Beratungsprojekte spielen eine entscheidende Rolle, um die Fraunhofer-Mission zu erfüllen, nämlich Spitzenforschung in industrielle Anwendungen zu bringen. Vor kurzem arbeitete das Fraunhofer IKS zusammen mit dem südkoreanischen Unternehmen ZIOVISION an der KI-basierten Segmentierung von Gesichtsfrakturen aus medizinischen Bildern. Der erfolgreiche Abschluss des Projekts zeigt die potenziellen Vorteile, die solche Kooperationen für beide Partner bieten.
7. Oktober 2025
© iStock/Jacob Wackerhausen
Die Abteilung »Trustworthy Digital Health« am Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS hat sich zum Ziel gesetzt, zuverlässige Softwarelösungen für medizinische Anwendungen zu entwickeln. Dabei liegt der Schwerpunkt auf KI für Vorhersagen und Entscheidungsunterstützung. Um die Sicherheit ihrer Systeme zu gewährleisten, legen die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IKS großen Wert auf die Entwicklung einer erklärbaren und interpretierbaren KI.
Zu den vielfältigen Aktivitäten der Teams gehören Rapid Prototyping, öffentlich geförderte Forschung sowie Auftragsforschung und -entwicklung. Als Schnittstelle zwischen Industrie und Forschung ist es das vorrangige Ziel von Fraunhofer, das Fachwissen seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zu nutzen, um die neuesten Forschungsergebnisse in praktische Anwendungen umzusetzen. Eine der einfachsten Möglichkeiten, dies zu erreichen, ist die Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer IKS und privaten Unternehmen in Form von Expertenberatungen.
Jedes Projekt, das am Fraunhofer IKS durchgeführt wird, beginnt mit einem Kick-off-Meeting. Dieses Meeting ist ein entscheidender Ausgangspunkt für jede erfolgreiche Beratung. Sein Hauptzweck besteht darin, sicherzustellen, dass Projektziele und Zeitplan klar definiert sind und vom Gesundheitsteam sowie allen beteiligten Interessengruppen mitgetragen werden. Darüber hinaus bietet es eine hervorragende Gelegenheit für eine erste wissenschaftliche Diskussion, einschließlich einer detaillierten Einführung in die technischen Aspekte des Themas und einer Vorstellung der Tools, die zum Einsatz kommen werden.
Nach dem Kick-off-Meeting hängt die Form der Zusammenarbeit stark vom Umfang der Unterstützung ab, die für den erfolgreichen Abschluss des Projekts erforderlich ist, sowie von den Bedürfnissen des Kunden. Dies kann von regelmäßigen wöchentlichen Meetings und gelegentlichen persönlichen Treffen bis hin zu weitgehend unabhängiger Arbeit mit weniger häufigen Kontakten reichen, um sicherzustellen, dass das Projekt planmäßig verläuft.
Der Zweck einer Beratung besteht darin, das Fachwissen der Fraunhofer-Forschenden zu nutzen. Das Team von Trustworthy Digital Health besteht aus Mitgliedern mit technischem und medizinischem Hintergrund sowie umfangreicher Erfahrung in der Entwicklung von KI-Anwendungen für das Gesundheitswesen. Die Projekte befassen sich mit Themen wie generativer KI, medizinischer Bildanalyse sowie der Erklärbarkeit und Interpretierbarkeit von KI-Modellen. Als Forschungsinstitut ist das Fraunhofer IKS einzigartig positioniert, um Projekte im Zusammenhang mit neuartigen oder wenig erforschten Anwendungen anzugehen und eingehende Literaturrecherchen und -analysen durchzuführen, um Benchmarking und Bewertungen zu liefern, selbst wenn keine direkt vergleichbaren Lösungen vorhanden sind.
Die Ergebnisse eines Beratungsprojekts hängen stark von den Wünschen und Bedürfnissen des Kunden sowie von der Projektdauer ab. Je nach erforderlichem Arbeitsaufwand kann die Projektdauer zwischen einigen Monaten und mehreren Jahren variieren. Die Ergebnisse werden entweder während der gesamten Projektdauer kontinuierlich geliefert oder am Ende auf einmal bereitgestellt.
