Forschungsbericht 2020

Medizintechnische und Intelligente Systeme E-1

Leitung: Prof. Dr.-Ing. Alexander Schlaefer

Institut auf TORE
Institutswebsite

Publikationen

• Deep learning with multi-dimensional medical image data - Thesis
  Gessert, Nils Thorben
  Technische Universität Hamburg (2020)
  Open Access
  
  
• Spectral-spatial Recurrent-Convolutional Networks for In-Vivo Hyperspectral Tumor Type Classification - inProceedings
  Bengs, Marcel; Gessert, Nils Thorben; Laffers, Wiebke; Eggert, Dennis; Westermann, Stephan; Mueller, Nina A.; Gerstner, Andreas O. H.; Betz, Christian Stephan; Schlaefer, Alexander
  23rd International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention: 690-699 (MICCAI 2020)
  Publisher DOI
  
  
• 4D deep learning for real-time volumetric optical coherence elastography - Article
  Neidhardt, Maximilian; Bengs, Marcel; Latus, Sarah; Schlüter, Matthias; Saathoff, Thore; Schlaefer, Alexander
  International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 1 (16): 23-27 (2021)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• Fully automated longitudinal segmentation of new or enlarged multiple sclerosis lesions using 3D convolutional neural networks - Article
  Krüger, Julia; Opfer, Roland; Gessert, Nils Thorben; Ostwaldt, Ann-Christin; Manogaran, Paraveena; Kitzler, Hagen H.; Schlaefer, Alexander; Schippling, Sven
  NeuroImage: Clinical (28): 102445 (2020)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• Data augmentation for computed tomography angiography via synthetic image generation and neural domain adaptation - Article
  Seemann, Malte; Bargsten, Lennart; Schlaefer, Alexander
  Current Directions in Biomedical Engineering 1 (6): 20200015 (2020)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• 4D spatio-temporal convolutional networks for object position estimation in OCT volumes - Article
  Bengs, Marcel; Gessert, Nils Thorben; Schlaefer, Alexander
  Current Directions in Biomedical Engineering 1 (6): 20200001 (2020)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• Multicriterial CNN based beam generation for robotic radiosurgery of the prostate - Article
  Gerlach, Stefan; Fürweger, Christoph; Hofmann, Theresa; Schlaefer, Alexander
  Current Directions in Biomedical Engineering 1 (6): 20200030 (2020)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• Multiple sclerosis lesion activity segmentation with attention-guided two-path CNNs - Article
  Gessert, Nils Thorben; Krüger, Julia; Opfer, Roland; Ostwaldt, Ann-Christin; Manogaran, Praveena; Kitzler, Hagen H.; Schippling, Sven; Schlaefer, Alexander
  Computerized Medical Imaging and Graphics (84): 101772 (2020-09)
  Publisher DOI
  
  
• Deep learning with 4D spatio-temporal data representations for OCT-based force estimation - Article
  Gessert, Nils Thorben; Bengs, Marcel; Schlüter, Matthias; Schlaefer, Alexander
  Medical Image Analysis (64): 101730 (2020-08)
  Publisher DOI
  
  
• Needle tip force estimation by deep learning from raw spectral OCT data - Article
  Gromniak, Martin; Gessert, Nils Thorben; Saathoff, Thore; Schlaefer, Alexander
  International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 10 (15): 1699-1702 (2020-10-01)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• SpeckleGAN: a generative adversarial network with an adaptive speckle layer to augment limited training data for ultrasound image processing - Article
  Bargsten, Lennart; Schlaefer, Alexander
  International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 9 (15): 1427-1436 (2020-09-01)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• Feasibility and analysis of CNN-based candidate beam generation for robotic radiosurgery - Article
  Gerlach, Stefan; Fürweger, Christoph; Hofmann, Theresa; Schlaefer, Alexander
  Medical Physics 9 (47): 3806-3815 (2020-09-01)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• BReP‐SNAP‐T‐54: Efficient Stochastic Optimization Accounting for Uncertainty in HDR Prostate Brachytherapy Needle Placement - Article
  Gerlach, Stefan; Siebert, F.; Schlaefer, Alexander
  Medical physics 47 (6): e255-e2720 (2020-06-01)
  Publisher DOI
  
