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JeCaThon

JeCaTh – Jena eHealth Centre for Cancer Therapies

JeCaTh bietet ein innovatives ganzheitliches Künstliche Intelligenz (KI)-Konzept für die personali­sierte Krebstherapie am Beispiel der Be­handlung von Kopf-Hals-Tumoren. Dieses spannt sich über Früherkennung und Therapie bis zur Nachsorge und Rehabilitation. Das ganzheitliche Konzept von JeCaTh lässt sich auf andere Krebsarten übertragen und darüber hinaus auch auf chronische Erkrankungen. Daher besteht ein hohes Anwendungs- und Verwertungspotential.

Unser Projektvorhaben JeCaTh – nimmt am Innovationswettbewerb „Künstliche Intelligenz als Treiber für volkswirtschaftlich relevante Ökosysteme“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) teil. Im März 2019 wurden wir gemeinsam mit 34 anderen Projekten aus 130 Einsendungen ausgewählt. In den nächsten Monaten werden wir unsere Projektidee verfeinern und im Spätsommer im Ministerium vorstellen.

Laden Sie sich hier die aktuelle Image-Broschüre des JeCaTh-Projekts herunter.


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Die Pilotprojekte

In der Krebsbehandlung gehen Früherkennung, Diagnose, Behandlung und Nachsorge Hand in Hand.
Dennoch stirbt jeder vierte Deutsche an Krebs – mit der alternden Gesellschaft wird die Krankheit zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Ziel von JeCaTh ist es, neue Technologien zu nutzen und gewonnene Informationen und Daten effektiver auszuwerten, um die Behandlung besser an die einzelnen Patienten anzupassen.
Am Beispiel der Behandlung von Kopf-Hals-Tumoren soll gezeigt werden, wie künftig in jeder Phase der Therapie Künstliche Intelligenz zum Nutzen der Patientinnen und Patienten eingesetzt werden kann.

TRAKIS


Ziel von TRAKIS ist es den Prozess der Früherkennung, Therapie und Nachsorge über Ansätze aus der KI und dem maschinellen Lernen zu unterstützen, indem vom Computer generierte Ergebnisse für den Menschen verständlich aufbereitet werden, d.h. erklärt werden. Damit soll es dem Arzt ermöglicht werden, die Ergebnisse automatischer Verfahren nachzuvollziehen und einzuschätzen, und somit die KI nach Bedarf als Unterstützung bei der Entscheidung neben dem klassischen medizinischen Vorgehen einzusetzen, statt ihr die Entscheidung in Teilen zu übertragen.

IGNITION


Das Pilotprojekt IGNITION fokussiert sich auf eine umfassende Charakterisierung der in JeCaTh erfassten Patienten auf Station und in der Nachsorge („health-care integrated deep phenotyping“). Im Rahmen von IGNITION wird auf die Forschungsinfrastruktur der Datenintegrationszentren, die im Rahmen der nationalen Medizininformatik Initiative entwickelt wurden, aufgebaut und für neuartige Datenstrukturen erweitert. Die Daten werden darüber hinaus genutzt, um intelligente, aktive Implantate zu entwickeln.

ARBOR – Roboter-geführte automatische Tumorresektion


Bislang nutzt die Chirurgie Operations-Roboter nur wenig, und das auch nur, um den Chirurg bei der Instrumentenführung, also passiv zu unterstützen. Eine aktive Roboter-geführte Chirurgie ist bislang nicht etabliert und wird nur mit Unterstützung von KI machbar werden. Ziel von ARBOR ist der Nachweis der Machbarkeit einer aktiven KI-basieren hochpräzisen Roboter-Chirurgie an einem Kopf-Hals-Tumor-Modell. ARBOR analysiert zudem die Interaktion zwischen Chirurg, Patient und Maschine, um die Chancen und Risiken des Verfahrens bewerten zu können.

