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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Opening Fireside Chat bei der aIQon: Peter Allan (accilium) diskutierte mit Alexia Feick (Microsoft) und Paul Strunz (Wien Energie) über KI im Unternehmensalltag. (c) Zsolt Marton

Keine Charts, keine Keynotes, nur Dinge, die funktionieren. Mit dieser Regel eröffnete Peter Allan, AI Lead und Managing Partner bei accilium, am 22. Oktober die erste aIQon im 15. Stock des Juwel Wien. Das Format lehnt sich an Tech-Konferenzen an: Ein Team stellt ein Problem vor, zeigt live, was es dagegen gebaut hat, und erklärt, was es dabei gelernt hat. Allan nannte den Nachmittag ein Experiment. Wer Organisationen das Potenzial von KI vermitteln wolle, komme mit Folien nicht mehr weit, man müsse es zeigen.

Von der Beratung zum Bauen

accilium ist eine österreichische Strategie- und Managementberatung mit Sitz am Wiener Schubertring, die unter anderem für den öffentlichen Sektor arbeitet. Erst im September erhielt das Unternehmen den Zuschlag für einen Rahmenvertrag der Bundesbeschaffung GmbH (BBG) zur Digitalisierung der Verwaltung mit einem Volumen von bis zu 39 Millionen Euro.

Mit der aIQon zeigt accilium eine weitere Seite: Das Unternehmen hat heuer ein eigenes Team aus Forward Deployed Engineers aufgebaut, also Entwickler:innen, die direkt mit den Kunden arbeiten und Lösungen nicht nur konzipieren, sondern auch bauen. Die Rolle kommt aus der Software-Industrie und wird derzeit von führenden KI-Anbietern etabliert. Für eine Beratung heißt das: Strategie und Umsetzung aus einer Hand. Die gezeigten Agenten stammen alle aus diesem Team und laufen bei accilium selbst im Echtbetrieb.

(c) Zsolt Marton

Eine Kollegin, die alles mitliest

Aurelia ist ein eigenes Mitglied in einem Teams-Kanal. Sie hat ein eigenes Konto, liest Kanal, Postfach, Planner und Kalender eines Projekts mit und tut, was das Team ihr sagt. Im Szenario der Demo kehrt Projektleiterin Pia aus zwei Wochen Urlaub zurück und fragt Aurelia, was passiert ist. Statt Dutzende Nachrichten nachzulesen, bekommt sie in einer Antwort, was entschieden wurde und was für sie offen ist. Eine Kollegin ist krank: Aurelia findet deren fällige Aufgaben, schlägt Vertretungen vor und hängt die Aufgaben nach Pias Zustimmung im Planner um. Als die Kundin per Mail den Lenkungskreis vorziehen will, meldet sich Aurelia von selbst, weist darauf hin, dass eine Kollegin an dem Tag im Urlaub ist, und fragt nach, bevor sie den Termin verschiebt. Zum Jour fixe steht die Agenda in der Einladung, und eine Kollegin wird an ihren Kurzbericht erinnert.

(c) Zsolt Marton

Die Regeln dahinter sind klar: Aurelia liest alles mit, meldet sich von selbst aber nur dort, wo das Team es ihr aufgetragen hat. Planner und Kalender ändert sie erst nach einem Ja, Mails nach außen schickt sie nicht. Was sie darf, steht laut accilium im Code und nicht im Prompt. Die Regeln selbst gibt ihr das Team im Kanal, in ganz normalen Sätzen, so wie einer neuen Kollegin. Technisch läuft alles in einem Microsoft-Tenant auf Azure in der EU, das Sprachmodell in der EU-Datenzone.

Das wichtigste Learning kam aus dem eigenen Betrieb: Das richtige Maß ist für jedes Team ein anderes. Manche wollen täglich einen Status, andere jemanden, der im Hintergrund die Fäden zusammenhält und sich nur auf Nachfrage meldet. Deshalb lässt sich heute einstellen, wie proaktiv Aurelia ist. Und weil Teams einen Agenten als Kollegin wahrnehmen, gelte dasselbe wie bei jeder neuen Mitarbeiterin: Beide Seiten müssen sich aneinander gewöhnen.

Dasselbe Prinzip auf drei Ebenen

(c) Zsolt Marton

Zwei weitere Demos zeigten, dass der Ansatz auch jenseits des Projektteams funktioniert. „Linda Legal“ bündelt das Erfahrungswissen einer Rechtsabteilung und prüft direkt in Outlook Verträge gegen Richtlinie und Verhandlungsprotokoll. In der Demo entdeckte sie, dass in einem Paragrafen „jeweils“ statt des vereinbarten „zusammen“ stand, womit pro Wochenabruf 8.000 statt 4.000 Euro fällig geworden wären. Ihr Wissen liegt in lesbaren Dateien, die die Fachabteilung ohne IT selbst pflegt. „Erich Aigner“ wiederum ist ein persönlicher Assistent: Ein Berater erzählt ihm nach einem Kundentermin eine Minute lang, was zu tun ist, danach stehen Nachricht, Folgetermin und Mailentwürfe bereit. Gesendet wird nichts, das entscheidet der Mensch.

(c) Zsolt Marton

Drei Agenten, drei Ebenen: Team, Fachwissen, einzelne Person. Allen gemeinsam ist dasselbe Prinzip. Lesen, sortieren und vorbereiten tun die Agenten selbstständig, ändern und nach außen kommunizieren nur nach menschlicher Freigabe. Und diese Grenze ist technisch verankert, nicht bloß im Prompt versprochen.

Die Technik ist nicht der Engpass

Dass genau das die eigentliche Arbeit ist, zeigte auch der Opening Fireside Chat, in dem Peter Allan mit Alexia Feick und Paul Strunz über KI im Alltag, Top-down und Bottom-up in der Transformation und die Messbarkeit von KI-Projekten sprach. Strunz leitet das Digital Competence Center der Wien Energie, Feick war früher bei accilium und arbeitet heute im Customer Success bei Microsoft. Ihr gemeinsamer Befund: Die heutigen Modelle sind gut genug, der Hebel liegt in Prozessen, Governance und Befähigung. Feick riet, bei konkreten Pain Points anzusetzen statt bei dem Wunsch, „KI zu haben“. Der Output nach sechs Monaten solle eine veränderte Arbeitsweise mit messbarem Ergebnis sein, und lieber ein Use Case im crossfunktionalen Team als 30 kleine Proof-of-Concepts. Strunz ergänzte, dass Effizienzgewinne verpuffen, wenn die Prozesse dahinter nicht angepasst werden; bei der Wien Energie misst man unter anderem die Zahl aktiver Citizen Developer, eingesparte Stunden und eingespartes Geld.

(c) Zsolt Marton

Allan sieht in Agenten vor allem eine Wachstumschance: Es gebe unendlich viel Nachfrage nach Services, und wer es clever mache, nutze Agenten, um jeden einzelnen Job besser und kreativer zu machen. Bei accilium selbst sei keine Stelle durch KI ersetzt worden, wohl aber viel administrative Arbeit weggefallen. Intern begleitet das Unternehmen den Wandel mit einem eigenen Rhythmus: Jede Woche gibt es einen neuen „Build“ mit Skills, Tools und Trainings, wie bei einem Software-Unternehmen.

Alle Demos, Baupläne, Prompts und Skills stellt accilium offen zum Download bereit. Wer nicht dabei war, kann die Agenten also nachbauen. Auch das ist für eine Beratung ungewöhnlich und passt zum Anspruch des Formats: zeigen statt erklären.

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