Entwicklung einer textilintegrierten Sensorik zur feedback-gestützten Rehabilitation nach Operation des vorderen Kreuzbandes

Das Projekt „KneTex“ (EFRE-0801285) wird durch den Europäischen Fond für Regionale Entwicklung Nordrhein-Westfalen (EFRE.NRW) gefördert und wird betreut durch die LeitmarktAgentur.NRW / Leitmarktwettbewerb LifeSciences.NRW.

Projektlaufzeit

• Durchführungslaufzeit 01.01.2019 – 31.12.2021
• Bewilligungslaufzeit 01.01.2019 – 31.12.2022

Projektpartner

• Institut für experimentelle Psychophysiologie (IXP)
• Bache INNOVATIVE
• Hochschule Niederrhein, Fachbereich Gesundheitswesen (FB10)
  • Prof. Dr. rer. medic. Martin Alfuth
  • Jonas Klemp, M.Sc. Sportphysiotherapie, B.Sc. PT (Wiss. Mitarbeiter im Projekt)
• Hochschule Niederrhein, Fachbereich Elektrotechnik und Informatik (FB03)
• Hochschule Niederrhein, Fachbereich Design (FB)
• Hochschule Niederrhein, Fachbereich Textil- und Bekleidungstechnik (FB07), FTB

Projekt-Kurzbeschreibung

Ziel des Projektes: Das Forschungsprojekt KneTex befasst sich mit der Entwicklung einer textilintegrierten Sensorik zur feedback-gestützten Rehabilitation nach Operation des vorderen Kreuzbandes. Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer Kniebandage mit integrierter Sensorik zur Identifikation schädlicher Bewegungen und Feedbackfunktion zwecks unmittelbarer Korrektur der Fehlbewegung.

Relevanz des Projektes

Mit Hilfe der KneTex-Kniebandage sollen ungesunde Bewegungsabläufe durch Erfassung der Lage und des Winkels des Knies, der relevanten Beinmuskeln und des Bewegungskontextes, erkannt und lokalisiert werden. Mit einer entsprechenden Feedback-Aktorik sollen schädliche Bewegungsabläufe unmittelbar korrigiert werden. Es ermöglicht die Reduktion der Rezidiv- und Komplikationsrate von Patienten mit operativ versorgtem vorderem Kreuzbandriss und die eigenständige Anwendung durch den Patienten im Alltag.

Innovativer Ansatz

Die Kombination von Methoden der Textiltechnik, Sensorik, eingebetteter IT mit entsprechenden Analyseverfahren und Aktorik unter Verwendung neuartiger Technik in der Gestaltung der elektronischen Komponenten dient nicht nur der Erfassung von Lage und Winkel des Knies, sondern auch der Aktivität der relevanten Beinmuskeln und des Bewegungskontextes in feiner Auflösung.

Moderne Feedbackverfahren sorgen für die direkte Beeinflussung des Bewegungsablaufes im Augenblick des Geschehens bei gleichzeitig langfristiger Umorientierung in den Bewegungsabläufen.

Eine einfache Anwendung auch im häuslichen Umfeld wird durch Robustheit in der Verwendung mit wissenschaftlich fundierter Evaluation der Wirksamkeit und Nutzerakzeptanz bestimmt.

Aufgabenstellung

• Entwicklung eines Sensor-Textils unter Berücksichtigung einer optimalen Verarbeitung der Dehnungssensoren und der Integration sensor-funktionalisierter Pailletten.
• Fusionierung der Sensorik eines Sensorpflasters und der textilen Bandage.
• Etablierung einer geeigneten Energieversorgung und Datenauslese der Sensorik.
• Analyse gewonnener Daten zwecks Identifikation ungünstiger Bewegungsabläufe.
• Identifikation der optimalen Lokalisation, Zeitpunkt, Intensität und Dauer der Feedbackgabe und entsprechende Umsetzung.
• Reiz- und Reizschwellenbestimmung bei Probanden zur Feedbackgabe durch das Textil
• Validierung des Textils anhand etablierter Verfahren der instrumentierten Bewegungsanalyse
• Erste Erhebung von Daten bei der Anwendung des Textils an Probanden
• Optimierung und Weiterentwicklung 

iFoot - Verbesserung der einrichtungsübergreifenden Versorgung im Bereich des diabetischen Fußsyndroms (DFS) durch eHealth

