Ansprechperson: Prof. Dr. Philipp Rostalski

Visuelle Kontextinformation zur Optimierung der Beatmungstherapie

• Verbesserte Nutzung multimodaler Sensordaten in der Beatmungstherapie durch Zusammenspiel visuell extrahierter Kontextinformation (aus Multikamera-Tiefenbildern), Zeitreihen der Vitalparameter und fortschrittlichen KI-Algorithmen (Deep-Learning und probabilistische Modelle).
• Umfassende Patientenbeurteilung (z.B. bezüglich Stress, Körperlage etc.) und damit potenziell neue diagnostische/therapeutische Anwendungen.

Eine frühzeitige Erkennung von veränderten Patientenlagen oder auch veränderten Körperproportionen infolge von intrakorporalen Volumenverschiebungen ist ein wesentlicher Bestandteil des Patientenmonitorings während der mechanischen Beatmung. Diese kann zur Verbesserung der Beatmungstheraphie entscheidend betragen.

In VIKOOB wird in Zusammenarbeit mit dem Institut für Medizinische Elektrotechnik, dem Institut für Medizinische Informatik der Universität zu Lübeck, der Firma Dräger und dem Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) ein klinischer Demonstrator eines intelligenten, kamerabasierten Systems entwickelt, welches wichtige Kontextinformationen zur Prognose von pulmonalen Veränderungen und lageabhängigen Änderungen des Gasaustauschs bei mechanisch beatmeten Intensivpatienten erfasst. Das System ermittelt die insbesondere die folgenden Parameter automatisiert und KI-basiert:

• Lagerungsinformation und Körperhaltung
• Körpermetriken wie Größe und Gewicht
• Lageabhängiges 3D-Körpermodell

und macht somit den klinischen Kontext für die Dokumentation, Diagnose und Beatmungsoptimierung zugänglich. Die gewonnenen Kontextinformationen sollen abschließend mit Hilfe mathematischer Modelle des respiratorischen Systems integriert werden, um eine Optimierung der Beatmungstherapie zu erzielen.

• Hennigs, Carlotta und Brehmer, Kai und Rostalski, Philipp: The effect of body mass index on pressure controlled ventilator settings. AUTOMED 2021, 2021.
• Hennigs, Carlotta, Brehmer, Kai, Hardel, Tim Tristan and Rostalski, Philipp: Model-based analysis and optimization of pressure-controlled ventilation of COPD patients in relation to BMI. at - Automatisierungstechnik, vol. 70, no. 11, 2022, pp. 957-967
• Hennigs, Carlotta und Tobias Becher und Philipp Rostalski: Mathematical lung model for local gas exchange based in EIT-measurements. BMT 2022.
• C. Hennigs, F. Schollemann, J. Graßhoff, T. Hardel and P. Rostalski: A simple mathematical lung model of Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD). AUTOMED 2023, 2023.
• S. Merrath, C. Hennigs, A. Oltmann and P. Rostalski: A lung model considering age, sex and height: an in-silico study – lung mechanics. AUTOMED 2023, 2023.
• S. Merrath, C. Hennigs, A. Oltmann and P. Rostalski: A lung model considering age, sex and height: an in-silico study – gas exchange. AUTOMED 2023, 2023.
• Bigalke, Alexander und Hansen, Lasse und Heinrich, Mattias P. End-to-end learning of body weight prediction from point clouds with basis point sets. Bildverarbeitung für die Medizin 2021. Springer, 2021.
• Bigalke, Alexander und Hansen, Lasse und Diesel, Jasper und Heinrich, Mattias P. Seeing under the cover with a 3D U-Net: point cloud-based weight estimation of covered patients. International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 16.12: 2079-2087, Springer, 2021.
• Bigalke, Alexander und Hansen, Lasse und Diesel, Jasper und Heinrich, Mattias P. Domain adaptive 3d human pose estimation through anatomical constraints. MIDL 2022.
• Bigalke, Alexander und Hansen, Lasse und Diesel, Jasper und Hennigs, Carlotta und Rostalski, Philipp und Heinrich, Mattias P.: Anatomy-guided domain adaptation for 3D in-bed human pose estimation. Medical Image Analysis, akzeptiert, 2023
• Carbon, Niklas M. und Sauer, Julia und Steinle, Julia und Graßhoff, Jan und Rostalski, Philipp und Weber-Carstens, Steffen Surface electromyography may be an alternative to esophageal pressure measurement in patient-ventilator asynchrony detection in ARDS patients PLUG Online Meeting, 2022
• Sauer, Julia und Streppel, Merle und Carbon, Niklas M. und Petersen, Eike und Rostalski, Philipp Blind source separation of inspiration and expiration in respiratory sEMG signals, Physiological Measurements, 43 075007, 2022Carbon,
• Niklas M. und Sauer, Julia und Steinle, Julia und Graßhoff, Jan und Rostalski, Philipp und Weber-Carstens, Steffen Patient‑ventilator asynchrony detection by surface electromyography (sEMG) in ARDS patients Intensive Care Medicine Experimental 2022, 10(2):000874

Auszeichnungen: BVM-Preis, Beste Wissenschaftliche Arbeit, 3. Platz - Alexander Bigalke für das Paper "End-to-end learning of body weight prediction from point clouds with basis point sets" 2021