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Plattform Medizinische Systeme – Systemmedizin

Die Entwicklungen im Gesundheitssystem sind geprägt von mehr Daten, mehr Vernetzung, mehr Komplexität. Dies bringt Risiken, aber vor allem auch Chancen mit sich. Unsere Antwort darauf ist interdisziplinäre Forschung, welche den Systemaspekt bei der Entwicklung neuer Technologien oder der Technologieintegration im klinischen Umfeld und im Bereich Personal- und Public Health berücksichtigt oder darauf fokussiert.

Bei der Plattform Medizinische Systeme – Systemmedizin geht es vor allem um die Aspekte der Integration technischer Systeme oder genereller um Systembetrachtung aus einer technik- und methodenorientierten Sicht. Systemmedizin bedeutet, Wechselwirkungen zu erkennen und zu verstehen – im engeren Sinn systembiologisch motiviert im Zusammenhang mit Krankheit und Therapie beim Patienten, im weiteren Sinn beim Zusammenspiel von Patient, Therapeut, Technologie, Spital oder Gesundheitssystem. Wir verwenden und entwickeln dafür technische, mathematische oder physikalische Konzepte und Methoden. Die Aufgabe der Plattform liegt in der Förderung des Zusammenführens dieser Technologien in medizinische Systeme (Systemintegration im weiteren Sinn, das heisst auch Umsetzungskonzepte für die Klinik). Insbesondere soll aber der Fokus auf dem Brückenschlag zwischen Medizintechnik und Systemmedizin liegen. Aktuelle Forschungsergebnisse fliessen in Weiterbildungsangebote und die Ausbildung der Studierenden ein.

Themen und Personen

In der Diagnostik und Therapie kommen zunehmend komplexe Verfahren zur Anwendung. Neue technische Möglichkeiten im Bereich Bildgebung oder Sensorik ermöglichen den Zugang zu umfangreichen medizinischen Daten, deren sinnvolle Interpretation zum Teil modellgestützte Analysen erfordert. Dabei müssen auf mehreren Ebenen komplexe, dynamische Systeme betrachtet werden: 

  • der Patient (und seine Organe, Gewebe, Zellen) als komplexes biologisches System
  • die technischen Systeme, welche mit dem Patienten oder dem klinischen Personal interagieren (Bildgebungs- bzw. Befundungs- und Dokumentationssysteme mit dem Arzt/Ärztin; elektronische Implantate; Lebenserhaltungssysteme in der Intensivmedizin; human-machine-interaction in personalisierten Therapieformen in Physio- und Ergotherapie)
  • Interaktion mit Daten, zum Beispiel datenbankgestützte Assistenz-systeme für die Erstdiagnose in der Hausarztmedizin (mit speziellem Fokus auf dynamischen Daten)
  • die Klinik mit den ineinandergreifenden Prozessen (zum Beispiel Rahmenbedingungen im Patienten-Workflow durch technische Möglichkeiten) oder das Gesundheitssystem 

Technische Innovationen und Möglichkeiten werden in zunehmendem Masse im Kontext der klinischen Umsetzung und der dynamischen Einbindung in die diagnostischen und therapeutischen Prozesse betrachtet. Die Einführung neuer diagnostischer oder therapeutischer Verfahren oder Techniken bedingt häufig auch ein Qualitätssicherungsprogramm mit technischen Hilfsmitteln, Anpassungen im Workflow und Datentransfer sowie klinisch-medizinische Evaluation. Laufende Projekte an der ZHAW School of Engineering gehen bereits stark in diese Richtung. Die umfangreichen Kompetenzen im Bereich Medizintechnik, Sensorik, modellgestützte Datenanalyse, Modellierung, Computersimulation und medizinische Bildgebung an der ZHAW bilden eine wichtige Grundlage für transdisziplinäre Forschung. 

Medizintechnik, Biomechanik

Sensorik/Aktuatorik

Medizinische Bildgebung

Medizinische Daten

Modellierung, Computersimulation, Biophysik, Systemmedizin, Spezialthemen

Forschungsprojekte

Schulterbewegungen simulieren und verstehen

Die menschliche Schulter ist noch nicht restlos erforscht. Um neue Erkenntnisse über ihre Funktionsmechanismen zu erlangen, hat das Institut für mechanische Systeme an der ZHAW School of Engineering einen physiologischen Schultersimulator entwickelt. Gleichzeitig dient er als Dummy für Stabilitätstests von Implantaten und Prothesen. Mehr zu diesem Projekt

 

 

Funktionsmuster-Entwicklung für ein kostengünstiges Gangtrainingsgerät in der Neurorehabilitation

Patienten mit zentralneurologischen Erkrankungen können oft nicht selbständig gehen. Das Wiedererlernen der Gehfunktion ist oft nur mit wiederholtem und intensivem Training, welches automatisierte Gangtrainingsgeräte bieten, möglich. Die Anschaffung dieser automatisierten Geräte durch Institutionen wie Kliniken oder Pflegeheime ist aber aufgrund hoher Kosten nicht gegeben. Kann ein automatisiertes Gangtrainingsgerät entwickelt werden, welches kosteneffizient, sicher und wirksam ist?

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ZHAW-Absolventen sind dem Hautkrebs auf der Spur

Forschende und Studierende der ZHAW School of Engineering entwickeln eine innovative Untersuchungsmethode zur Diagnose von Hautkrebs. Anstatt präventiv chirurgisch einzugreifen, werden Hautläsionen berührungsfrei mit einer Infrarotkamera untersucht. Zwei ZHAW-Absolventen haben dazu beigetragen, ein kliniktaugliches Diagnosegerät zu entwickeln, das bösartige Veränderungen im Hautbild erkennen sollte.

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Dynamic in vivo profiling of DNA damage and -repair after ionizing radiation

Effects of different DNA damaging agents have been well characterized in hu-man cells in vitro, but little is known about the kinetics of DDR in in vivo. This is due to the fact that repeated sampling of tissue is difficult. Herein, fine needle aspirate (FNA) technique was adapted as a minimally invasive sampling method to address cellular response to DNA damaging agents in vivo (dogs). Investigated end-points are quantification of induced DNA damage, time course (kinetics) of damage formation and repair, residual damage, and functionality of specific DNA repair pathways.

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Publikationen

Beteiligte Institute und Zentren

Partner