WIR BEI FRAUNHOFER BIETEN IHNEN AB SOFORT EINE SPANNENDE TÄTIGKEIT IM BEREICH
COGNITIVE ROBOTICS: AUTONOME NAVIGATION VASKULÄRER KATHETER MITTELS DEEP REINFORCEMENT LEARNING - STUDIEN-/ABSCHLUSSARBEIT

Die Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie des Fraunhofer IPA forscht im Rahmen des Projekts "Softwareunterstützung und Assistenzsysteme Für minimal-invasive neurovaskuläre Eingriffe" (SAFE) an der Navigation vaskulärer Katheter. Diese Katheter werden unter anderem für die Behandlung von Herzinfarkten, Schlaganfällen oder auch Tumoren verwendet. In diesem Projekt soll für die schnellere und zuverlässigere Behandlung von Schlaganfällen ein Katheter mit Führungsdraht von der Leiste bis zum Hirnstamm autonom navigiert werden.

Für die Realisierung der autonomen Navigation ist es nicht möglich klassische Regelungsalgorithmen zu verwenden, da die Erstellung eines Systemmodels (der Zusammenhang zwischen Bewegungen an der Basis des Katheters außerhalb vom Körper und an der Spitze im Gefäßbaum) analytisch unmöglich ist und mit Simulation zu langsam und ungenau ist. Zudem besitzt jeder Mensch eine individuelle Anatomie, welche die Beherrschung bestimmter Manöver voraussetzt. Deep Reinforcement Learning ist in der Lage diese Probleme zu überwinden.

Künstliche Intelligenz scheint geeignet zu sein um das Problem der Navigation im Gefäßbaum zu lösen. Neuronale Netze sind in der Lage das komplexe Model des Katheters abzubilden und Manöver zu lernen. Mit den im Bereich von Cognitive Robotics häufig verwendeten Trainingsmethoden des Deep Reinforcement Learning ist es möglich die neuronalen Netze effizient zu trainieren.

Ausschreibung für Fachrichtungen:

Automatisierungstechnik; Elektrotechnik; Informatik; Kybernetik; Luft- und Raumfahrttechnik; Maschinenbau; Mechatronik; Regelungstechnik; Softwareengineering; Wirtschaftsingenieurwesen

Was Sie mitbringen

  • Programmierkenntnisse in Python
  • Kenntnisse und Interesse an Machine Learning, Deep Learning oder Deep Reinforcement Learning
  • Idealerweise Erfahrung mit Robotik oder Regelungstechnik
  • Selbstständige und zielgerichtete Arbeitsweise

Was Sie erwarten können

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll eine Steuerung für die Navigation einer Kombination aus Katheter und Führungsdraht durch eine repräsentative Gefäßbaumstelle entwickelt werden, z.B. durch den Aortenbogen in die Halsschlagadern. Die Steuerung soll primär in einer Simulation untersucht werden. Bei schnellen Erfolgen in der Simulation ist der Transfer auf den Prüfstand mit realem Katheter und Gefäßmodell möglich. Das Deep Reinforcement Learning Framework, die Simulationsumgebung und ein Prüfstand mit Gefäßphantom und Kathetermanipulator sind vorhanden.
Hospitationen bei der Behandlung eines Schlaganfalls im Rahmen der Abschlussarbeit ist am Universitätsklinikum Heidelberg oder Mannheim möglich und erwünscht.

Fraunhofer ist die größte Organisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa. Unsere Forschungsfelder richten sich nach den Bedürfnissen der Menschen: Gesundheit, Sicherheit, Kommunikation, Mobilität, Energie und Umwelt. Wir sind kreativ, wir gestalten Technik, wir entwerfen Produkte, wir verbessern Verfahren, wir eröffnen neue Wege.

Fragen zu dieser Position beantwortet Ihnen gerne:

Herr Ferdinand Bohne
Recruiting
Tel. +49 711 970-1187

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Kennziffer: IPA-2019-216 Bewerbungsfrist: solange online
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