Georg Thieme Verlag KG

Darmkrebs-BehandlungOP-Navigation mit Hilfe Künstlicher Intelligenz

Am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) und Else Kröner Fresenius Zentrum (EKFZ) für Digitale Gesundheit wird ein KI-gestütztes Assistenzsystem entwickelt, das Komplikationen bei Darmkrebs-Operationen verhindern soll.

Darmkrebs Assistenzsystem
Marc Eisele/Uniklinik Dresden

Das Assistenzsystem blendet in die Kamerabilder aus dem Bauchraum des Patienten weitere Informationen ein: etwa die Lage wichtiger Nerven oder die optimale Schnittlinie.

Für den Großteil der jährlich 58 000 Darmkrebs-Patienten ist eine Operation die wichtigste Behandlungsmöglichkeit. Wenn sich der Tumor vollständig entfernen lässt, ist eine dauerhafte Heilung möglich. Neben der erfolgreichen Behandlung der Krebserkrankung spielt aber auch die anschließende Lebensqualität der Betroffenen eine wichtige Rolle. Mit dem Ziel das Risiko für Komplikationen nach Tumor-Operationen im Bereich des Enddarms zu reduzieren, entwickeln Wissenschaftler am NCT/UCC und am EKFZ derzeit ein computerbasiertes und KI-gestütztes Assistenzsystem.

Die Tumorchirurgie im Bereich des Enddarms hat in den vergangenen Jahren deutliche Fortschritte gemacht: Hoch präzise Operationstechniken wurden weiter verfeinert und standardisiert. Vielfach ist der Eingriff auch ohne einen großen Bauchschnitt möglich, was die Wundheilung verbessert und den Krankenhausaufenthalt verkürzt.

Möglich sind hierbei auch robotische Methoden, wie etwa mithilfe des Assistenzsystems Da Vinci. Das Gerät nimmt dem Chirurgen das direkte Halten und Bewegen der Instrumente ab und übersetzt größere Handbewegungen in kleinste zitterfreie Schnitte. „Trotz dieser hervorragenden Möglichkeiten, entscheidet weiterhin in hohem Maße die Erfahrung des einzelnen Chirurgen über die Qualität des Eingriffs“, sagt Prof. Jürgen Weitz, Direktor der VGT und geschäftsführender Direktor am NCT/UCC.

Algorithmus lernt von Operations-Videos

Das intelligente System des NCT/UCC und EKFZ soll künftig situationsbezogene Assistenz bieten. Zur Entwicklung des Systems nutzen die Wissenschaftler ein künstliches neuronales Netz, das als Teilgebiet der Künstlichen Intelligenz die Fähigkeit des Menschen nachahmt, anhand von Beispielen zu lernen. Den intelligenten Algorithmus versehen sie mit folgender mathematisch formulierter Aufgabenstellung: Ausgehend von der kontinuierlichen Analyse der Video-Bilder einer Operation sollen spezielle Strukturen in bestimmten Phasen der Operation angezeigt werden.

Bislang trainierten sie das neuronale Netz mit rund 40 Operations-Videos, die standardmäßig über ein optisches Instrument (Laparoskop) im Bauchraum aufgenommen wurden. 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 Rahmen einer Studie bei realen Operationen getestet werden“, sagt Dr. Fiona Kolbinger, klinische Projektleiterin von der VGT und Clinician Scientist am EKFZ.

Eine aktuelle Studie untersucht zudem, wie häufig und in welchem Ausmaß Patienten von Kontinenz- und Potenzproblemen betroffen sind.

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