23.07.2020

Linzer Startup cortEXplore entwickelt “Navi” für komplexeste Operationen am Gehirn

Das in Linz ansässige Startup cortEXplore hat ein neurochirurgisches Navigationssystem entwickelt, mit dem Chirurgen Eingriffe am Gehirn präzise planen, simulieren und durchführen können. Der brutkasten hat mit dem Gründer und Neurowissenschaftler Stefan Schaffelhofer über die technologische Entwicklung und die Zukunftspläne des Startups gesprochen.
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cortEXplore
Die Gründer Stefan Schaffelhofer (l.) und Robert Prückl (r.)| tech2b/Andreas Balon
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Operationen am Gehirn sind für die Patienten besonders risikoreich. Aufgrund der hohen Dichte an funktionalem Gewebe und Blutgefäßen kann bei einer ungenauen Platzierung und Führung von Instrumenten das hochkomplexe Gehirngewebe irreversibel geschädigt werden. Im schlimmsten Fall kann eine derartige Verletzung zum Tod des Patienten führen.

Eine neuartige Soft- und Hardware-Lösung des Linzer Startups cortEXplore, das 2018 gegründet wurde, kann hier Abhilfe schaffen. Das Startup rund um den oberösterreichischen Neurowissenschaftler Stefan Schaffelhofer entwickelte ein chirurgisches Navigationssystem, um Eingriffe am Gehirn sicher und effizient durchführen zu können. 

Wie Schaffelhofer gegenüber dem brutkasten erläutert, soll so die Planung, Simulation und schlussendlich die Durchführung von komplexen Operationen für Chirurgen erleichtert werden. Mit Hilfe des Systems lassen sich beispielsweise bereits vor der Operationen eines Gehirntumors, die einzelnen Schritte bis ins kleinste Detail planen, um möglichst effizient zur betroffenen Stelle vordringen zu können.

3D-Modell des Gehirns für Planung und Simulation

cortEXplore hat dafür eine Software entwickelt, die Patientenbilder aus verschiedenen bildgebenden Verfahren zusammenführt. Als Bilddaten werden hierfür Informationen herangezogen, die im Rahmen von Computertomografie und Magnetresonanztomografie-Verfahren gewonnen werden. Nach der Zusammenführung der unterschiedlichen Bilder können Ärzte so ein detailliertes Modell  des Schädels, Gehirngewebes und der Gefäße errechnen. Das hochauflösende Computermodell dient in weiterer Folge zur virtuellen Planung der Operation. Doch nicht nur das: Mit den virtuellen 3D-Daten kann mit Hilfe eines 3D-Druckers ein plastisches Modell erstellt werden, das den Ärzten zur Vorbereitung dient. Zudem können auch Studierende oder Forscher mit Hilfe des Modells komplexe Eingriffe erlernen und üben.

(c) tech2b

Darstellung von Gehirn und Instrumenten in Echtzeit

Die Technologie und die entsprechenden Computermodelle von cortEXplore kommen nicht nur vor einer Operation, sondern auch während des neurochirurgischen Eingriffs zum Einsatz. Schaffelhofer erläutert, dass sich durch die Kombination der Software mit Hardware-Komponenten die Position der chirurgischen Werkzeuge im Gehirn im Submillimeterbereich bestimmen lässt. Schaffelhofer setzt hierfür mit seinem Team auf Kameras und Sensoren, die im Operationssaal angebracht werden. Das Startup aus Linz wählte hierfür einen komplett neuen Ansatz, der den derzeitigen State-of-the-Art-Ansatz von Operationen künftig disruptiv verändern könnte. “Derzeit kommt bei Gehirnoperationen ein mechanischer Rahmen zum Einsatz auf dem die Instrumente über Gelenke vorab eingestellt werden. Bei unserem System fällt das komplexe Einstellen des mechanischen Rahmens komplett weg, da die chirurgischen Instrumente mit Hilfe der optischen Kameras erkannt werden. Anschließend werden die Instrumente in die anatomischen Bilder der MRT- und CT-Aufnahmen in Echtzeit projiziert”, so Schaffelhofer. 

