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HoloMed

Augmented Reality im Operationssaal

24. Oktober 2019, 12:54 Uhr   |  Cornelia Meier

Augmented Reality im Operationssaal
© KIT-HERA

Dr. Michal Hlavac von der Neurochirurgischen Klinik Ulm und Christian Kunz aus dem Team »Heatlh Robotics and Automation« (HERA) des KIT testen das HoloMed-System.

Das am Karlsruher Institut für Technologie mitentwickelte System »HoloMed« erstellt aus CT-Aufnahmen ein Modell und bildet darauf nicht sichtbare Strukturen ab, um die Arbeit von Chirurgen zu verbessern. Nun hat das System den Innovationspreis NEO 2019 der TechnologieRegion Karlsruhe erhalten.

Mit HoloMed haben die Wissenschaftler vom Institut für Anthropomatik und Robotik des KIT ein System entwickelt, das Mediziner unterstützen soll. Der Fokus liegt dabei 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 Professor Björn Hein, der das Projekt zusammen mit Professorin Franziska Mathis-Ullrich am KIT leitet. Nur etwa 60 Prozent der freihändig durchgeführten Einstiche erreichen eine optimale Position.

KI geht dem Chirurgen zur Hand

Hier setzt HoloMed 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 führen muss.

»Wir setzen zur automatisierten Bestimmung dieser Informationen maschinelle Lernverfahren ein. Hierzu wird im ersten Schritt ein segmentiertes 3-D-Modell des Kopfes erzeugt, woraus später der Zielpunkt bestimmt wird. Der Arzt kann bei Bedarf aber immer individuell Korrekturen vornehmen«, erklärt Hein. »Wir streben mit dem System eine innovative, neuartige und kostengünstige Lösung an, die direkten Einfluss auf die Qualität solcher Eingriffe hat.« HoloMed soll – nach erfolgreicher Realisierung bei der Punktion – auch bei anderen Operationen einsetzbar sein.

Am 23. Oktober wurde HoloMed nun mit dem mit 20.000 Euro dotierten Innovationspreis NEO 2019 der TechnologieRegion Karlsruhe (TRK) ausgezeichnet. Prämiert werden neuartige Lösungen, die unser künftiges Leben beeinflussen. Die Ausschreibung des NEO 2019 stand unter dem Motto »Künstliche Intelligenz in der Arbeitswelt«: Wie wird KI unser tägliches Tun in Zukunft weiterentwickeln? Welche Innovationen nehmen uns Routinejobs ab, verbessern die Qualität der Arbeit, ermöglichen sinnvolle Work-Life-Balance und bringen den Innovationsstandort Deutschland voran?

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