Das diabetische Fußsyndrom (DFS) ist eine Folgeerkrankung des Diabetes mellitus, welche etwa 15 % aller Patientinnen und Patienten mit Diabetes betrifft. Es besteht ein Leben lang und äußert sich durch schlecht heilende Wunden und Frakturen an den unteren Extremitäten, welche schlimmstenfalls mit einer Amputation enden. Nach Angaben des Netzwerkes Diabetischer Fuß in Köln liegen die Ausgaben bei der Versorgung des DFS bei ca. 2,5 Milliarden Euro pro Jahr und machen damit den Großteil der Kosten bei Diabetes aus. Bei iFoot handelt es sich um ein EFRE-gefördertes (Europäischer Fonds für regionale Entwicklung) Verbundprojekt im Leitmarktwettbewerb Gesundheit.NRW, welches zum Ziel hat, den Handlungsverlauf von Patientinnen und Patienten mit DFS durch eHealth optimal zu unterstützen. Dabei wird in einem interdisziplinär arbeitendem Team von Medizinischen Informatikern, Health Care Managern und Ingenieuren unter Leitung von Herrn Prof. Dr.-Ing. Hubert Otten ein mit Sensorik ausgestatteter intelligenter Verband entwickelt, welcher Parameter wie Druck, Temperatur und Feuchtigkeit misst und via APP den Patientinnen und Patienten als auch den behandelnden Ärztinnen und Ärzten meldet. Das Projekt ist am 1. Januar 2019 mit einer Laufzeit von drei Jahren gestartet und hat ein Gesamtvolumen von rund 1,5 Millionen Euro. Weitere Projektpartner sind das St. Vinzenz-Hospital GmbH und das Centrum für Integrierte Diabetesversorgung (CID) GmbH, welche als Praxispartner den intelligenten Verband in einer Pilotstudie vom 1. August 2020 über ein Jahr testen. Die ideellen Partner sanafactur GmbH, Initiative Chronische Wunden e.V. und das Netzwerk Diabetischer Fuß Köln und Umgebung e.V. Unterstützen das Vorhaben mit vielen wichtigen Informationen.

Um Künstliche Intelligenz in Wirtschaft und Gesellschaft gewinnbringend einzusetzen, bedarf es zumeinen gut ausgebildeter Fachkräfte, die über Disziplinen hinweg in verschiedenen Anwendungsbereichen den technologischen und gesellschaftlichen Wandel aktiv und positiv mitgestalten. Es braucht zum anderen aber auch ein grundsätzliches gesellschaftliches Verständnis über Wirkmechanismen und Implikationen von KI. In Anwendungsbereichen wie Sozialer Arbeit, Gesundheitswesen, Oecotrophologie oder Textilwissenschaft finden sich kaum KI-Bezüge im Lehrangebot. Dieses Defizit soll in dem BMBF-geförderten Projekt “KI-transdisziplinär” mit einem Budget von knapp 2 Millionen Euro und einer Laufzeit von 4 Jahren geschlossen werden. Seit dem 1. Dezember 2021 arbeiten dabei die Fachbereiche Elektrotechnik/Informatik, Sozialwesen, Textil- und Bekleidungstechnik, Oecotrophologie und Gesundheitswesen zusammen, um ein Portfolio vernetzter Lehrveranstaltungen zu erstellen. Die große Herausforderung des transdisziplinären Projektansatzes wird es sein, das Verhältnis von KI-spezifischem Fachwissen und seiner didaktisch notwendigen Reduktion im Kontext fachfremder Anwendungsbereiche zu bestimmen, so dass sich alle Studierenden trotz ihrer heterogenen studiendisziplinären Verortung als handlungsfähig wahrnehmen können.