Zum Einsatz kommen hierfür  Algorithmen, die die Relation der Instrumente zum Gehirn errechnen. Die Darstellung der Anatomie und Gehirnareale kann zudem über eine HoloLense-Brille erfolgen. Anhand einer Mixed-Reality-Darstellung wird dem Chirurgen so angezeigt, in welchem Winkel er die Instrumente ansetzen muss.

cortEXplore: Entwicklung des Prototypen 

Die Idee für diese bahnbrechende Operationsmethode kam Schaffelhofer im Zuge eines Post-Doc-Aufenthalts an der New Yorker “Rockefeller University”. “Während meiner Forschungstätigkeit hatte ich das Problem, dass ich sehr kleine Areale im Gehirn erreichen musste. Aus der Not heraus habe ich einen Prototypen gebaut, der vor Ort sehr gut angekommen ist und schlussendlich im eigenen Labor und benachbarten Laboren zur Anwendung kam”, so Schaffelhofer. Schlussendlich entschloss sich Schaffelhofer gemeinsam mit drei weiteren Partnern zur Unternehmensgründung, um das Produkt marktreif zu machen. Im Zuge der Entwicklung erhielt das Startup neben einer Preseed-Förderung eine sechsstellige Seed-Förderung der aws. „Die Förderung der aws gab uns ausreichend Spielraum, um die ersten Schritte Richtung Marktreife zu setzen”, so Schaffelhofer.

Die Zukunftspläne von cortEXplore

Derzeit befindet sich das Team um Schaffelhofer, das neben einem Radiologen auch Spezialisten für Software- und Hardware-Entwicklung umfasst, im Abschluss der Prototypen-Phase. Mittlerweile kommt der Prototyp in mehreren Universitäten in den USA und Kanada zur Anwendung. 

Wie Schaffelhofer abschließend erläutert, zählen die USA auch zum künftigen Kernmarkt von cortEXplore. Die Zulassung als Medizinprodukt wird allerdings noch zwei bis drei Jahre dauern. Hierfür arbeitet das Startup aktuell mit dem Neuromed-Campus des Kepler Universitätsklinikums und dem RISC-Institut der JKU zusammen. Erste Auszeichnungen konnte das Startup allerdings jetzt schon für sich verbuchen: Neben dem tech2b Gründerpreis EDISON in Gold in der Kategorie “beste Technologie” wurde das Startup im Rahmen des  i2b Businessplan-Wettbewerbs für den besten Businessplan des Jahres 2019 ausgezeichnet.


Disclaimer: Der Beitrag über cortEXplore entstand in Kooperation mit der aws

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USB-Stick Erfinder Dov Moran im Interview. (c) LinkedIn/Dov Moran

Mit der Gründung von M-Systems und der Erfindung des USB-Flash-Laufwerks sowie revolutionärer Speicherlösungen schrieb der israelische Halbleiter-Pionier Dov Moran Technologiegeschichte, bevor er sein Unternehmen für rund 1,6 Milliarden US-Dollar an SanDisk verkaufte. Heute lenkt er als Managing Partner beim Deep-Tech-Fonds Grove Ventures als einer der angesehensten Tech-Investoren Israels die Zukunft von KI, Halbleitern, Cloud-Infrastruktur und digitaler Gesundheit.

Der Tech-Pionier und Investor erklärt im Interview, dass im aktuellen KI-Boom vor allem die physische Infrastruktur entscheidend ist und sich Europa statt auf Defense-Tech auf Nischen wie Quantentechnologie konzentrieren sollte. Darüber hinaus empfiehlt er staatliche Unternehmensbeteiligungen nach taiwanesischem Vorbild sowie eine Kultur, die echten Gründergeist und Mut zum Risiko fördert.

brutkasten: Sie haben geholfen, mit dem USB-Flash-Laufwerk eine der am weitesten verbreiteten Technologien der Welt zu erfinden. Wenn Sie zurückblicken: Was unterscheidet bahnbrechende Innovationen von Technologien, die niemals skalieren?

Dov Moran: Zunächst einmal ist der USB-Stick heute ein totes Produkt. Nur noch sehr wenige Menschen benutzen ihn, aber genau das ist das Wesen von Technologie: Man baut etwas auf, und das dient dann als Fundament für etwas Fortschrittlicheres. Ich bin sehr stolz darauf, dass ich einen kleinen Teil zu dieser Infrastruktur beitragen konnte.

