Künstliche Intelligenz

KI unterstützt bei Hirn-OP

Um bei Notfällen den Druck im Gehirn zu verringern, müssen Chirurgen einen Katheter in die Hirnkammern einführen. Die „Koordinaten“ zur Orientierung müssen sie bislang ertasten. Das wollen Forschende ändern: KI soll künftig den Weg weisen.

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Im Projekt HoloMed entwickeln die Projektpartner die Software für eine Augmented-Reality-Brille, die Chirurgen den Weg zum Ventrikel weisen soll. | KIT

Im Inneren des Gehirns gibt es kleine Hohlräume, die überlebenswichtig sind: die Ventrikel. Sie bilden ein System aus mehreren Kammern, in denen Gehirnflüssigkeit zirkuliert. Der sogenannte Liquor sorgt für den Druckausgleich im Gehirn. Zudem versorgt er das „Denkorgan“ mit Nährstoffen und transportiert Stoffwechselabbauprodukte ab. In neurologischen Notfällen – etwa bei einer Gehirnblutung, einem Schädel-Hirn-Trauma oder einem Schlaganfall – kann es vorkommen, dass der Druckausgleich nicht mehr gelingt. Dann sind Neurochirurgen gefragt: Sie müssen ein Loch in die Schädeldecke bohren, mit einem Katheter in einen Ventrikel vorstoßen und Hirnwasser ablassen.

Prof. Dr. Jochen A. Werner

Die Medizinische Fakultät der Universität Duisburg-Essen und die Universitätsmedizin Essen gründen ein neues Institut für Künstliche Intelligenz (KI) in der Medizin. Mit der gemeinsamen Innovations-Initiative sollen die Möglichkeiten der KI in Forschung, Lehre und Krankenversorgung analysiert und genutzt werden.

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Zwar ist die sogenannte Ventrikelpunktion ein Routineeingriff, der in Deutschland etwa 20.000 Mal pro Jahr angewendet wird. Jedoch wird eine optimale Lage des Katheters nur in zwei von drei Fällen erreicht – und das manchmal erst nach mehreren Versuchen. „Das Problem ist, dass wir uns nur an äußeren Merkmalen des Schädels – den Landmarken – orientieren können, die wir ertasten müssen“, erklärt der Ulmer Neurochirurg Michal Hlaváč. Das kann etwa ein bestimmter Punkt am Schädel sein, von dem aus der Katheter in einem speziellen Winkel eingeführt wird. Genau hierbei sollen künstliche Intelligenz und modernste Technik in Zukunft Ärztinnen und Ärzten helfen: Im Projekt HoloMed, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird, entwickeln die Projektpartner die Software für eine Augmented-Reality-Brille, die Chirurgen den Weg zum Ventrikel weisen soll.

Virtuell das Leben retten lernen

 „Wir wollen mit möglichst wenigen Arbeitsschritten die Arbeit von Neurochirurgen verbessern und die Ventrikelpunktion sicherer machen“, sagt Michal Hlaváč. Deshalb nutzen die HoloMed-Forschenden ohnehin vorhandene Patienteninfos wie CT- oder MRT-Scans und lassen diese mit Methoden des maschinellen Lernens strukturieren und analysieren. Die KI zeigt dem Operateur dann virtuell die Arbeitsschritte an: Wo ist der Hautschnitt anzusetzen, wo die Bohrung und in welchem Winkel ist der Katheter einzuführen?  

 „Die HoloMed-Brille ist eine flexible, mobile und kostengünstige Lösung, mit der wir die Qualität solcher Eingriffe deutlich erhöhen können“, sagt Hlaváč. Und mehr noch: „Die Technik ist auf viele weitere Operationen übertragbar“, ist sich der Experte sicher. Zudem wäre ein Einsatz in der Ausbildung von Ärztinnen und Ärzten denkbar. So könnten etwa Assistenzärzte künftig erst virtuell das Leben retten lernen, bevor sie sich an echte Operationen wagen.


Quelle: BMBF, 15.11.2019