  
• Spatio-temporal deep learning methods for motion estimation using 4D OCT image data - Article
  Bengs, Marcel; Gessert, Nils Thorben; Schlüter, Matthias; Schlaefer, Alexander
  International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 6 (15): 943-952 (2020-06-01)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• Concept for Markerless 6D Tracking Employing Volumetric Optical Coherence Tomography - Article
  Schlüter, Matthias; Glandorf, Lukas; Gromniak, Martin; Saathoff, Thore; Schlaefer, Alexander
  Sensors 20 (9): 2678 (2020)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• Generalization of spatio-temporal deep learning for vision-based force estimation - Article
  Behrendt, Finn; Gessert, Nils Thorben; Schlaefer, Alexander
  Current Directions in Biomedical Engineering 1 (6): 20200024 (2020-05-01)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• Needle placement accuracy in CT-guided robotic post mortem biopsy - Article
  Gromniak, Martin; Neidhardt, Maximilian; Heinemann, Axel; Püschel, Klaus; Schlaefer, Alexander
  Current Directions in Biomedical Engineering 1 (6): 20200031 (2020)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• Force estimation from 4D OCT data in a human tumor xenograft mouse model - Article
  Neidhardt, Maximilian; Gessert, Nils; Gosau, Tobias; Kemmling, Julia; Feldhaus, Susanne; Schumacher, Udo; Schlaefer, Alexander
  Current Directions in Biomedical Engineering 1 (6): 20200022 (2020)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• Synthesizing strategies for needle steering in gelatin phantoms - Research Paper
  Rogalla, Antje; Lehmann, Sascha; Neidhardt, Maximilian; Sprenger, Johanna; Bengs, Marcel; Schlaefer, Alexander; Schupp, Sibylle
  Workshop on Models for Formal Analysis of Real Systems (MARS 2020)
  Publisher DOI
  
  
• Towards an Optical Biopsy during Visceral Surgical Interventions - Article
  Ellebrecht, David Benjamin; Latus, Sarah; Schlaefer, Alexander; Keck, Tobias; Gessert, Nils Thorben
  Visceral Medicine 2 (36): 70-79 (2020-04-01)
  Publisher DOI
  
  
• High-Speed Markerless Tissue Motion Tracking Using Volumetric Optical Coherence Tomography Images - inProceedings
  Schlüter, Matthias; Glandorf, Lukas; Sprenger, Johanna; Gromniak, Martin; Neidhardt, Maximilian; Saathoff, Thore; Schlaefer, Alexander
  International Symposium on Biomedical Imaging: 9098448 (2020-04)
  Publisher DOI
  
  
• Deep Learning for High Speed Optical Coherence Elastography - inProceedings
  Neidhardt, Maximilian; Bengs, Marcel; Latus, Sarah; Schlüter, Matthias; Saathoff, Thore; Schlaefer, Alexander
  International Symposium on Biomedical Imaging: 9098422 1583-1586 (2020-04)
  Publisher DOI
  
  
• In-vitro MPI-guided IVOCT catheter tracking in real time for motion artifact compensation - Article
  Griese, Florian; Latus, Sarah; Schlüter, Matthias; Gräser, Matthias; Lutz, Matthias; Schlaefer, Alexander; Knopp, Tobias
  PLoS ONE 3 (15): e0230821, 1-17 (2020)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• Skin lesion classification using ensembles of multi-resolution EfficientNets with meta data - Article
  Gessert, Nils Thorben; Nielsen, Maximilian; Shaikh, Mohsin; Werner, René; Schlaefer, Alexander
  MethodsX (7): 100864 (2020)
  Open Access Publisher DOI
  
  
• Spatio-spectral deep learning methods for in-vivo hyperspectral laryngeal cancer detection - inProceedings
  Bengs, Marcel; Westermann, Stephan; Gessert, Nils Thorben; Eggert, Dennis; Gerstner, Andreas O. H.; Mueller, Nina A.; Betz, Christian Stephan; Laffers, Wiebke; Schlaefer, Alexander
  Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE (11314): 113141L (2020-02)
  Publisher DOI
  
  
• Melanoma detection with electrical impedance spectroscopy and dermoscopy using joint deep learning models - inProceedings
  Gessert, Nils Thorben; Bengs, Marcel; Schlaefer, Alexander
  Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE (11314): 1131414 (2020-02)
  Publisher DOI
  
