ETIM-Kongress: Neu entstehende Technologien in der Medizin

„Der Kongress war eigentlich als Fortbildungsveranstaltung für die Mitarbeiter im Universitätsklinikum konzipiert worden", erklärte Prof. Dr. Michael Forsting, Direktor des Institutes für Diagnostische und Interventionelle Radiologie und Neuroradiologie sowie Initiator der Veranstaltung. „Nachdem jedoch so viele internationale Top-Redner zugesagt hatten, entschlossen wir uns, auch die Branchenöffentlichkeit beziehungsweise weitere Akteure im Gesundheitswesen einzuladen."

Künstliche Intelligenz in der Gesundheitsbranche

Am ersten Tag standen Künstliche Intelligenz, „machine learning" und „deep learning" vor allem für die Bildgebung auf dem Programm. Asja Fischer, Mathematikerin und akademische Rätin an der Universität Bonn, stellte vor, wie Maschinelles Lernen funktioniert, ohne sich in mathematischen Formeln zu verlieren.

Ihre Zusammenfassung lautet: Maschinelles Lernen, ein Oberbegriff für die künstliche Generierung von Wissen aus Erfahrung, bedeutet, dass Algorithmen automatisch aus Daten lernen und beispielsweise auf Basis von Mustervergleichen Vorhersagen und Beurteilungen treffen.

Überwachtes, nicht überwachtes und bestärkendes Lernen sind dabei die wichtigsten Prinzipien. Typische Überwachungsaufgaben sind Klassifizierung und Regression, nicht überwachbare sind Clustering und hohe Bilddichte. „Deep learning" gehört als eine untergeordnete Disziplin zum überwachten Lernen und beschreibt künstliche, neurale Netze.

Fazit: Die Arbeit der Radiologen verändert sich, unabwendbare Schlüsseltrends beeinflussen bestehende Workflows und das Arbeitsumfeld. Forsting prognostiziert für die Branche: „Fühlt euch nicht sicher in euren Disziplinen oder ruht euch aus … Nicht nur in der Radiologie, auch in den anderen ärztlichen Disziplinen drängen künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen in den Markt und können einst sichere Bereiche eurer Arbeit übernehmen."

3D-Druck bietet neue Möglichkeiten

Am zweiten Tag des Kongresses standen Gewebedruck (Bioprinting) und 3D-Druck im Fokus. Mit Hilfe von Mikrowellenunterstützung und modernsten Druckern lassen sich heute unter anderem mit Biomaterialien faszinierende Ergebnisse erzielen. Vieles wird noch experimentiert und erforscht, aber selbst das Nachdrucken von Herzmuskelfasern ist bereits realisiert. Künftig wollen die Forscher sogar ein komplettes, funktionierendes Herz über Zuhilfenahme der personalisierten Medizin nachbilden.

Martin Herzmann, Sales Manager von Materialise, einem belgischen Unternehmen, das weltweit 3D-Druck realisiert, stellte vor, wie ein solches Labor aussieht. Die Prozesskette des 3D-Druckes beginnt immer mit der Bildgebung und Anatomie. Aufgrund dieser Informationen werden die so entstandenen DICOM-Daten modifiziert und in STL-Formate umgewandelt. Diese werden an den Drucker gesendet, so dass dementsprechende Modelle ausgedruckt werden können.

Ein typisches 3D-Labor besteht aus Software, Hardware – den Druckern – und Menschen. Die Software bildet dabei das wichtigste „Rückgrat" – sie muss das Konvertieren der in 2D vorliegenden Daten in 3D Bilder leisten. Dabei gibt es Software in unterschiedlicher Komplexität für Ingenieure, MTRAs und Ärzte – für verschiedene Anwendungen.

„Die Drucker arbeiten mit unterschiedlichen Materialien, zum einen weisen sie bioähnliche Eigenschaften auf, um Weichgewebe zu drucken, zum anderen – beispielsweise für Implantate – nutzen wir Metall- oder Titandruck. Die Bandbreite dessen, was Drucker heute liefern können, ist enorm. Es gibt kostengünstige Geräte unter 1000 Euro und Drucker, für deren Anschaffung sechsstellige Summen aufgebracht werden", so Herzmann.

Wie sind MTRA am 3D-Druck beteiligt?

MTRA sind ein wichtiges Bindeglied im Prozess, da sie für die Bildgebung verantwortlich sind. Die Bildgebung ist immer der erste Schritt in der Prozesskette. Eine entsprechend gute Bildgebung ist essentiell, damit das entstehende Produkt am Ende der Kette qualitativ hochwertig wird.

„Wenn wir frühzeitig mit kompetentem Fachpersonal zusammenarbeiten, um gutes Bildmaterial zu bekommen, ist gewährleistet, dass wir ein gutes anatomisches Modell oder Implantat planen können. Ich kann interessierten MTRA nur empfehlen, mitzuarbeiten und diese neue Technologie aus der Taufe zu heben. So gestalten sie aktiv die Industrie 4.0 mit", so der Experte weiter.

„Die künftigen Potenziale des 3D-Drucks bestehen einerseits in der Extrapolierung der heutigen Potenziale: Wir können damit jetzt Patienten helfen die früher nicht mit Standardimplantaten versorgt werden konnten. In der Revisionschirurgie gibt es mittlerweile Behandlungsmethoden mit patientenspezifischen Implantaten, die der 3D Druck ermöglicht. Ein weiteres Potenzial ist die Aufklärung. Mit einem realen Modell, das man in die Hand nehmen und von allen Seiten betrachten kann, ist das Verständnis für alle Vorgänge viel besser: In der Lehre, bei Patientengesprächen, aber auch um mit Kollegen präoperative Planungen vorzunehmen, bringen 3D-Modelle erhöhte Sicherheit," erläutert Herzmann.

Aufgrund der großen Resonanz des Kongresses folgen zwei weitere, unabhängige Veranstaltungen in den nächsten Jahren. „Da an beiden Tagen unterschiedliche Personenkreise teilnahmen, wird es wohl im Jahr 2018 einen Kongress für Technologien der Künstlichen Intelligenz und in 2019 ein Update zum 3D-Druck geben", betont Michael Forsting erfreut.

Mirjam Bauer