modellbasierten Informatik. Wir verwandeln Informationen in Bilder und Bilder in Informationen. Stichworte sind Mensch-Maschine-Interaktion, Virtual und Augmented Reality, künstliche Intelligenz, interaktive Simulation, Modellbildung sowie 3D-Druck und 3D-Scanning. Rund 180 Forscherinnen und Forscher entwickeln an den drei Standorten Darmstadt, Rostock und Kiel neue technologische Anwendungslösungen und Prototypen für die Industrie 4.0, das digitale Gesundheitswesen und die „Smart City“. Durch die Zusammenarbeit mit den Schwester-Instituten in Graz und Singapur entfalten diese auch internationale Relevanz. Mit einem jährlichen Forschungsvolumen von 21 Mio. Euro unterstützen wir durch angewandte Forschung die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft.
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Fraunhofer-Projekt „CorASiV“ unterstützt mit neuer Software die Erfassung von Infektionsketten
Posted by PM-Ersteller - 22/10/20 at 08:10:33 a.m.Die Fraunhofer-Institute IGD und IOSB visualisieren Infektionsdaten mit Fokus auf Ansteckungsräume und -zeiten.
Nach dem rasanten Anstieg von COVID-19 in den letzten Wochen warnen Ärzte, Politik und die Gesundheitsämter eindringlich vor einer nicht kontrollierbaren Ausbreitung des Virus und den Folgen eines zweiten Lockdowns. Weder politisch-wirtschaftlich noch medizinisch sind die Folgen absehbar. Die Bundesregierung wiederholt deshalb ihre dringende Mahnung von Mitte April, das Hauptaugenmerk auf die Verbreitungs- und Ansteckungszusammenhänge zu legen. Genau an dieser zentralen Stelle setzen das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD und das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB an und bieten Lösungen.
Das Gemeinschaftsprojekt „CorASiV“, an dem auch die Fraunhofer-Institute IAIS, IME, ITWM und MEVIS beteiligt sind, ermöglicht eine schnelle visuelle Aufbereitung der Daten von an COVID-19 Erkrankten und ihren Kontaktpersonen und stellt den Gesundheitsämtern damit Technologien zur Verfügung, die effektiv und umfassend die Krankheitsbewegungen im Einzugsgebiet des jeweiligen Amtsbezirks darstellen. Die Fallzahlen in Deutschland schnellen seit Kurzem wieder nach oben, viele Städte und Regionen wurden als Risikogebiet eingestuft. Die Gesundheitsämter sind seit Ausbruch des neuen Coronavirus mit einer Fülle von Daten konfrontiert, die sie eingeben, abgleichen, zusammenführen und wieder abrufen müssen, doch sie sind weder softwaretechnisch noch personell dafür aufgestellt: Ein Beschäftigter des Gesundheitsamtes muss im bestehenden Computersystem, unter teilweise manuellem Zusatzaufwand, nach Daten suchen oder Listen vergleichen, um bestimmte Personen und deren Kontakte zu finden und diese in Relation zu setzen. Zusätzlich zum sowieso schon bestehenden Personalmangel nehmen solche aufwändigen Prozesse viel dringend benötigte Arbeitszeit von Mitarbeitenden und Ärzten in Anspruch.
Pionierarbeit zur Bekämpfung von SARS-CoV-2 und anderen Infektionskrankheiten
Die Technologien in „CorASiV“ bereiten die vom Gesundheitsamt eingegebenen Daten digital auf und visualisieren diese auf verschiedene Weisen. Dabei können nur Mitarbeitende des Gesundheitsamtes auf personenbezogene Daten zugreifen. Alle erfassten Personen werden mit ihrem Wohnort sowie ihrem aktuellen Infektionsstatus auf einer digitalen Karte angezeigt und das Gebiet des Gesundheitsamts nach möglichen örtlichen Zusammenhängen ausgewertet.
Mit einer zeitlich abhängigen Visualisierung des Infektionsgeschehens werden die Menschen identifiziert, die sich in ähnlichen Zeiträumen infiziert haben. Die Gesundheitsämter erhalten mit der Kartenvisualisierung per Tastendruck einen genaueren Überblick über die Infektionsausbreitung. Dies befähigt die Gesundheitsämter, die Infektionsprozesse besser kennenzulernen und ihre Maßnahmen zeitnah und gezielter darauf einzustellen.
