KI-gestütztes Assistenzsystem für die OP-Navigation

Bei Nervenschädigungen im Zuge von Tumoroperationen im Bereich des Enddarms können Inkontinenz und Störungen der Sexualfunktion die Folge sein. Um das Risiko dieser Komplikationen deutlich zu reduzieren, entwickeln Forscher am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) und am Else Kröner-Fresenius-Zentrum (EKFZ) für Digitale Gesundheit ein computerbasiertes Assistenzsystem für robotergestützte Eingriffe am Enddarm. Für die Anwendung im OP bedeutet dies, dass der Chirurg wie gewohnt die Kamerabilder aus dem Bauchraum des Patienten auf dem Monitor sieht und ihm das System zusätzlich weitere Informationen einblendet, wie die Lage wichtiger Nerven oder die optimale Schnittlinie. „Besonders wichtig ist, dass die richtige Information zur richtigen Zeit zur Verfügung steht. Der Operateur trifft jederzeit selbst die Entscheidungen. Das System unterstützt ihn nur, ähnlich wie ein Navigationssystem im Auto“, erklärt Prof. Stefanie Speidel, Leiterin der Abteilung Translationale Chirurgische Onkologie am NCT/UCC. Für die Entwicklung des Systems nutzen die Wissenschaftler ein künstliches neuronales Netz, das anhand von Beispielen lernt. Den intelligenten Algorithmus versehen sie mit folgender mathematisch formulierter Aufgabenstellung: Ausgehend von der kontinuierlichen Analyse der Videobilder einer Operation sollen spezielle Strukturen in bestimmten Phasen der Operation angezeigt werden. Mit rund 40 Operationsvideos, die standardmäßig über ein Laparoskop im Bauchraum aufgenommen wurden, trainierten sie das neuronale Netz. In den bis zu zehn Stunden langen Videos waren jeweils zentrale Operationsphasen, zu schonende Nerven und der schmale Bereich, in dem geschnitten werden darf, markiert. „In den kommenden Monaten werden wir das System mit weiteren Daten füttern. Im nächsten Jahr soll es dann im Zuge einer Studie bei realen Operationen getestet werden“, sagt Dr. Fiona Kolbinger, klinische Projektleiterin von der Klinik für Viszeral-, Thorax- und Gefäßchirurgie und Clinician Scientist am EKFZ.