Projekt badawczo-rozwojowy

VIBRONAV

Bezprzewodowy system nawigacji wibroakustycznej do wsparcia zabiegów małoinwazyjnych

Kierownik projektu Katarzyna Heryan
Vibronav

Projekt współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach IV konkursu Programu INNOGLOBO

Narodowe Centrum Badań i Rozwoju
Numer umowy INNOGLOBO/4/77/VIBRONAV/2024
Całkowity koszt konsorcjum 919 096,09 €
Dofinansowanie polskiego Wnioskodawcy 1 499 901,30 zł

Cel badawczy projektu

System wsparcia decyzji w czasie rzeczywistym

Opracowanie innowacyjnego systemu nawigacji dla procedur małoinwazyjnych (MIP), wykorzystującego analizę w czasie rzeczywistym sygnałów wibroakustycznych pochodzących z narzędzi chirurgicznych. System będzie oparty na urządzeniu typu clip-on, wyposażonym w dedykowane czujniki montowane na narzędziach chirurgicznych, które rejestrują sygnały wibroakustyczne generowane podczas kontaktu narzędzia z tkanką. Zastosowanie algorytmów sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego (AI/ML) umożliwi interpretację tych sygnałów w celu różnicowania i klasyfikacji typów tkanek oraz detekcji zdarzeń takich jak nakłucie czy penetracja. System będzie dostarczał informację zwrotną w czasie rzeczywistym poprzez interfejs dźwiękowy i wizualny aplikacji mobilnej.

Schemat systemu Vibronav

Cel kliniczny

Większa precyzja i bezpieczeństwo

Zwiększenie precyzji, bezpieczeństwa oraz jakości podejmowania decyzji podczas procedur interwencyjnych poprzez identyfikację typu tkanki oraz zdarzeń bez konieczności stosowania obrazowania i ekspozycji na promieniowanie.

Koncepcja Vibronav

Konsorcjum

Partnerzy projektu

MedSun Labs sp. z o.o.

Polska

Kierownik projektu: Katarzyna Heryan

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Polska

Kierownik projektu: Prof. Michael Friebe

JLU Gießen Justus-Liebig-University

Gießen, Hessen, Germany

Kierownik projektu: Prof. Gabriele A. Krombach

ATLAS Medical Technologies GmbH

Germany

Kierownik projektu: Timo Krüger

Opis projektu

Od czujników do walidacji klinicznej

Projekt VIBRONAV zakłada opracowanie systemu wykorzystującego miniaturowe sensory wibroakustyczne montowane na standardowych narzędziach medycznych (np. igłach lub cewnikach) oraz algorytmy sztucznej inteligencji analizujące sygnały w czasie rzeczywistym. Rozwiązanie będzie integrować komponenty sprzętowe, oprogramowanie oraz infrastrukturę IT umożliwiającą bezprzewodową transmisję i analizę danych w środowisku klinicznym, a lekarz otrzyma czytelną informację zwrotną w postaci sygnałów wizualnych lub dźwiękowych wspierających podejmowanie decyzji podczas procedury.

Projekt obejmuje kompleksowy cykl badań i rozwoju, od opracowania technologii akwizycji i analizy sygnałów, przez budowę ergonomicznego urządzenia i integrację z aplikacją mobilną, aż po wieloetapową walidację laboratoryjną i kliniczną. Planowane są testy na fantomach tkankowych, modelach biologicznych oraz badania przedkliniczne, a także rejestracja danych w rzeczywistych procedurach radiologii interwencyjnej.

Równolegle prowadzone będą działania związane z przygotowaniem do certyfikacji wyrobu medycznego (zgodność z MDR oraz oznaczenie CE) oraz opracowaniem strategii komercjalizacji technologii na rynkach europejskich. Technologia będzie kompatybilna ze standardowymi narzędziami chirurgicznymi, mobilna i łatwa w użyciu, co stwarza potencjał zastosowania w wielu procedurach klinicznych, takich jak biopsje, cewnikowanie, radiologia interwencyjna czy zabiegi kardiologiczne.

Publikacje

Artykuły naukowe

Artykuł zaakceptowany Vibroacoustic Sensing of Pulsatile Flow and Soft Tissue Wave Propagation as a Means for Improved Vascular Access Navigation

K. Steeg, A. Kos, D. Rzepka, H. Oran, S. Rybak, J. Gawron, K. Heryan, G. Krombach, M. Friebe

2026 48th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

Jeszcze nieopublikowane
Artykuł zaakceptowany Addressing the Issue of Inadequate Biopsy Sample Volume through Vibroacoustic Signal Evaluation

J. Gawron, K. Strama, K. Steeg, H. Oran, D. Rzepka, K. Heryan, G. Krombach, M. Friebe

2026 48th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

Jeszcze nieopublikowane
Artykuł zaakceptowany Optimizing Signal Preprocessing for Acoustic Tissue Classification in Needle Guided Procedures