Die Studierenden am Fachbereich Gesundheitswesen haben eine hohe Fachexpertise beispielsweise zur Erhebung und Analyse der Routinedaten, zu qualitativen Anforderungen an Behandlungspfade (SOPs), zum Vorgehen bei Prozessanalysen und Verbesserung oder auch zum Einsatz bildgebender Verfahren. Vor diesem fachlichen Hintergrund sollen anhand von verschiedenen Fallstudien die Methoden und Potentiale der KI transdisziplinär durch die gemeinsame Erarbeitung mit dem Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik gemeinsam erarbeitet und vermittelt werden. Im Rahmen Projekts erfolgt zunächst der Aufbau eines "Health Data Lakes", in dem umfangreiche Datenbestände aus dem Gesundheitswesen gespeichert und verwaltet werden. Grundlage sind sowohl frei verfügbare Datenquellen als auch selbst erhobene Daten, die nach Anonymisierung auch in Lehrveranstaltungen eingesetzt werden. Gleichzeitig erfolgt die Auswahl methodischer Konzepte und KI-Werkzeuge für die Lehre. Dies erfolgt aktuell im Master-Modul Business Intelligence, wo KI zur Verarbeitung natürlicher Sprache eingesetzt wird. Geplant ist, die bestehende Kooperationen weiter auszubauen um komplexe Systeme in Masterprojekten einzusetzen und exploratives Arbeiten zu fördern. Ziel ist es, sowohl die Datenanalyse als auch die methodisch-konzeptionelle Arbeit in der Lehre zu unterstützen.

Auswahlmechanismen für Untersuchungen im Financial Reporting Enforcement

Gegenstand dieses Forschungsprojekts ist die Frage einer möglichst effektiven Ausgestaltung von Selektionsmechanismen. Das Projekt wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert und in Zusammenarbeit mit der Ruhr-Universität Bochum durchgeführt. Konkret wird untersucht, wie Aufsichtsbehörden möglichst effektiv, Finanzberichte auswählen können, die einer (zusätzlichen) Prüfung unterzogen werden sollen. Der gängigste Ansatz ist eine Auswahl anhand von beobachtbaren Risikofaktoren oder aufgrund von (ggf. anonymen) Hinweisen auf mögliche Fehler oder Regelverstöße. Alternativ können Aufsichtsbehörden ein randomisiertes Auswahlmodell (Zufallsauswahl) oder eine Kombination aus beiden Ansätzen verwenden. Durch empirische Analysen eines proprietären Datensatzes werden die jeweiligen Aufdeckungswahrscheinlichkeiten bzw. Abschreckungswirkungen der verschiedenen Ansätze untersucht und dabei die auf Seiten der Aufsichtsbehörden sowie der betroffenen Unternehmen entstehenden Prüfungskosten einbezogen.

Bettenmanagement 4.0 - Mehr Sicherheit und Ressourcen durch Bettenmanagement 4.0 im Krankenhaus

Das Krankenhausbett ist von zentraler Bedeutung in der stationären Versorgung. Defizite in der Reinigung, Lagerung und Wartung verursachen nicht zu unterschätzende Sach- und Personalkosten und gefährden die Gesundheit und Sicherheit der Patientinnen und Patienten. Das Projekt Bettenmanagement 4.0 ist ein EFRE-gefördertes (Europäischer Fonds für regionale Entwicklung) Verbundprojekt im Leitmarktwettbewerb IKT.NRW, welches auf eine ganzheitliche, lebenszyklus- und bedarfsorientierte Prozessorientierung im Krankenhaus abzielt. Innerhalb des Projektes werden Hard- und Softwarekomponenten entwickelt, welche die Statusabfrage und Lokalisierung eines Bettes zu jedem Zeitpunkt ermöglichen und somit einen Überblick über den Gesamtbestand, Lebenszyklus, anstehende Ersatzinvestition liefern. Dadurch werden die Gesamtprozesse optimiert und das Infektionsrisiko der Patienten und des Personals reduziert. Der Projektstart lag am 1. Dezember 2019 mit einer Laufzeit von drei Jahren und einem Gesamtvolumen von ca. 1,1 Mio. Euro. Es wirken unter der Konsortialführung der medmehr GmbH die Verbundpartner FH Dortmund, Ruhr-Universität Bochum, Deutsches Krankenhausinstitut e.V. Und die Hochschule Niederrhein unter Leitung von Herrn Prof. Dr.-Ing. Otten zusammen. Als ideelle Praxispartner wird das Projektkonsortium durch das St. Marien-Hospital Mülheim an der Ruhr GmbH, das St. Josef Krankenhaus Moers, die Wissenschaftliche Gesellschaft für Krankenhaustechnik e.V. (WGKT) und die Fachvereinigung Krankenhaustechnik e. V. unterstützt. 

