Automatisierte Vollständigkeitsprüfung Alle Skalpelle in den OP, bitte!

Autor: Julia Mutzbauer

Operationsbestecke werden in Aufbereitungseinheiten für Medizinprodukte gereinigt, desinfiziert, verpackt und sterilisiert. Dabei kann ein Packsieb bis zu 160 verschiedene Instrumente enthalten. Das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) und die Charité CFM Facility Management haben nun ein KI-basiertes System zur automatisierten Vollständigkeitsprüfung entwickelt, um Reklamationen aus dem OP zu vermeiden.

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Ein Operationsbesteck-Sieb kann bis zu 160 Skalpelle, Scheren, Klammern und andere Instrumente enthalten
Ein Operationsbesteck-Sieb kann bis zu 160 Skalpelle, Scheren, Klammern und andere Instrumente enthalten
(© Charité CFM Facility Management GmbH)

Ist die gesuchte Klemme tatsächlich nicht da, oder findet das OP-Team sie nicht unter den vielen, optisch sehr ähnlichen, Instrumenten? Ist die Reklamation berechtigt oder nicht? Diese Frage können Dienstleistungsunternehmen wie die Charité CFM Facility Management nur an ihren Packstationen untersuchen. Um sicherzustellen, dass die Siebe auch vollständig gepackt zur Verfügung stehen, sollen künftig Technologien der KI-unterstützten Bildverarbeitung eingesetzt werden.

Deshalb haben Forscher am Fraunhofer IPK ein Assistenzsystem entwickelt, das mithilfe von Algorithmen OP-Instrumente automatisiert wiedererkennen kann. Das Assistenzsystem besteht aus einem mit bis zu drei Kameras bestückten Erfassungs-Tool, einem KI-Hauptsystem sowie einer Packstation als Client-Einheit. „Dabei ist das KI-Hauptsystem die Verarbeitungseinheit und das Herzstück der Technologie. Sie ermöglicht es, Bilddaten von OP-Instrumenten zu erheben, zu speichern und anhand dieser Bilddaten neuronale Netze zu trainieren“, so die Entwickler.

Dazu werden in einem ganzheitlichen Ansatz der Bildverarbeitung und Entscheidungsfindung Convolutional Neural Networks (CNN) verwendet. „Gegenüber klassischen Methoden der Bildverarbeitung haben sie den Vorteil, dass die KI aufwendige Parametereinstellungen selbsttätig vornimmt und in einem automatischen Trainingsprozess alle Gewichte und Parameter fortwährend genauer an die vorliegenden Daten anpasst“, erklärt das Fraunhofer IPK.

Das Gesamtsystem wird gemäß dem 4-Augen-Prinzip als unterstützende Prüfinstanz für Mitarbeiter im Packprozess implementiert und soll helfen, die Arbeitsschritte an den Packsieben zu dokumentieren und deren Qualität sicherzustellen. Im Ergebnis sollen so Reklamationen von Fehlbestückungen in den Sieben reduziert werden.

Nach den Angaben des Fraunhofer IPK konnten die Entwickler in einer Machbarkeitsstudie bereits erfolgreich nachweisen, dass ihre Technologien zur automatisierten Wiedererkennung von OP-Besteck geeignet sind. Die Stichprobe umfasste 156 verschiedene OP-Instrumente, die anhand eines Datensatzes von insgesamt 9.672 Bildern mit einer Top-1-Genauigkeit von 99,9 Prozent und einer Top-5-Genauigkeit von 100 Prozent automatisiert wiedererkannt wurden. Der jetzt in der Entwicklung befindliche Prototyp soll ab Herbst 2021 als Assistenzsystem in der Aufbereitungseinheit für Medizinprodukte des Charité Campus Benjamin Franklin zur Verfügung stehen.

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 Julia Mutzbauer

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Redaktion, eGovernment Computing