Forschungsprojekt nARvibrain: Verbesserte Hirntumordiagnostik und -behandlung
Das Projekt nARvibrain („Augmented Reality supported Functional Brain Mapping for Navigated Surgery Preparation and Education“) zielt darauf ab, die Hirntumordiagnostik und -behandlung zu verbessern, das Krankheitsbewusstsein der Patient*innen zu erhöhen sowie die Qualität in der medizinischen Ausbildung zu steigern, indem moderne Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) und eXtended Reality (XR) kombiniert werden.
Ein Hirntumor stellt für Patient*innen eine erhebliche physische und psychische Belastung dar und zieht ein breites Spektrum an diagnostischen und therapeutischen Maßnahmen nach sich. Vor einer möglichen Tumorentfernung werden routinemäßig Informationen aus der multimodalen Bildgebung und aus funktionellen Tests erhoben. Sowohl die Lage des Tumors als auch die umliegenden eloquenten Hirnregionen müssen berücksichtigt werden, um ein optimales Behandlungsergebnis zu erzielen. Denn das Ziel ist eine größtmögliche Entfernung des Tumorgewebes bei gleichzeitiger Erhaltung der essenziellen neurologischen Funktionen.
Der Eckpfeiler des Projektes nARvibrain ist die Entwicklung einer ganzheitlichen digitalen Darstellung eines*einer Patient*in („digitales Patient*innenmodell“). Dieses Modell repräsentiert alle relevanten strukturellen und funktionellen Bilddaten, funktionellen Testergebnisse und prädiktiven Simulationsergebnisse. Es wird eine semi-automatische, KI-gestützte Bildverarbeitungspipeline entwickelt, die medizinische Bilddaten in maßgeschneiderten Input für Augmented-Reality-Rendering-, Simulations- und Prädiktionspakete umwandelt.
(c) FH JOANNEUM GmbH & Medizinische Universität Graz
Vom Forschungsprojekt nARvibrain profitieren sowohl Mediziner*innen in ihrer täglichen klinischen Praxis als auch Patient*innen und Studierende der Medizin- und Gesundheitsstudiengänge.
Verbesserte Hirntumordiagnostik und Behandlung
Eine zentrale Entwicklung von nARvibrain ist die Augmented-Reality-Unterstützung bei der Funktionstestung mittels transkranieller Magnetstimulation (TMS) oder direkt kortikaler Stimulation (DCS). Ein modernes Neuronavigationssystem („CORTEXPLORER“ des Projektpartners cortEXplore GmbH, www.cortexplore.com/software/) wird erweitert, sodass es neben einer präzisen Positionsbestimmung der Stimulationsinstrumente auch quantitative Aufzeichnungen der Verhaltensreaktionen auf TMS- und DCS-Stimulationen erlaubt. Insgesamt können dadurch prächirurgische Testungen präziser und schneller durchgeführt und so die Behandlungsergebnisse und die Patient*innensicherheit erhöht werden.
Verbesserte Patient*innen-aufklärung
In nARvibrain wird eine prototypische Lösung für eine interaktive 3D-Visualisierung struktureller und funktioneller Bilddaten entwickelt. Dieses Visualisierungstool soll Mediziner*innen dabei unterstützen, Patient*innen komplexe Informationen über den Krankheitszustand und den geplanten Behandlungsablauf anschaulicher zu erklären und somit das Verständnis für die eigene Erkrankung und den bevorstehenden Eingriff zu stärken.
Verbesserte medizinische Ausbildung
nARvibrain trägt auch zur Erhöhung der Qualität in der medizinischen Ausbildung bei, da innovative Lehrmaterialien für die Neuroanatomie entwickelt werden. Photogrammetrisch erfasste menschliche Gehirne, die virtuell mit Tumor- und Traktographie-Bilddaten überlagert werden, stellen die Basis für eine Gamification-basierte Didaktik-Plattform dar, die das verbreitete Phänomen der „Neurophobie“ unter Studierenden reduzieren soll.
Im Forschungsprojekt nARvibrain wird der Fokus auf hirneigene Tumore (Gliome) gelegt. Die Projektpartner*innen sind davon überzeugt, dass die im Projekt vorgeschlagene Integration von XR-Systemen in medizinische Interventionen als Grundlage für ähnliche Anwendungen in anderen klinischen Fachbereichen dienen kann.
Dieses Projekt wird aus Mitteln der FFG gefördert. www.ffg.at. Programm „IKT der Zukunft“ – eine Initiative des Bundesministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK).
Projektpartner*innen
Details zum Projekt
- Projekt-Kurztitel: nARvibrain
- Projekt-Langtitel: Augmented Reality supported Functional Brain Mapping for Navigated Surgery Preparation and Education
- Fördercall: IKT der Zukunft, 10. Ausschreibung 2021 (FFG)
- Projektpartner*innen:
- RISC Software GmbH (Konsortialführung)
- cortEXplore GmbH
- FH JOANNEUM Gesellschaft mbH
- Medizinische Universität Graz
- Budgetvolumen (gesamt): 1,6 Mio. Euro
- davon Förderung (gesamt): 1,3 Mio. Euro
- Laufzeit: 36 Monate (01.11.2022 – 31.10.2025)
Kontakt
Projektleitung
DI Dr. Stefan Thumfart
Project Manager & Senior Researcher