26.08.2024

BMBF: KI-gestützte Präzisionschirurgie in der Onkologie

Frist: 31.Oktober 2024 (Zweistufiges Verfahren, Projektskizzen)

Chirurgische Eingriffe sind wesentlicher Bestandteil kurativer multimodaler Behandlungsstrategien für solide Krebserkrankungen und nach wie vor eine elementare Säule der modernen Krebsmedizin. Ungefähr 80 Prozent aller Patientinnen und Patienten werden im Verlauf ihrer Erkrankung operiert. Chirurgische Eingriffe sind allerdings riskant, und postoperative Komplikationen kommen häufig vor. Die operativ-chirurgischen Verfahren haben sich in den letzten Jahren vielfältig weiterentwickelt. Vor allem können durch technologische Fortschritte in und um den Operationssaal zunehmend Daten in sehr großem Umfang erhoben werden. Diese rasch und mit Fokus auf klinische Relevanz auszuwerten, kann mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) gelingen. So lassen sich nachvollziehbare Vorhersagen und Empfehlungen für medizinisches Personal ableiten. Erhebliches Potenzial ergibt sich hierbei insbesondere für Weiterentwicklungen in den Bereichen der Entscheidungsunterstützung, der Erkennung und Analyse von Mustern, der Steuerung von Robotik und der Mensch-Technik-Interaktion. Im Operationssaal der Zukunft müssen höchste Behandlungsqualität und -effizienz bestmöglich zusammenspielen, um Eingriffe evidenzbasiert, präziser und sicherer zu ermöglichen. Da jede Patientin und jeder Patient individuell im Hinblick auf Faktoren wie zum Beispiel Tumor¬eigenschaften, biologisches Alter, Komorbiditäten und Behandlungswünsche ist, bedarf die chirurgische Therapie bezüglich Indikationsstellung, erforderlicher chirurgisch-onkologischer Radikalität und funktioneller Machbarkeit zudem einer individuellen Abstimmung auf den Einzelfall. Für derartige Ansätze der personalisierten Präzisionsonkologie kann KI den entscheidenden Beitrag sowohl vor als auch während oder nach dem operativen Eingriff leisten. Um Gesundheit und Lebensqualität nach einer Krebsdiagnose zu verbessern, müssen derartige chirurgische Behandlungsmöglichkeiten erforscht werden und möglichst schnell den Betroffenen zugutekommen.

Übergeordnetes Ziel der Fördermaßnahme ist die Verbesserung der präzisionschirurgischen Versorgung onkologischer Erkrankungen durch Zuhilfenahme interaktiver Technologien der künstlichen Intelligenz. Hierfür sind unter anderem die folgenden Zielsetzungen relevant:

• Steigerung von Gesundheit und Lebensqualität nach operativer Krebsbehandlung
• Verbesserung der chirurgischen Präzision
• Ermöglichung neuartiger und schonenderer chirurgischer Therapieansätze
• Effizienzsteigerung bei Planungs- und Behandlungsabläufen in der Krebschirurgie
• Stärkung der deutschen Forschungsszene im internationalen Vergleich
• Publikation international wettbewerbsfähiger Forschungsergebnisse

Im Rahmen dieser Bekanntmachung werden interdisziplinär aufgestellte Verbundprojekte gefördert, die Anwendung und Technologie KI-gestützter Maßnahmen im Rahmen von präzisionschirurgischen Behandlungen onkologischer Erkrankungen erforschen und entwickeln. Die wissenschaftlichen Fragestellungen der geförderten Projekte müssen zwingend auf klinischen Hypothesen fußen und eine eindeutig translationale Richtung aufweisen.

Die Projekte müssen so ausgerichtet sein, dass

• entweder die darin erforschten und entwickelten neuartigen präklinischen Ansätze ein nachweislich hohes Potenzial aufweisen, von einschlägigen Institutionen der Krebsforschung in Rahmen klinischer Studien aufgegriffen zu werden (beispielsweise von Standorten des Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen),
• oder klinische Studien bereits während der Projektlaufzeit durchgeführt und abgeschlossen werden.

Es werden ausschließlich Vorhaben gefördert, die auf wesentliche Innovationen bei präzisionschirurgischen Verfahren und Prozessen in der Krebsbehandlung abzielen. Bestandteil müssen dabei algorithmische KI-Lösungen für klinische Herausforderungen beziehungsweise deren technische Umsetzung sein. Der aktuelle Stand von Wissenschaft und Technik in den Bereichen Erklärbare KI, Usability und User Experience, IT-Sicherheit, Trustworthy AI und Embedded Ethics in der Erforschung und Entwicklung der neuen Anwendungen ist zu beachten.

Die in den Projekten entwickelten interaktiven Innovationen müssen mindestens eine der drei perioperativen Phasen in der onkologischen Chirurgie adressieren (prä-, intra- und/oder postoperative Phase). Die Ansätze müssen dabei deutlich über den gegenwärtigen Stand von Forschung und Entwicklung hinausgehen und einen erheblichen Mehrwert für die chirurgische Versorgungspraxis in der Krebsbehandlung erwarten lassen.

Als Anwendungsfelder kommen unter anderem in Frage (nicht abschließende Liste):

• KI-unterstützte Indikationsstellung und personalisierte OP-Planung anhand präoperativer Daten und (digitaler) Biomarker
• Komplikations- und Risikoprädiktion entlang des chirurgischen Behandlungspfads
• Intraoperative (multimodale) KI-Assistenz zur fortlaufenden Aktualisierung des Behandlungsplans
• Präzise prä- und intraoperative Detektion, Segmentierung und (Genom-basierte) Charakterisierung von Tumoren
• KI-assistierte Gerätesteuerung im Smart Operating Room
• KI-unterstützte Dokumentation und Evaluation chirurgischer Eingriffe
• Intelligente Simulationssysteme für das OP-Training in der onkologischen Chirurgie

Die Wahl des konkreten Anwendungsszenarios obliegt den jeweiligen Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Projekte, welche mehrere Anwendungsfelder adressieren und mehrere Behandlungsphasen beziehungsweise den gesamten onkologischen Behandlungspfad abdecken, werden ausdrücklich begrüßt.

Das Antragsverfahren ist zweistufig angelegt.
Projektskizzen sind bis spätestens 31. Oktober 2024 vorzulegen.

Mit der Abwicklung beauftragt:
VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
Projektträger „Interaktive Technologien für Gesundheit und Lebensqualität“
Steinplatz 1
10623 Berlin 
Telefon: 030 / 310078 – 5910
https://www.interaktive-technologien.de/foerderung/bekanntmachungen/kion 

Ansprechpartner:
Dr. Philipp Hagen, Johannes Suhr

Mehr Informationen:
https://www.bmbf.de/bmbf/shareddocs/bekanntmachungen/de/2024/08/2024-08-07-Bekanntmachung-Pr%C3%A4zisionschirurgie.html