ENQuIRE – Evaluierung der Qualitätsindikatoren von Notaufnahmen auf Outcome-Relevanz für den Patienten

Das Verbundforschungsprojekt ENQuIRE versucht Wissenslücken im Hinblick auf den Zusammenhang zwischen Qualitätskriterien und patientenbezogenen Ergebnissen der Behandlung in einer Notaufnahme zu schließen. In einer wissenschaftlichen Beobachtungsstudie werden hierzu Behandlungsdaten auf Basis des Notaufnahmeprotokolls mit den Abrechnungsdaten einer Krankenkasse verknüpft. So kann untersucht werden, in welchem gesundheitlichen Zustand die Patienten vor der Notaufnahmebehandlung waren und wie sich die Gesundheit danach entwickelt hat. Die Ergebnisse des Projekts sollen die Grundlage für ein standardisiertes und umfassendes Qualitätsmanagement in den Notaufnahmen legen.

Potenziell vermeidbare Krankenhausaufnahmen bei chronischen Erkrankungen in Deutschland
Ambulant-sensitive chronische Erkrankungen, wie Herzinsuffizienz und Diabetes mellitus, gelten bei adäquater ambulanter Therapie als gut kontrollierbar, weshalb Krankenhausaufnahmen mit diesen Hauptdiagnosen potentiell vermeidbar sind. Bevölkerungsbezogene Raten ambulant-sensitiver Krankenhausaufnahmen werden international als Indikatoren für Zugang und Qualität der ambulanten Versorgung genutzt. Ziel des Forschungsprojektes ist die Berechnung von ambulant-sensitiven Aufnahmehäufigkeiten auf kleinräumiger Ebene, deren Analyse in räumlicher und zeitlicher Hinsicht, sowie die Ermittlung von möglichen Determinaten in vulnerablen Populationen.

Krankenhausspezifische standardisierte Mortalitätsratios (Hospital Standardized Mortality Ratios - HSMR) werden trotz kritischer Diskussion international als Indikatoren für Ergebnisqualität und Patientensicherheit genutzt. Eine flächendeckende Erhebung der HSMR in Deutschland wurde bisher nicht durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Berechnung der risikoadjustierten Sterblichkeit für alle deutschen Krankenhäuser.

Gegenwärtig findet im Gesundheitswesen eine Vielzahl unterschiedlichster eStandards Anwendung. Das Projekt eCommerce im Gesundheitswesen bietet die Chance eine Interoperabilität dieser vorhandenen Standards herzustellen und in der Folge erhebliche Wirtschaftlichkeitspotentiale zu realisieren. Ein wesentliches Projektergebnis liegt in der Entwicklung konkreter Orientierungs- und Implementierungsleitfäden als Voraussetzung für die Schaffung suffizienter Schnittstellen zwischen den unterschiedlichen Sektoren und Unternehmen. In einem Democenter, das die Realumgebung simulieren soll, werden möglichst viele Akteure der Logistikkette auf Basis der Soll-Prozessanalyse und des Implementierungsleitfadens sowie anhand eines Pflichtenheftes interoperabel vernetzt.

Weitere Forschungsaktivitäten und Projekte des Fachbereichs finden Sie auf den Webseiten der Professoren sowie den Seiten der Kompetenzzentren.