  
• Skin Lesion Classification Using CNNs with Patch-Based Attention and Diagnosis-Guided Loss Weighting - Article
  Gessert, Nils Thorben; Sentker, Thilo; Madesta, Frederic; Schmitz, Rüdiger; Kniep, Helge; Baltruschat, Ivo-Matteo; Werner, René; Schlaefer, Alexander
  IEEE Transactions on Biomedical Engineering 67 (2): 8710336 (2020-02)
  Publisher DOI
  
  
• Boundary prediction during epidural punctures based on OCT relative motion analysis - Article
  Latus, Sarah; Breitfeld, Philipp; Neidhardt, Maximilian; Reip, W.; Zöllner, C.; Schlaefer, Alexander
  European journal of anaesthesiology (2020)
  
  

Projekte

• Robotisierte Ultraschall-gestützte Bildgebung zur Echtzeit-Bewegungskompensation in der Strahlentherapie (RobUST), Phase II
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2020 - 2022
  Projektleitung: Schlaefer, Alexander
  
  
• Entwicklung eines Virtuelle Realität (VR)-basierten Trainings für ältere Patienten mit erhöhtem Frakturrisiko zur Prävention von Stürzen und Verbesserung der Balancefähigkeit im Alter
  Forschungszentrum Medizintechnik Hamburg; Laufzeit 2020 - 2022
  Projektleitung: Gerlach, Stefan
  
  
• Verbesserte Diagnostik von Tumoren des oberen Luft-Speiseweg durch Kombination von hyperspektraler Bildgebung mit Methoden der künstlichen Intellligenz
  Forschungszentrum Medizintechnik Hamburg; Laufzeit 2020 - 2021
  Projektleitung: Bengs, Marcel
  
  
• I³-Junior-Project - Joint Medical Image-Reconstruction and Processing for High-Dimensional Data using Deep Learning
  Technische Universität Hamburg; Laufzeit 2019 - 2020
  Projektleitung: Baltruschat, Ivo-Matteo; Gessert, Nils Thorben
  
  
• AnomalieDetektor - Vollautomatische, deep learning-basierte Detektion von Anomalien auf Schädel-MRT-Bilddaten für die Patientenversorgung (AnomalieDetektor); Entwicklung von Deep-Learning (DL) Architekturen zur Anomalie-Setektion
  Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF); Laufzeit 2019 - 2021
  Projektleitung: Schlaefer, Alexander
  
  
• I³-Lab - Modell-gestütztes maschinelles Lernen für die Weichgewebsmodellierung in der Medizin
  Technische Universität Hamburg; Laufzeit 2019 - 2022
  Projektleitung: Schupp, Sibylle; Schlaefer, Alexander; Hoffmann, Norbert; Cyron, Christian J.
  
  
• DeepLearning-MS - Lernbasierte Lösung zur vollautomatischen Bestimmung der Läsionsaktivität auf Magnetresonanz-tomografie-Bildern
  Laufzeit 2018 - 2020
  Projektleitung: Schlaefer, Alexander
  Mitarbeitende: Gessert, Nils Thorben
  
  
• MALEKA: Maschinelle Lernverfahren für die kardiovaskuläre Bildgebung auf der Grundlage des Programms für Innovation (PROFI) - Modul PROFI Transfer Plus
  Hamburgische Investitions- und Förderbank; Laufzeit 2018 - 2020
  Projektleitung: Schlaefer, Alexander
  Mitarbeitende: Bargsten, Lennart; Wendebourg, Mareike
  
  
• FASOD - Fortschrittliche Algorithmen für die EEG Aufnahme mit Trockenhauben durch schnelle optische Digitalisierung der Elektrodenpositionen
  Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - BMWi; Laufzeit 2018 - 2020
  Projektleitung: Schlaefer, Alexander
  
  
• Robotisierte Ultraschall-gestützte Bildgebung zur Echtzeit-Bewegungskompensation in der Strahlentherapie (RobUST)
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2016 - 2020
  Projektleitung: Schlaefer, Alexander
  
  
• Mechatronisch geführte Mikronavigation von Nadeln in Weichgewebe
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2014 - 2020
  Projektleitung: Schlaefer, Alexander
  
  

Kooperationspartner

• Europäisches Cyberknife Zentrum München
• Universität zu Lübeck
• Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE)
• Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Lübeck
• Philips GmbH Innovative Technologies
• eemagine Medical Image Solutions GmbH
• jung diagnostics GmbH
• Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Kiel