Innovationspreis Niederösterreich

Eine Forschungsgruppe der Fachhochschule St. Pölten und des Orthopädischen Spitals Speising untersucht, wie künstliche Intelligenz bei der medizinischen Entscheidungsfindung in der klinischen Ganganalyse unterstützen kann. Gestern Abend wurde die Gruppe bei der Gala des NÖ Innovationspreises in Grafenegg in der Kategorie Forschung ausgezeichnet.

Auch das Start-up Circly erhielt einen Preis. An ihm ist ein Absolvent und Junior Researcher der FH St. Pölten beteiligt.

Einblick in eine Blackbox

Erkrankungen oder Verletzungen des Bewegungsapparates sowie neurologische Störungen können zu pathologischen Beeinträchtigungen der menschlichen Bewegungsfähigkeit führen. Um diese Gangbeeinträchtigungen besser zu verstehen, ist es für Ärzt*innen und Therapeut*innen wichtig, das Gangbild von Patient*innen genau beschreiben und analysieren zu können. Für diesen Zweck ist die klinische Ganganalyse eines der wichtigsten Beurteilungsinstrumente. Ein Projekt der FH St. Pölten hat gemeinsam mit dem Orthopädischen Spital Speising erforscht, wie man die medizinische Entscheidungsfindung transparent und nachvollziehbar mit Hilfe von künstlicher Intelligenz unterstützen kann.

„Durch künstliche Intelligenz bzw. maschinelles Lernen können wir Muster in den Bewegungsdaten identifizieren, die für verschiedene Gangprobleme charakteristisch sind. Diese Muster können zu neuen Einsichten führen und einen Erkenntnisgewinn direkt aus den Daten heraus generieren“, erklärt Djordje Slijepčević, Forscher am Institut für Creative\Media/Technologies der FH St. Pölten. Für die Analyse entwickeln die Forscher*innen der FH St. Pölten Verfahren der Mustererkennung, der Datenvisualisierung und des maschinellen Lernens.

„Die heutigen Methoden des maschinellen Lernens haben einen großen Nachteil: Sie sind in der Regel eine Blackbox, das heißt man kann nicht nachvollziehen, wie der Algorithmus zu einer bestimmten Entscheidung kommt. Dieser Umstand erschwert einerseits das Herleiten neuer Aspekte aus den Daten für die Ärzt*innen und Therapeut*innen und andererseits wird das Vertrauen der klinische Expert*innen in die Entscheidungen der Algorithmen gehemmt. Darum forschen wir daran, wie man komplexe Entscheidungspfade des maschinellen Lernens für Expert*nnen in der Ganganalyse nachvollziehbar machen kann“, sagt Sportwissenschaftler Brian Horsak, Leiter des Center for Digital Health and Social Innovation der FH St. Pölten.

Expertise in Digital Health Care und Motor Rehabilitation

„Brian Horsak und seine Kolleg*innen bauen seit Jahren den Forschungsschwerpunkt Digital Health Care und Motor Rehabilitation an der FH St. Pölten auf. Die Auszeichnung mit dem Innovationspreis ist daher nicht nur eine für ein bestimmtes Projekt oder Vorhaben, sondern würdigt aus meiner Sicht den gesamten Forschungsbereich und den jahrelangen Aufbau an Expertise auf dem Gebiet“, sagt Hannes Raffaseder, Chief Research and Innovation Officer der FH St. Pölten.

„Es freut mich sehr, dass unser interdisziplinäres Team mit dem Innovationspreis ausgezeichnet wird. Das zeigt einmal mehr, welche herausragende Arbeit und Forschungsleistung an der FH St. Pölten und gemeinsam mit Partner*innen wie dem Orthopädischen Spital Speising im Bereich der Ganganalyse erbracht wird“, sagt FH-Geschäftsführer Gernot Kohl.

Transparente Unterstützung bei Diagnostik und Entscheidungsfindung

Das Interesse an künstlicher Intelligenz (KI) zur Unterstützung der Entscheidungsfindung in der Medizin ist in den letzten Jahren rasant gestiegen. Mit dem Einsatz KI-basierter Verfahren werden klinische Expert*innen dabei unterstützt, noch präzisere und zuverlässigere Entscheidungen zu treffen oder diese schneller und effizienter bei gleicher Präzision zu treffen. Aufgrund des „Blackbox“-Charakters der komplexen Verfahren ist aber oft nicht nachvollziehbar, wie KI eine bestimmte Entscheidung trifft und welche Bereiche oder Muster in den Daten zu dieser Entscheidung beigetragen haben. Das ist eine große Hürde für den Einsatz in der klinischen Praxis.

Die Nachvollziehbarkeit der Entscheidungen würde wesentlich dazu beitragen, das Vertrauen in diese Methoden zu erhöhen und darüber hinaus in Folge neue Erkenntnisse aus historischen Datenmengen ermöglichen, die mit klassischen statistischen Verfahren womöglich nicht feststellbar wären. „Unsere Forschungsprojekte widmen sich diesem grundlegenden Problem. Wir zeigen anhand eines praxisnahen Beispiels aus der klinischen 3D-Ganganalyse, im Speziellen für Patient*innen mit infantiler Cerebralparese, wie man KI erklärbar machen kann und wie Ärzt*innen und Therapeut*innen diese Information für ihre Entscheidungsfindung in der klinischen Praxis nutzen können“, sagt Horsak.

Am Projekt beteiligt waren Brian Horsak, Djordje Slijepčević, Matthias Zeppelzauer, Anna-Maria Raberger und Bernhard Dumphart (alle FH St. Pölten), Andreas Kranzl und Fabian Unglaube (Spital Speising) und Christian Breiteneder (TU Wien).

Start-up für Bedarfsprognosen

Der „Sonderpreis Künstliche Intelligenz“ beim Innovationspreis ging an das Start-up Circly. Es unterstützt Produktions- & Handelsbetriebe mit cleveren Bedarfsprognosen. Ein KI-Baukasten dient als sicheres Eintrittsportal in die kommerzielle Zukunft. KMUs können damit durch eine selbstlernende & selbst optimierende interaktive Softwarelösung von der modernen KI-Technologie profitieren. Am Start-up beteiligt ist Armin Kirchknopf, ein Absolvent und Junior Researcher der FH St. Pölten.

Das Team von Circly bei der Preisverleihung. Credit: David Schreiber

Projekt IntelliGait 3D - Gait Data Mining

Partner im Projekt ist das Orthopädisches Spital Speising. Die Gesellschaft für Forschungsförderung Niederösterreich (ehemals NFB FTI Call) finanziert das Projekt.

• Projektwebseite
• Seite zum Projekt beim Innovationspreis
• Video zum Projekt

ReMoCap Lab

Unterstützt wurden die Arbeiten vom Projekt ReMoCap Lab an der FH St. Pölten. Dieses „Laboratory for Capturing Motion and Augmenting Environment in Motor Rehabilitation“ ermöglicht innovative Projekte und Spitzenforschung zum Thema Bewegungsrehabilitation in Österreich. Das ReMoCap Lab wird vom Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort im Rahmen der Initiative „COIN Aufbau“ finanziert.

• Projektwebseite

Circly

• Seite zum Start-up
• Circly beim Innovationspreis

Innovationspreis NÖ

Der NÖ Innovationspreis kürt jährlich herausragende Innovationsprojekte von niederösterreichischen Unternehmen sowie innovative Entwicklungen von Forschungseinrichtungen und wird von den Technologie- und Innovationspartnern (TIP), dem gemeinsamen Innovationsservice des Landes und der Wirtschaftskammer NÖ, organisiert.

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