Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »KIVI«
Herausforderung
Bei vielen Krebsoperationen – etwa an Leber, Bauchspeicheldrüse oder Darm – müssen Chirurginnen und Chirurgen den Tumor vollständig entfernen und gleichzeitig möglichst viel gesundes Gewebe erhalten. Mit bloßem Auge oder allein mit bildgebenden Verfahren wie CT und MRT ist die Grenze zwischen gesundem und krankhaft verändertem Gewebe im OP jedoch oft schwer zu erkennen.
Der aktuelle Goldstandard ist daher die Schnellschnittuntersuchung: Während der Operation werden wiederholt kleine Gewebeproben (Biopsien) entnommen, in der Pathologie in sehr dünne Schnitte zerlegt, eingefärbt und unter dem Mikroskop beurteilt. Bis der Befund vorliegt, vergehen in der Regel 20 bis 40 Minuten pro Biopsie. In dieser Zeit kann das OP-Team häufig nicht weiterarbeiten. Hochgerechnet entstehen so in Deutschland jedes Jahr zehntausende Stunden Wartezeit im OP und Kosten in Millionenhöhe. Zusätzlich verlängern sich Narkose und Operationsdauer für die Patientinnen und Patienten – mit einem erhöhten Risiko für Komplikationen. Pathologie und OP-Kapazitäten kommen zunehmend an ihre Grenzen. Es besteht daher ein großer Bedarf an einer Methode, die weniger Biopsien erfordert, deutlich schneller Ergebnisse liefert und die Schnellschnittdiagnostik im OP sinnvoll ergänzt.
Lösungsansatz
Im Projekt KIVI entwickeln wir ein tragbares Bildgebungssystem auf Basis der optischen Kohärenztomografie (OCT), kombiniert mit Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI). OCT kann als »Ultraschall mit Licht« beschrieben werden, der die Gewebestruktur schichtweise und in hoher Auflösung sichtbar macht, ohne das Gewebe schneiden zu müssen.
Mit einem handgeführten OCT-Kopf, der im Rahmen des KIVI-Projekts entwickelt werden soll, kann das OP-Team Gewebe direkt im Operationsfeld oder an frisch entnommenen Proben berührungslos untersuchen. Die entstehenden dreidimensionalen Bilder werden von KI-Algorithmen automatisch ausgewertet. Das System kann dann in wenigen Sekunden anzeigen, ob es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit um gesundes oder tumorbefallenes Gewebe handelt.
Ziel ist eine Sensitivität und Spezifität von mehr als 95 Prozent, zunächst am Beispiel von Lebergewebe. Die Ergebnisse werden in einer einfach verständlichen Benutzeroberfläche dargestellt, sodass Chirurginnen und Chirurgen schnell erkennen können, wo zusätzliche Biopsien durchgeführt werden müssen.
Langfristig soll KIVI als Plattform dienen, die sich auch auf andere Organe und Anwendungen – etwa in der endoskopischen Diagnostik oder bei der Beurteilung von Spenderorganen – übertragen lässt und damit die Zahl der notwendigen Biopsien und Schnellschnitte deutlich verringert.
Projektpartner
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT (Projektleitung)
- Fraunhofer-Institut für Digitale Medizin MEVIS
- Uniklinik RWTH Aachen
- HS Analysis GmbH
Assoziierte Partner
- Carl Zeiss AG
- Aigora GmbH
Förderhinweis
Das Projekt »KIVI« wird vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt im Rahmen der Förderrichtlinie KI-gestützte Präzisionschirurgie in der Onkologie gefördert.
Förderkennzeichen: 16SV9537
Projektträger: VDI/VDE-IT beauftragt durch das BMFTR
Projektlaufzeit: 1.11.2025 – 31.10.2028