Bei M-Systems haben wir damals allerdings noch andere Dinge erfunden, die ich für fast noch wichtiger halte, auch wenn sie für Endkunden weniger sichtbar waren. Damals gab es zwei Arten von Flash-Speicher: NAND-Flash für reine Daten und NOR-Flash – dominiert von Intel und AMD –, um den Code für das Betriebssystem zu speichern. Das gesamte Marktkonzept sah vor, dass jedes System beide Komponenten benötigt. Wir haben damals eine technologische Lösung gefunden, um den NOR-Flash komplett zu eliminieren und den Code direkt in den NAND-Flash zu integrieren. Unser Weg, dieses Problem zu lösen, hat das NOR-Flash-Geschäft für Intel und AMD grundlegend verändert, aber gleichzeitig in jedem einzelnen Telefon auf der Welt den Platzbedarf reduziert und etwa drei Dollar pro Gerät gespart. Bei rund einer Milliarde produzierten Telefonen pro Jahr haben wir der Welt somit jährlich drei Milliarden Dollar eingespart.

Welche Technologie erinnert Sie heute am meisten an die Anfangstage des Flash-Speichers?

Ich denke, wir sehen derzeit eine grundlegende Wende auf dem Markt – weg von einer rein softwaregetriebenen Welt hin zu einer Welt der Infrastruktur. Marc Andreessen sagte einmal: „Software eats the world.“ Heute geht es jedoch vor allem darum, die richtige Hardware- und Infrastrukturbasis zu schaffen: Wir brauchen die richtigen CPUs, wir müssen das enorme Problem des Energieverbrauchs und der Kühlung lösen und wir müssen Rechenzentren bauen, die deutlich effizienter und effektiver sind.

Was heute an Infrastruktur existiert, kann die weltweite Nachfrage schlichtweg nicht bedienen, wenn bald jeder Mensch KI nutzt, forscht und eigene Agenten baut. Wenn auch nur zehn Prozent der Bevölkerung anfangen, intensiv KI-Agenten zu bauen und zu nutzen, würden unsere heutigen Systeme zusammenbrechen. Die Infrastruktur für Künstliche Intelligenz steht genau vor solchen fundamentalen technologischen Skalierungsaufgaben.

Alle sprechen über KI. Wo sehen Sie die größten Chancen jenseits der aktuellen KI-Welle beziehungsweise wo sollte sich Europa positionieren?

KI ist eine gewaltige Revolution, die das Leben aller Menschen beeinflussen wird – vom Reinigungspersonal bis hin zum Leiter einer Onkologie-Abteilung, dessen Diagnostik und Behandlungsweisen sich grundlegend verändern werden. Eine so große Transformation bringt natürlich für jeden enorme Chancen mit sich – für Einzelpersonen, Krankenhäuser, das Bildungswesen und für ganze Staaten.

Wenn ein Land wie Österreich entscheidet, in diesen Markt zu investieren, sollte der Fokus auf der Infrastrukturebene oder auf sehr gezielten Nischen liegen, nicht auf reinen Anwendungen. Ich glaube zum Beispiel nicht, dass Österreich versuchen sollte, im Bereich Defense Tech zu konkurrieren. Dieser Markt erfordert gewaltige Kapazitäten, riesige Budgets und spezifisches Know-how, wie es in den USA oder aufgrund ständiger Konflikte in Israel und der Ukraine existiert.

Man muss Nischen finden, in denen man wirkliche Wettbewerbsvorteile aufbauen kann. Das könnte zum Beispiel die Quantentechnologie sein, die Kombination aus Gesundheitswesen und KI oder hochentwickelte Sensorik für eine bessere medizinische Überwachung von zu Hause aus.

Israel bringt trotz seines relativ kleinen Marktes kontinuierlich globale Technologie-Champions hervor. Was erklärt diesen Erfolg und wie wird Unternehmertum dort gefördert?

Es gibt einen großen Unterschied zwischen Erfindern, Unternehmern und operativen Managern. Viele Erfinder kommen von Universitäten, aber selbst die beste Erfindung oder das beste Patent scheitert, wenn man nicht weiß, wie man ein Unternehmen führt und skaliert. Ich bin der festen Überzeugung, dass Unternehmertum und Innovation viel früher im Bildungssystem verankert werden müssen – spätestens an den weiterführenden Schulen.

