Digital Life Sciences

 

Der Forschungsschwerpunkt Digital Life Sciences entwickelte sich aus dem Forschungsbereich Cyber Medical Systems, der Bioinformatik und der Systembiologie. Ziel ist es, sowohl etablierte Algorithmen an spezifische Anforderungen in biomedizinischen Anwendungen anzupassen, als auch neue Algorithmen zur Anwendung in der biomedizinischen Forschung zu entwickeln und diese anschließend in Kliniken und im Gesundheitswesen einsetzen zu können. Dabei wird, zum Beispiel im "Innovation Center for Digital Medicine", vor allem an regulatorischen, wirtschaftlichen und organisatorischen Herausforderungen geforscht. Die Entwicklung der digitalen Medizin kann dabei von der breiten Forschungslandschaft in den Computerwissenschaften an der RWTH profitieren, zum Beispiel vom Fachbereich Informatik der RWTH eingerichteten KI-Zentrum als auch vom Joint Research Center for Computational Biomedicine (JRC), das an das JARA Center for Simulation and Data Science angeschlossen ist. Im JRC für Computational Biomedicine liegt der Forschungsschwerpunkt auf der kombinierten KI und mechanistischen Hybridmodellierung für die Analyse von Krankheitsverläufen und realitätsnahen Evidenzdaten von Patientinnen und Patienten, der Erforschung neuer Computertechnologien, wie beispielsweise dem Quantencomputing für biomedizinische Anwendungen, Systembiologie/Medizin und der Bioinformatik mit Schwerpunkt auf genomischen Kontrollmechanismen. Darüber hinaus konnte eine enge Zusammenarbeit auf dem Gebiet der dynamischen Bildauswertung am Fraunhofer MEVIS über eine dem CDCA zugeordnete Forschungsgruppe aufgebaut werden. Hier werden spezifische Modelle und Simulationen für komplexe Strömungen und Gewebemechanik mit Anwendungen in der Biotechnik, Modellen physiologischer Phänomene und numerischem Design von medizinischen Geräten entwickelt. Auf dem Gebiet der computergestützten Bildanalyse, beispielsweise in der großflächigen 3D+t Mikroskopie, Erzeugung synthetischer Mikroskopiebilder und biomedizinische Bildanalyse in 3d+t mittels Deep Learning kommen die spezifischen Kompetenzen in der Fakultät für Elektrotechnik der RWTH Aachen University, in der Fraunhofer MEVIS-Gruppe und am ExMI, zusammen.

Ein innovatives Forschungsgebiet mit hohem Zukunftspotential in der computergestützten Medizin an der RWTH sind Digitale Patienten, die die Simulation von Therapien und Krankheitsverläufen ermöglichen. Sie basieren auf einer Vielzahl von Daten, Modellierungs- und Simulationstechnologien, KI und physikbasierten Modellen in einem Multiskalenansatz von der molekularen bis zur makroskopischen Skala, der eine enge Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Fakultäten und Instituten erfordert. Auch die digitale Chirurgie, die sich derzeit auf die Planung von Gesichtsrekonstruktionen konzentriert, wird erweitert. Ziel ist es, ein Zentrum für computergestützte Chirurgie einzurichten.