Wissenschaftler vom Institut für Anthropomatik und Robotik des KIT entwickeln Holo Med mit Fokus auf Punktionen am Gehirn, die beispielsweise bei Hirnblutungen oder Schlaganfällen notwendig sind. Dabei wird angesammelte Flüssigkeit aus dem Gehirn entfernt und so der Druck reduziert. Um die optimale Punktionsstelle und -richtung zu bestimmen, ertastet und vermisst der Chirurg verschiedene anatomische Landmarken. „Die Schwierigkeit besteht darin, dass die Bestimmung des Einstichwinkels oft nur wenige Grad Toleranz zulässt und der Arzt das Ziel nicht direkt visualisieren kann“, sagt Prof. Björn Hein, der das Projekt zusammen mit Prof. Franziska Mathis-Ullrich am KIT leitet. Nur etwa 60 % der freihändig durchgeführten Einstiche erreichen eine optimale Position.
KI erstellt ein Modell mit allen relevanten Infos
Hier setzt Holo Med an: Eine Augmented Reality-Brille unterstützt den Operierenden dabei, den Einstichpunkt und -winkel der Punktionsnadel zu bestimmen. Die Basis bilden die aktuellen Daten aus der elektronischen Patientenakte und CT- oder MRT-Scans des Patienten. Eine von Christian Kunz, wissenschaftlicher Mitarbeiter am KIT, entwickelte KI erstellt daraus ein Modell und bildet tief liegende, nicht sichtbare Strukturen im Körper genau ab. Durch Einblendung der operationsrelevanten Informationen in das Sichtfeld des Arztes, kann dieser dann ortsgenau bestimmen, wie er die Nadel optimal führen muss.
„Wir setzen zur automatisierten Bestimmung dieser Informationen maschinelle Lernverfahren ein. Hierzu wird im ersten Schritt ein segmentiertes 3D-Modell des Kopfes erzeugt, woraus später der Zielpunkt bestimmt wird. Der Arzt kann bei Bedarf aber immer individuell Korrekturen vornehmen“, so Hein. „Wir streben mit dem System eine innovative, neuartige und kostengünstige Lösung an, die direkten Einfluss auf die Qualität solcher Eingriffe hat.“ Holo Med soll – nach erfolgreicher Realisierung bei der Punktion – auch bei anderen Operationen einsetzbar sein.
Für das System wurde das KIT nun mit dem Innovationspreis NEO ausgezeichnet. Die Technologie Region Karlsruhe fördert mit ihm innovative Lösungen, die unser zukünftiges Leben beeinflussen. Die Ausschreibung des NEO 2019 stand unter dem Motto „Künstliche Intelligenz in der Arbeitswelt“. Der Preis ist mit 20 000 Euro dotiert.
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