REWINA – Pilotprojekt Rehabilitation, Wiedereingliederung und Nachsorge


REWINA rückt den Patient als Mensch in den Vordergrund. Für die Rückkehr ins Leben, in den Alltag, in das soziale Leben und in den Beruf werden umfassende medizinische, soziale und psychische Unterstützungsmöglichkeiten unter Optimierung durch KI entwickelt. REWINA steht v.a. für die Patientenzentrierung und -beteiligung und die Fokussierung auf die Patientenbedürfnisse.

Schnittstellen der Technologieplattform

Die Technologieplattformen entwickeln und stellen Schnittstellen zur Verfügung, die für die Vernetzung der Pilotprojekte benötigt werden.

1. Informatik und BigData-Management

… entwickelt Software und mobile Softwareprodukte für die Informationsverarbeitung direkt beim Patienten. Da nicht zuletzt durch die Bildverarbeitung große Datenmengen generiert werden, sind KI Systeme ein wichtiger Bestandteil dieser Technologien.

2. Sensorik und „Predictive Maintenance“

… entwickelt innovative optische Systeme für die gesamte photonische Prozesskette: Vom opto-mecha­nischen und optoelektronischen Systemdesign bis zur Bereitstellung von personalisierten Patientenlösungen und Prototypen mit KI gestützten Systemen.

3. Optik und Photonik-Messverfahren

… entwickelt KI Lösungen für alle Systeme im Bereich Faseroptik, photonische Detektion und Biophotonik: Vom anwendungsgerechten Verfahren über instrumentelle Konzepte bis zum Labormuster.

4. Robotik und Automationsprozesse

… entwickelt KI Systeme in den Bereichen Fertigungstechnik und -automatisierung für die optischen Technologien, der Lasermaterialbearbeitung sowie der additiven Fertigungsverfahren, vor allem für die Robotik.

5. Datensicherheit und Cybersecurity

... analysiert die Sicherheitsrisiken in der JeCaTh-Systemlandschaft und entwickelt exemplarisch Techniken zu deren sicheren Ausgestaltung. Im Fokus stehen dabei die in JeCaTh zum Einsatz kommenden KI-Verfahren, deren Risiken durch innovative Lösungen zur Cybersicherheit für KI, wie föderiertes und robustes Deep Learning, adressiert werden sollen.

6. Medikamentöse und ernährungsbasierte Therapien

… entwickelt thera­peutische Drug Delivery Systeme sowie Maßnahmen zum zielgerichteten Radio-Nukleid-Einsatz für die perso­nalisierte Krebstherapie. Die Medikamente sollen optisch im Patientengewebe mit Hilfe von KI Bildanalysen verfolgbar sein und ihre Wirkung selektiv in den Tumorzellen entfalten. Das Ansprechen der Therapie wird so frühestmöglich erkennbar.

Unterstützungsprozess begleitet die Forschung

Die Unterstützungsprozesse ergänzen das Ökosystems JeCaTh durch begleitende Forschung. Die Forschungsansätzen in den Pilotprojekten werden kritisch hinterfragt und erweitert. Der Wissens-und Technologietransfer wird auf allen Ebenen der Gesellschaft maßgeblich vorangetrieben:
  1. Ethisch-rechtlich-sozialer Bereich
  2. Aus- und Weiterbildung
  3. Wissens- und Technologietransfer- Wirtschafts­wissenschaften

Ethisch-rechtlich-sozialer Bereich

Die Verbreitung von KI, Automatisierungsprozessen, Big Data Auswertungen und Assisted Living Angeboten zieht eine Reihe von ethischen und rechtlichen Fragen nach sich. Diese müssen zeitnah beantwortet werden, um die Markteinführungen und die Akzeptanz von geschaffenen Produkten so schnell wie möglich voranzutreiben. JeCaTh berührt hochsensible Bereiche des persönlichen Lebens und gesellschaftsrelevante Aspekte, die eine intensive Begleitung, transparente Kommunikation und einen stetigen Aus­tausch aller Akteure erfordern. Als Beispiel seien hier die Mensch-Maschine Interaktion und das ärztliche Selbstverständnis genannt.

