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Die Ausgangssituation: Was ist die Herausforderung?
In der medizinischen Diagnostik und der minimalinvasiven Therapie stellen strahlenbasierte Verfahren wie etwa die Computertomographie (CT) wichtige Möglichkeiten der Bildgebung dar. Der Einsatz dieser Bildgebungsverfahren wächst stetig, da sie eine hohe diagnostische Aussagekraft besitzen und präzise Therapieansätze ermöglichen. Allerdings ist damit auch eine hohe Strahlenbelastung verbunden. Dieser potenziell schädlichen Strahlung sind Patient*innen ebenso wie medizinisches Personal ausgesetzt. So kann etwa die Strahlung durch eine CT-Untersuchung im Kopfbereich ähnlich hoch sein wie die natürliche Strahlenbelastung eines ganzen Jahres.
Die Idee: Welchen Beitrag kann KI leisten?
Ziel des Verbundprojektes KI-INSPIRE ist es, KI-basierte Verfahren zu entwickeln, zu erproben und zu implementieren, mit denen die Strahlendosis in der medizinischen Bildgebung maßgeblich reduziert wird. Dies soll vor allem durch eine verbesserte Bildqualität bei weniger verwendeten Originaldaten geschehen.
Für das so genannte Verfahren Cone-Beam CT (CBCT) werden im Projekt KI-INSPIRE intelligente KI-Algorithmen entwickelt. Diese filtern bei der Verarbeitung der Rohdaten Störungen heraus. Im Endergebnis entstehen Bilder mit einer höheren Abbildungsschärfe. Die Algorithmen werden dann für die Anwendung strahlenbasierter Bildgebungsverfahren erprobt. Mit diesen können etwa auch Live-Bilder zur Steuerung von präzisen Eingriffen im Körper von Patient*innen erstellt werden.
Körperbewegungen während des Eingriffs und metallische Gegenstände, die von der Röntgenstrahlung schlecht durchdrungen werden, bewirken Störungen (Artefakte) in den Bildern. Ziel des Projektes ist es, diese Artefakte mit einer KI-basierten Objekterkennung und -extraktion zu reduzieren. Durch die neue Funktion kann unter anderem auch auf eine hochauflösende erste Aufnahme mit hoher Strahlendosis als Referenz verzichtet werden.
Der Ausblick: Welchen Leuchtturmcharakter hat das Projekt?
Das Projektvorhaben ermöglicht es, den Standort Deutschland als Vorreiter auf dem Gebiet der Technologieentwicklung für moderne und effiziente medizinische strahlenbasierte Anwendungen weiter auszubauen und den hohen Standard im Strahlen- und Gesundheitsschutz der Bevölkerung sicherzustellen. Dies passiert, indem Fachwissen gebündelt wird und Synergien zwischen beteiligten Projektpartnern geschlossen werden. Außerdem werden KI-basierte Verfahren für die breite Nutzung im medizinischen Strahlenschutz zugänglich gemacht.