„CorASiV“ ist ein wichtiger Baustein im Gesamtpaket aller Eindämmungsmaßnahmen des Virus und für die Gesundheitsämter eine echte Hilfestellung. Dank der bereits vorhandenen Daten lassen sich Hotspots erkennen und neue Hypothesen über die Wirkungsweise von Covid-19 formulieren. Das System ist zudem erweiterbar, „man kann das Bild noch feiner aufgliedern“, sagt Prof. Dr.-Ing. Jörn Kohlhammer, zuständig für Informationsvisualisierung und Visual Analytics am Fraunhofer IGD in Darmstadt. „Forschungstechnisch hat das großes Potential – auch für weitere Projekte mit Gesundheitsämtern – und ist übertragbar auf andere Infektionskrankheiten.“ Denn neben SARS-CoV-2 zirkulieren auch weiterhin potenziell bedrohliche Viren unter der Bevölkerung. Eine Vision wäre, das System auf ganz Deutschland auszuweiten. Der Datenschutz ist gewährleistet, da die Daten das Netzwerk des jeweiligen Gesundheitsamtes nicht verlassen.
Das neue Softwareangebot der Fraunhofer-Institute entlastet dort, wo digitale Lösungen am besten greifen: beim Umgang mit riesigen, unüberschaubaren Datenmengen. Die Gesundheitsämter profitieren vor allem durch die enorme Zeitersparnis, die mit der Nutzung der speziell entwickelten Werkzeuge einhergeht.
Die Fraunhofer-Gesellschaft unterstützt im Rahmen ihres Programmes „Fraunhofer vs. Corona“ die Gesundheitsämter bei der Aufgabe, die Coronakrise zu meistern. Die Gesundheitsämter stehen vor der Herausforderung, verfügbare Informationen über die Ausbreitung von COVID-19 nachzuverfolgen, bereitzustellen und dies mit weiteren Datenquellen zu analysieren. Um die Gesundheitsämter zu unterstützen, haben sich mehrere Fraunhofer-Institute zusammengetan. Das Konsortium bündelt so Kompetenzen aus der Medizin, Datenanalyse, Simulation und Visualisierung.
#WeKnowSolutions
Im Rahmen der digitalen Messe der Fraunhofer-Institute #WeKnowSolutions vom 26. bis 29. Oktober 2020 zu den Themen „Gesundheit. Digitale Wirtschaft. Anlagen- und Maschinenbau. Mobilität“ wird das Tool „CorASiV“ präsentiert und vorgestellt: am Mittwoch, 28.10.2020 beim 3. Thementag (Gesundheitswirtschaft – Medizinische Verfahren neu denken).
Weiterführende Informationen:
– Informationen zum Vortrag auf den Fraunhofer Solution Days: www.igd.fraunhofer.de/veranstaltungen/fraunhofer-solution-days-2020
– Mehr über die Visual-Analytics-Entwicklungen im Zuammenhang mit Covid-19 am Fraunhofer IGD: www.igd.fraunhofer.de/projekte/visual-analytics-fuer-covid-19
FraunhoferSolution Days – Thementag Gesundheitswirtschaft
28. Oktober 2020 -Vortrag: 10.30 Uhr
www.fraunhofer.de/solutiondays
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Das 1987 gegründete Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD ist die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing, der bild- und modellbasierten Informatik. Wir verwandeln Informationen in Bilder und Bilder in Informationen. Stichworte sind Mensch-Maschine-Interaktion, Virtual und Augmented Reality, künstliche Intelligenz, interaktive Simulation, Modellbildung sowie 3D-Druck und 3D-Scanning. Rund 180 Forscherinnen und Forscher entwickeln an den drei Standorten Darmstadt, Rostock und Kiel neue technologische Anwendungslösungen und Prototypen für die Industrie 4.0, das digitale Gesundheitswesen und die „Smart City“. Durch die Zusammenarbeit mit den Schwester-Instituten in Graz und Singapur entfalten diese auch internationale Relevanz. Mit einem jährlichen Forschungsvolumen von 21 Mio. Euro unterstützen wir durch angewandte Forschung die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft.
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