Aus- und Weiterbildung

Ziel ist es, didaktische Konzepte sowie Formate zur theoretischen und praxisnahen Wissensvermittlung zu erarbeiten und evaluieren. Dabei stehen Nachwuchsgewinnung, Aus- und Weiterbildung von Fachkräften und die orts- und zeitunabhängigen Aufklärung von Patienten im Vordergrund. Die drei Ausbildungsbereiche werden übergeordnet koordiniert und betreut. Dabei werden die Ausbildungsformate Zielgruppen- und Methodengerecht ausgearbeitet.
Darüber hinaus werden fakultätsübergreifende Studiengängen für den Transfer der JeCaTh-Inhalte identifiziert und geeignete didaktische Konzepte und digitale Lehrmethoden identifiziert werden (z.B. Flipped Classroom; Blended Learning). Ein prototypischer Infrastrukturaufbau (z.B. E-Learning-Plattform) soll umgesetzt und die in Zusammenarbeit mit den PP und TP ausgearbeiteten Lehrinhalten in die Infrastruktur eingepflegt.

Wissens- und Technologietransfer- Wirtschafts­wissenschaften

Die Erstellung von Steuerungsstrukturen inner- und außerhalb des Ökosystems sowie die Entwicklung von Evaluierungskriterien für das Ökosystem JeCaTh sind die Zielstellungen des Unterstützungsprozesses.
Dazu sollen Erfolgsfaktoren des Ökosystems identifiziert und adaptiert werden. Weiterhin wird gemeinsam mit der Geschäftsstelle eine Governance-Struktur erarbeitet und Risikomanagement-Strukturen geschaffen.
Die Wertschöpfung in den Bereichen Betriebswirtschaft, Volkswirtschaft und Wissenschaft wird kontinuierlich analysiert und die Geschäftsstelle in der Initialisierungsphase (SWOT-Analyse, Roadmap, Nutzwertanalyse, „Kontinuierlicher Verbesserungsprozess“) unterstützt. Der Versorgungsbedarf nach Raumtypen (Stadt, stadtnaher ländlicher Raum, ländlich-peripherer Raum) wird analysiert und die (Mit-)Entwicklung räumlich-differenzierter Versorgungskonzepte forciert.

JeCaTh-Geschäftsstelle

Die Geschäftsstelle von JeCaTh ist die zentrale Koordinationsstelle für alle internen Geschäftsabläufe des Projektes und gleichzeitig Erstkontaktstelle für alle externen Anfragen:
Sie organisiert in Zusammenarbeit mit verschiedenen Gremien sämtliche Meetings und Workshops und fungiert damit als Netzwerkmanager. Als eine übergeordnete Organisationseinheit gestaltet die Geschäftsstelle den Ablauf des Gesamtprojektes. Darüber hinaus unterstützt sie die Konsortialpartner bei der Projektarbeit, bei der Koordination des Wissens- und Technologietransfers und verwaltet personelle und finanzielle Ressourcen. Über die Entwicklung einer Governance-Strategie wird das Qualitätsmanagement der Projektarbeiten sichergestellt. Die gesamte Öffentlichkeitsarbeit obliegt der Geschäftsstelle, was ebenfalls die Konzipierung und Organisation verschiedenster Veranstaltungen beinhaltet.

Koordinator und Sprecher des Konsortiums JeCaTh ist Prof. Dr. Orlando Guntinas-Lichius (Direktor der Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen-, Ohrenheilkunde des Universitätsklinikums Jena)
Stellvertretender Koordinator des Konsortiums JeCaTh ist Prof. Dr. Joachim Denzler (Inhaber des Lehrstuhls für Digitale Bildverarbeitung der Friedrich-Schiller-Universität Jena)

Kontakte Geschäftsstelle JeCaTh

Geschäftsstelle JeCaTh
Am Planetarium 8 • 07743 Jena
Tel.: +49 3641 931057
Email: info[at]jecath.de

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