K. Strama, J. Gawron, K. Steeg, D. Rzepka, M. Friebe

2026 48th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

Jeszcze nieopublikowane
Artykuł zaakceptowany Tissue Temperature Predictions of Needle Insertions in Water-Saturated Porous Material using Vibroacoustic Signal Analysis

M. Sokołowska-Modrzejewska & A. Nowacka, K. Steeg, D. Rzepka, H. Oran, M. Friebe

2026 48th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

Jeszcze nieopublikowane
Artykuł naukowy Multimodal Alignment of MicroCT Imaging to Vibroacoustic Signals to Validate Soft Tissue Needle Transitions in Manduca sexta

K. Steeg, R. Urrutia, A. Illanes, P. Fuentealba, K. Strama, J. Gawron, C. Hansen, J. Scherberich, A. Windfelder, G. Krombach et al.

2026 bioRxiv

Przejdź do artykułu Artykuł naukowy Development of a Test Environment for the Validation of needle mounted Vibroacoustic Sensors

H. Oran, O. B. Özdil, D. Rzepka, J. Stefański, S. Rybak, A. Kos, K. Steeg, K. Heryan, M. Friebe

2025 47th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC)

Przejdź do artykułu Artykuł naukowy Exploratory analysis and framework for tissue classification based on vibroacoustic signals from needle-tissue interaction

K. Heryan, W. Serwatka, D. Rzepka, P. Fuentealba, M. Friebe

2025 International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery

Przejdź do artykułu Artykuł naukowy Image Segmentation for Automatic Needle Puncture Annotation in Vibroacoustic Signals

K. Strama, K. Steeg, D. Rzepka, A. Kos, G. A. Krombach, K. Heryan, M. Friebe

2025 Current Directions in Biomedical Engineering

Przejdź do artykułu Artykuł naukowy Tissue Individual Signatures through Machine Learning Analysis of Ultrasound Images

K. Heryan, J. Sorysz, M. Friebe

2025 47th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC)

Przejdź do artykułu Artykuł naukowy Vibroacoustic signatures: proof of concept for simple material characterization during needle interventions

K. Steeg, W. Serwatka, D. Rzepka, H. Oran, O. B. Özdil, K. Heryan, G. A. Krombach, M. Friebe

2025 International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery

Przejdź do artykułu Artykuł naukowy Initial findings creating a temperature prediction model using vibroacoustic signals originating from tissue needle interactions

M. Friebe, W. Serwatka, K. Steeg, G. Krombach, H. Oran, O. B. Özdil, K. Heryan, A. Boese, A. Illanes & D. Rzepka

2025 Scientific Reports

Przejdź do artykułu Artykuł naukowy A review of needle navigation technologies in minimally invasive cardiovascular surgeries—toward a more effective and easy-to-apply process

K. Steeg, G.A. Krombach, M. Friebe

2025 Diagnostics

Przejdź do artykułu Artykuł naukowy Tissue puncture event detection in needle procedures using vibroacoustic signals-resnet optimised phantom results

W. Serwatka, D. Rzepka, H. Oran, K. Steeg, G. Krombach, J. Stefanski, K. Heryan, M. Friebe

2024 Current Directions in Biomedical Engineering

Przejdź do artykułu Artykuł naukowy Tissue classification using data from vibroacoustic signals produced from needle-tissue interaction

K. Heryan, W. Serwatka, J. Sorysz, P. Fuentealba, D. Rzepka, M. Friebe

2023 IEEE EMBS Special Topic Conference on Data Science and Engineering in Healthcare, Medicine and Biology

Przejdź do artykułu Artykuł naukowy Ultrasound based machine learning classification to match imaging properties of real tissues to artificial structures

K. Heryan, J. Sorysz, N. Cholewa, M. Friebe

2023 IEEE EMBS Special Topic Conference on Data Science and Engineering in Healthcare, Medicine and Biology

Przejdź do artykułu Artykuł naukowy Framework for Exploratory Analysis of Vibroacoustic Signals Resulting from Needle-Tissue Interaction - setup for data acquisition

N. Cholewa, W. Serwatka, J. Sorysz, K. Heryan, G.A. Krombach, M. Friebe

2023 IEEE EMBS Special Topic Conference on Data Science and Engineering in Healthcare, Medicine and Biology

Przejdź do artykułu Artykuł naukowy Audio-based tissue classification-preliminary investigation for a needle procedure

W. Serwatka, K. Heryan, J. Sorysz, A. Illanes, A. Boese, G.A. Krombach, M. Friebe

2023 Current Directions in Biomedical Engineering

Przejdź do artykułu

Dokumenty

Ogłoszenia, wyniki i dokumenty