Das Bildungssystem muss weg vom reinen Frontalunterricht und Auswendiglernen, hin zu echter Interaktion, Teamwork und praktischer Projektarbeit. Ich bin selbst Verwaltungsratsmitglied einer 150 Jahre alten jüdischen Schulkette namens ORT. Um den Schülern dieses Denken nahezubringen, habe ich ein Buch über Unternehmer geschrieben, das nach jedem Kapitel Diskussionsfragen aufwirft. Ich beginne darin mit Abraham als dem „ersten jüdischen Unternehmer“, der den Monotheismus erfunden hat.

Im Talmud gibt es die Geschichte, dass Abraham die Götzenstatuen im Laden seines Vaters zerstörte, weil er die Logik dahinter hinterfragte, und danach seine Heimat verließ, um ins Ungewisse nach Israel zu ziehen. Genau das passiert vielen Gründerinnen und Gründern: Sie haben eine Vision, jeder sagt ihnen, dass es unmöglich ist, und sie müssen bereit sein, ihre gewohnte Umgebung zu verlassen, um ihr Ziel zu erreichen. Schüler müssen lernen, solche kritischen Fragen zu diskutieren: Was bedeutet es, ins Ungewisse zu gehen? Ist Unternehmertum immer gut oder birgt es auch Risiken? Diese mentale Vorbereitung ist die Basis für eine Innovationskultur.

Was kann Europa und speziell ein Land wie Österreich von der israelischen Innovationskultur und anderen globalen Vorreitern lernen?

Zunächst einmal können auch wir viel von Europa lernen – zum Beispiel, wie man ein Land so lebenswert und friedlich gestaltet. Was die Förderung von Technologie betrifft, lohnt sich für Europa jedoch ein Blick nach Taiwan, speziell auf das ITRI-Institut (Industrial Technology Research Institute).

Der Staat dort verteilt nicht einfach nur passiv Fördergelder an Unternehmen, was oft nicht der klügste Weg ist. Stattdessen definieren kluge Köpfe alle paar Jahre strategische Zukunftsmärkte. So wurde vor Jahrzehnten entschieden, dass der Bau von Halbleiterwerken entscheidend sein wird, woraufhin man gezielt den Gründer von TSMC aus den USA zurückholte. Heute hängt die gesamte Weltwirtschaft von TSMC ab, was für Taiwan zugleich ein enorm starkes sicherheitspolitisches Instrument ist.

Ein weiterer entscheidender Punkt ist, wie Staaten investieren: Wenn staatliche Innovationsbehörden Unternehmen mit Kapital unterstützen, sollten sie dafür im Gegenzug auch Unternehmensanteile (Equity) erhalten, anstatt nur verlorene Zuschüsse zu verteilen. Der Staat sollte sich als stiller Gesellschafter beteiligen, sich nicht in das operative Tagesgeschäft einmischen, aber bei einem erfolgreichen Exit sein Geld inklusive Rendite zurückerhalten. So kann ein Staat mit Innovation tatsächlich Geld verdienen, das wieder in das Ökosystem zurückfließen kann.

Welchen Rat würden Sie Gründern geben, die heute in Europa Deep-Tech-Unternehmen aufbauen?

Schauen Sie sich genau an, wer in der aktuellen Marktphase wirklich Geld verdient. Im KI-Bereich verlieren viele Software- und Anwendungsunternehmen derzeit Milliarden, während diejenigen, die die Infrastruktur und Hardware bereitstellen – wie Nvidia oder TSMC als deren Auftragsfertiger –, enorm erfolgreich sind.

Wir erleben eine Wende: Es reicht nicht mehr aus, nur auf reine Software-Anwendungen zu setzen. Die wahren Deep-Tech-Chancen liegen heute in der Lösung fundamentaler physischer und technischer Probleme – sei es bei der Energieeffizienz, der Kühlung von Rechenzentren, fortschrittlichen Halbleitern oder auch in der Weltraumtechnologie (Space Tech). Wenn Sie ein Unternehmen aufbauen, fokussieren Sie sich auf diese harten Infrastruktur- und Technologieprobleme, die die Welt zwingend lösen muss.

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