MEDICA 2019: KI für die endovaskuläre Schlaganfalltherapie

Neuronale Netze ermöglichen autonome Steuerung von Kathetern

Forschung Kompakt / 4.11.2019

Bei einem Schlaganfall zählt jede Minute, durch schnelles Handeln lassen sich schwere Hirnschäden mindern. Sind große Blutgefäße im Gehirn durch Gerinnsel verstopft, entfernt der Operateur den Verschluss mithilfe eines Katheters, den er in die Leiste des Patienten einführt. Doch der komplizierte Eingriff erfordert viel Erfahrung, nur wenige Spezialisten können ihn ausführen. Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher setzen auf Künstliche Intelligenz, um den Katheter autonom, computergesteuert, zuverlässig und schnell zum Ort des Eingriffs zu navigieren. Erste Tests im Simulationsmodell und am Prüfstand sind vielversprechend. Vom 18. bis 21. November präsentiert die Forschergruppe die Funktionsweise ihrer neuen Methode auf der MEDICA 2019 in Düsseldorf an einem Gefäßphantom (Halle 10, Stand G05).

Etwa 270 000 Menschen erleiden hierzulande jedes Jahr einen Schlaganfall – eine plötzliche Durchblutungsstörung im Gehirn. Diese muss schnellstens ärztlich behandelt werden. Andernfalls sterben so viele Gehirnzellen ab, dass der Patient bleibende Schäden wie Lähmungen oder Sprachstörungen davonträgt oder sogar stirbt. Ärzte therapieren den Hirnschlag immer häufiger durch eine Thrombektomie, einen Eingriff, bei dem über einen Gefäßzugang in der Leiste ein dünner Katheter über die Hauptschlagader bis in das verschlossene Hirngefäß vorgeschoben wird. Im Bereich des Gefäßverschlusses öffnet sich ein sogenannter Stent-Retriever – ein winziges korbähnliches Geflecht – und verhakt sich mit dem Gerinnsel. Beim Zurückziehen des Katheters bleibt der Pfropfen an der Geflechtstruktur hängen und wird so entfernt. Dieses Verfahren dauert 45 Minuten bis zu 3,5 Stunden, je nach Expertise des Operateurs. Die Thrombektomie setzt eine lange Ausbildung und viel Übung voraus. Allein zehn bis 90 Minuten benötigt der Mediziner – je nach Patient –, um den Katheter zum Blutgerinnsel zu navigieren. Diese Problematik adressieren Forscherinnen und Forscher der Mannheimer Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie PAMB, die an das Fraunhofer-Institut für Automatisierung und Produktionstechnik IPA angegliedert ist. Mithilfe eines robotischen Assistenzsystems – einem computergesteuerten Katheter – wollen sie eine zuverlässigere und schnellere Variante der Therapie etablieren. Die Besonderheit: Der Katheter wird durch Methoden der Künstlichen Intelligenz autonom zum Ort des Eingriffs navigiert. »Die Operation selbst, also das Herauslösen des Blutpfropfens mithilfe des Stent-Retrievers, führt nach wie vor der Arzt durch. Aber die komplizierte Navigation dorthin, bei der schwierige Anatomien zu überwinden sind, soll künftig ein autonom gesteuerter Katheter erledigen«, sagt Johannes Horsch, Wissenschaftler der Projektgruppe. »Die autonome Intervention per Katheter eignet sich aber nicht nur bei einem Schlaganfall, sie lässt sich vielseitig anwenden, etwa bei der endovaskulären Operation von Herzinfarkten oder Lebertumoren«, betont der Ingenieur.