Ein mögliches Ergebnis könnte die Entwicklung einer neuen Lösung für das vorgestellte Problem sein, einschließlich der Erforschung des aktuellen Stands der Technik, der Konzeption und des Trainings eines KI-Modells sowie der Durchführung von Komponententests. Bei kleineren Projekten könnte jedoch eine umfassende Überprüfung einer bestehenden Lösung zusammen mit einer gründlichen Literaturrecherche und Analyse der bereitgestellten Daten und Modelle ein geeigneteres Ergebnis sein.
Ein Beispiel für ein erfolgreiches Beratungsprojekt ist die kürzliche Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer IKS und ZIOVISION. ZIOVISION ist ein südkoreanisches Unternehmen, das sich auf die Bereitstellung von KI-Lösungen für Anwendungen im Bereich der sozialen Sicherheit und des Gesundheitswesens spezialisiert hat.
Im Einklang mit dem Thema Gesundheitswesen konzentrierte sich die Zusammenarbeit zwischen ZIOVISION und Fraunhofer IKS auf die Segmentierung medizinischer Bilder. Das ZIOVISION-Team entwickelte eine neuartige Lösung zur Segmentierung von Gesichtsfrakturen aus CT-Bildern unter Verwendung eines Deep-Learning-Modells. Die frühzeitige und genaue Erkennung und Lokalisierung solcher Verletzungen kann den Unterschied zwischen einer erfolgreichen Behandlung und Komplikationen ausmachen, die zu langfristigen Gesundheitsproblemen führen. Derzeit gibt es jedoch nur wenige Forschungsarbeiten darüber, wie KI-Modelle Ärzte bei der präzisen Segmentierung von Frakturräumen unterstützen können, was dies zu einem wichtigen Forschungsschwerpunkt macht [1].
Das Projekt wurde in zwei Phasen unterteilt. Die erste Phase konzentrierte sich auf die Datenanalyse, einschließlich einer Untersuchung potenzieller Verzerrungen im Datensatz, da Fairness bei KI-basierten Lösungen im medizinischen Bereich besonders wichtig ist. Darüber hinaus wurden die Qualität der gesammelten Bilder und Labels sowie die Datenvorverarbeitung und -aufbereitung überprüft. Die zweite Phase konzentrierte sich auf die Evaluierung des Modelldesigns und der Trainingspipeline. Dazu gehörte eine detaillierte Betrachtungg der Netzwerkarchitektur und der Bewertungsmetriken sowie eine Analyse der gemeldeten Segmentierungsergebnisse. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Phase bezog sich darauf, verschiedene Ansätze und potenzielle Techniken zu untersuchen, die ZIOVISION nutzen könnte, um die Ergebnisse seiner Lösung weiter zu verbessern.
Der Projektablauf wurde in erster Linie unabhängig am Fraunhofer-Standort durchgeführt. Um jedoch sicherzustellen, dass das Team des Fraunhofer IKS die richtige Richtung einschlug, wurden Teilergebnisse per E-Mail und in einer Sitzung zur Projektmitte abgestimmt. Das Projektergebnis profitierte in hohem Maße von der reibungslosen Zusammenarbeit zwischen den beiden Unternehmen und führte zu einem detaillierten Bericht über die Stärken, die Leistung und mögliche Verbesserungen des Modells, der für ZIOVISION bei der weiteren Verfeinerung seiner Lösung von großem Nutzen war.
[1] D. Lee et al., ‘A Refined Approach to Segmenting and Quantifying Inter-Fracture Spaces in Facial Bone CT Imaging’, Applied Sciences, vol. 15, no. 3, 2025, doi: 10.3390/app15031539.
Diese Studie wurde durch das Global Innovation Special Zone Innovation Project (RS-2024-00488398) des Ministeriums für KMU und Start-ups der Republik Korea unterstützt.
