KI erhöht die Patientensicherheit in der minimalinvasiven Chirurgie
Minimalinvasive Eingriffe werden immer beliebter: Um die chirurgische Präzision und die Patientensicherheit zu verbessern, setzt die Heraeus-Tochter Norwood Medical nun Künstliche Intelligenz (KI, engl. AI) ein. Die Integration hochmoderner KI erhöht die Komponentenqualität, sorgt für sicherere, effektivere Operationen und revolutioniert die Patientenversorgung im Gesundheitswesen.
Weltweit werden jährlich 310 Millionen größere Operationen durchgeführt, davon 40 bis 50 Millionen in den USA und 20 Millionen in Europa. Die Sicherheit und somit auch die Qualität der chirurgischen Versorgung sind zu einer globalen Herausforderung geworden, da die Weltbevölkerung immer älter wird. Die Heraeus Tochter Norwood Medical ist ein führender Hersteller von Präzisionskomponenten für die Medizintechnik, von denen ein Großteil eine entscheidende Rolle in der minimalinvasiven Chirurgie (MIS) spielt. Mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz kann das Unternehmen Schäden an chirurgischen Klingen erkennen, die so klein sind wie die Spitze eines Kugelschreibers. Dies stellt einen großen Fortschritt dar, um eine einzigartige Präzision in der Patientensicherheit innerhalb der Medizintechnikindustrie zu gewährleisten.
Die Popularität der minimalinvasiven Chirurgie (MIS) steigt aufgrund ihrer Vorteile wie kleinere Schnitte, schnellere Genesung, weniger postoperative Komplikationen und kürzere Krankenhausaufenthalte. Technologische Fortschritte in der Medizintechnik haben die Durchführbarkeit von MIS-Verfahren verbessert. Damit wird die weltweite Nachfrage nach minimalinvasiven Eingriffen voraussichtlich zwischen 2023 und 2032 mit einer Rate von 6,21% jährlich wachsen.
Die Sicherheit der Patienten hat oberste Priorität, weswegen der Einsatz von Spitzentechnologie zur Gewährleistung dieser Sicherheit unerlässlich ist. Heraeus hat Künstliche Intelligenz in vielen Bereichen integriert. Es ist also eine sinnvolle Entwicklung, KI als Werkzeug zur Verbesserung der Präzision in der Gesundheitsbranche einzusetzen. Norwood Medical stellt jedes Jahr etwa 6 Millionen chirurgische Einwegmesser für die MIS her, die eine Reihe von allgemeinchirurgischen Verfahren abdecken. Als Vorreiter im Bereich der medizintechnischen Innovation treibt das Heraeus Experten-Team die operative Exzellenz unermüdlich voran. Eines der wichtigsten Projekte ist die Einführung einer KI-basierten, automatischen Inspektionsmaschine.
Mit KI zum Vorreiter der Präzisionsinspektion
In der Welt des Gesundheitswesens strebt man danach, möglichst viele Risiken auszuschalten. Dementsprechend ist die gesamte Wertschöpfungskette auf Präzision und Zuverlässigkeit ausgerichtet. Normalerweise werden fertige chirurgische Klingen mit einem Mikroskop und einer physischen Untersuchung geprüft. Bei einer Jahresproduktion von 6 Millionen Messern führt dieser Prozess zu zig Millionen Inspektionen von Klingen mit bloßem Auge, die nur halb so groß sind wie ein USB-C Netzteil.
Das Projektteam startete eine Initiative mit dem Linearschneider, um Verbesserung zu erzielen. Die mit vier Kameras ausgestattete KI-Inspektionsmaschine prüft jeden Fräser akribisch aus jedem Winkel. Dieser automatisierte Prozess spart nicht nur Zeit und Kosten, sondern reduziert auch die Risiken, die mit der manuellen Handhabung verbunden sind, wie z. B. mögliche Beschädigungen der Teile und menschliche Sehfehler.
Leon Jones, Vice President of Controls & Automation bei Norwood Medical, betonte den kollaborativen Charakter ihrer Arbeit: „Unser Kunde war von Anfang an involviert, wir haben gemeinsam daran gearbeitet.“ Jones beschrieb die Zusammenarbeit als eine starke Partnerschaft: „Wir haben bereits 2018 damit begonnen und waren unter den ersten, die den Einsatz von KI vorgeschlagen haben. Unsere Kunden haben die Idee aufgegriffen und den Qualifizierungsprozess eingeleitet.“ Nach der vollständigen Zulassung dieses innovativen Inspektionsverfahrens wird das Unternehmen seinen Erfolg auf weitere Produktionslinien für chirurgische Messer übertragen.
18.000 Bilder für Millimetergenauigkeit
Eine sorgfältige Inspektion der linearen chirurgischen Klinge beinhaltet eine gründliche Bewertung auf Kantenschäden, Risse, Dicke und eine Reihe von Mängeln, einschließlich Flecken, Rückstände, übermäßige Werkzeugspuren und Materialverformungen. Für das Training des KI-Modells wurden 18.000 Bilder verwendet, die alle denkbaren Mängel der Klingen mit Millimeterangaben enthielten. Je genauer die Maschine die Fehler erkennt, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Klinge während der Operation versagt, was zu einer höheren Präzision bei chirurgischen Eingriffen führt.
Der Mensch hinter der KI ist der Schlüssel zum Erfolg
Ähnlich wie Chirurgen, die mit medizinischen Werkzeugen arbeiten, ist der Erfolg dieses KI-gesteuerten visuellen Inspektionssystems das Ergebnis engagierter menschlicher Arbeit. „Ursprünglich handelte es sich um eine spezielle Software, die von unseren eigenen Ingenieuren entwickelt und programmiert wurde und sich ausschließlich auf die Inspektion von Kantenschäden konzentrierte“, erklärt Jones. „Als wir das Potenzial des Systems erkannten, erweiterten wir unsere Zusammenarbeit, um eine maßgeschneiderte Maschine mit einem breiteren Team zu entwickeln. Diese umfassende Lösung wurde in Zusammenarbeit mit dem gesamten Betriebsteam und den Integrationspartnern implementiert. Durch die kontinuierliche Bestätigung seitens des Kunden während des gesamten Prozesses hat die Zusammenarbeit für alle Beteiligten Vorteile gebracht.“
Die Messer erfordern eine hundertprozentige Sichtprüfung auf nicht messbare Mängel. Das Team steht kurz vor der Fertigstellung der KI-Modelle für alle Fehlertypen und hat bereits einen Plan für den Ausbau der Kapazitäten aufgestellt.
Die Innovationskultur ist bei Heraeus fest verankert. Dieses Projekt ist ein weiteres großartiges Beispiel dafür, wie KI zur Steigerung der Effizienz und in diesem Fall zur Erhöhung der Präzision für die Patientensicherheit in der minimalinvasiven Chirurgie eingesetzt wird. Norwood Medical geht davon aus, dass sich weitere Möglichkeiten zur Verbesserung ihrer Prozesse zugunsten vieler Patienten ergeben werden.
