KI SpotlightNewsNeue KI gleicht Röntgenbilder mit 3D-Scans ab
Automatische Registrierung in Sekunden mit Submillimeter-Präzision
Mit KI erstelltInhalt
◆ Fakten auf einen Blick
- Es wurde eine neue Technik entwickelt, die Röntgenbilder während der Operation mit präoperativen 3D-Scans abgleicht.
- Das System heißt xvr (X-ray volume registration).
- Es wurde von Wissenschaftlern und Klinikern am MIT und kooperierenden Institutionen entwickelt.
- Das KI-Modell passt sich jedem Patienten in etwa fünf Minuten an.
- Das Modell gleicht Röntgenbilder mit 3D-Scans in Sekunden automatisch ab, mit Submillimeter-Präzision.
- xvr übertrifft bestehende KI-Methoden um eine Größenordnung über verschiedene Patienten, Körperteile und Verfahren hinweg.
Neue KI gleicht Röntgenbilder mit 3D-Scans ab
Wissenschaftler und Kliniker am MIT und kooperierenden Institutionen haben ein neues Verfahren namens xvr (X-ray volume registration) entwickelt, das Röntgenbilder während einer Operation automatisch mit präoperativen 3D-Scans abgleicht. Bei vielen minimalinvasiven Eingriffen nutzen Ärztinnen und Ärzte Echtzeit-Röntgenaufnahmen, um Instrumente wie Katheter oder Endoskope durch kleine Schnitte zu steuern. Da Röntgenbilder jedoch flache, zweidimensionale Projektionen sind, lässt sich nur schwer bestimmen, wo genau sich die Werkzeuge im Körper befinden und wie sie ausgerichtet sind – was das Risiko von Komplikationen erhöht. Zur Orientierung gleichen Kliniker die Röntgenbilder bislang manuell mit präoperativen 3D-Aufnahmen wie CT- oder MRT-Scans ab. xvr automatisiert diesen Abgleich: Das KI-Modell behandelt die Zuordnung zwischen den 2D-Röntgenprojektionen und dem 3D-Volumen als Lernaufgabe und wendet die gelernte Transformation bei neuen Aufnahmen direkt an, ohne dass eine manuelle Ausrichtung erforderlich ist.
Patientenspezifische Anpassung in fünf Minuten, Registrierung in Sekunden
Das KI-Modell von xvr passt sich nach Angaben der Entwickler jedem Patienten in etwa fünf Minuten an. Anschließend gleicht es die Röntgenbilder eines Patienten automatisch in Sekunden mit den 3D-Scans ab – mit einer Präzision im Submillimeterbereich. Diese hohe Genauigkeit wird dadurch erreicht, dass das Modell patientenspezifisch trainiert wird und dadurch feinste räumliche Abweichungen zwischen den Bildmodalitäten auflösen kann. Bestehende KI-Werkzeuge zur Bildausrichtung haben dagegen Schwierigkeiten, robust für alle Patienten zu funktionieren, und sind deshalb in der Praxis oft unpraktisch. Über verschiedene Patienten, Körperteile und medizinische Verfahren hinweg übertrifft xvr bestehende KI-Methoden nach Angaben der Entwickler um eine Größenordnung. Als Messgröße dient dabei die Registrierungsgenauigkeit: Während viele bisherige Verfahren Fehler im Bereich mehrerer Millimeter aufweisen, liegt xvr im Submillimeterbereich – ein Unterschied um den Faktor zehn oder mehr.
Mögliche Vorteile für minimalinvasive Eingriffe
Nach Einschätzung der Entwickler könnte die Methode es Klinikern erleichtern, minimalinvasive chirurgische Instrumente präziser zu steuern. Die automatische Registrierung ermöglicht eine Echtzeit-Überlagerung der Instrumentenposition auf dem präoperativen 3D-Scan, sodass Chirurginnen und Chirurgen unmittelbar erkennen, wo sich das Werkzeug relativ zu kritischen anatomischen Strukturen befindet. Dadurch können sie das Instrument gezielter navigieren, was nach Angaben der Entwickler zu schnelleren Eingriffen führen könnte, da weniger Zeit für Korrekturen benötigt wird, und zu sichereren Eingriffen, da das Risiko von Verletzungen sinkt. Diese Einschätzung ist eine Herstellerangabe; unabhängige klinische Studien, die eine tatsächliche Verbesserung der Operationsergebnisse belegen, stehen noch aus.
