Künstliche Intelligenz revolutioniert die Früherkennung von Lungenkrebs

Einleitung

Lungenkrebs ist eine der häufigsten und tödlichsten Krebsarten weltweit. Jährlich erkranken etwa 57.000 Menschen in Deutschland an Lungenkrebs, von denen rund 45.000 an den Folgen der Krankheit sterben. Früherkennung und Diagnose spielen eine entscheidende Rolle, um die Heilungschancen zu verbessern und die Sterblichkeitsrate zu senken. Hier kommt die Künstliche Intelligenz (KI) ins Spiel, die neue Möglichkeiten bietet, Lungenkrebs früher und präziser zu erkennen.

Die Rolle der Künstlichen Intelligenz

Ein Team der Medizinischen Fakultät und der Uniklinik Köln unter der Leitung von Privatdozent Dr. Yuri Tolkach und Professor Dr. Reinhard Büttner hat eine innovative Plattform entwickelt, die auf Methoden der Künstlichen Intelligenz basiert. Diese Plattform ermöglicht eine vollautomatische und präzise Analyse von Gewebeschnitten bei Patienten mit Lungenkrebs. Die Grundlage dieser Plattform ist die Digitalisierung der histologischen Daten, die in den letzten Jahren in der Pathologie eine Revolution ausgelöst hat.

Digitalisierung und Automatisierung in der Pathologie

Die traditionelle Pathologie, die auf der Analyse von Gewebeschnitten unter dem Mikroskop basierte, wurde durch die Digitalisierung von Gewebeschnitten revolutioniert. Diese Digitalisierung ermöglicht es, Gewebeproben direkt am Computer zu analysieren. Die neue KI-Plattform nutzt einen Mehrklassen-Gewebesegmentierungs-Algorithmus, der eine deutlich schnellere und präzisere Analyse der vorliegenden Daten ermöglicht. Bisher wurden digitale Bilder manuell sortiert und ausgewertet. Jetzt übernimmt die KI die Auswahl und Vorabbewertung, was den Prozess wesentlich effektiver und genauer macht. Aspekte, die in der manuellen optischen Auswertung unentdeckt bleiben, können durch die vergleichende Analyse der KI erkannt werden.

Vorteile der neuen KI-Plattform

Privatdozent Dr. Yuri Tolkach betont, dass die Plattform das Potenzial hat, völlig neue klinische Werkzeuge zu entwickeln. Diese neuen Tools können nicht nur die Diagnosequalität verbessern, sondern auch neue Arten von Informationen über die Erkrankung liefern, wie beispielsweise die Reaktion des Patienten auf eine Therapie. Das Forschungsteam plant, die breite Anwendbarkeit der Plattform in einer Validierungsstudie zu belegen. Dabei arbeiten die Forscher eng mit anderen pathologischen Instituten aus Deutschland, Österreich und Japan zusammen.

Anwendungsbeispiele und Studien

In einer Studie des National Institute for Research in Digital Science and Technology (Inria) an der Université Côte d'Azur wurde gezeigt, dass eine KI-basierte Software Anzeichen von Lungenkrebs auf CT-Scans bis zu einem Jahr früher erkennen kann als herkömmliche Methoden. Die Forscher trainierten ihre KI mit CT-Scans von 888 Patienten und testeten sie an 1.179 Patienten. Die KI identifizierte 172 von 177 bösartigen Tumoren, was einer Effektivität von 97 Prozent entspricht.

Internationale Entwicklungen im Lungenkrebsscreening

Die strukturierte Früherkennung von Lungenkrebs durch Niedrigdosis-Computertomographie (LDCT) hat sich weltweit als wirksame, sichere und kosteneffektive Methode erwiesen. Länder wie die USA, Kanada, Australien, China und Südkorea haben bereits nationale Früherkennungsprogramme etabliert. In Europa sind Programme in Kroatien, Polen und der Tschechischen Republik erfolgreich angelaufen.

Deutschland auf dem Weg zu einem nationalen Früherkennungsprogramm

In Deutschland ist die Lungenkrebs-Früherkennungs-Verordnung (LuKrFrühErkV) des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) am 1. Juli in Kraft getreten. Diese Verordnung erlaubt erstmals die Anwendung der LDCT zur Früherkennung von Lungenkrebs bei rauchenden Personen. Der Gemeinsame Bundesausschuss (G-BA) ist nun gefordert, die genauen Bestimmungen für die Durchführung und die Kostenübernahme für gesetzlich Versicherte festzulegen.

Forschung und Kooperationen in Deutschland

Die Universitätsmedizin Essen arbeitet eng mit verschiedenen Fachbereichen des Westdeutschen Lungenzentrums und dem Institut für Künstliche Intelligenz in der Medizin (IKIM) zusammen. Der Fokus liegt auf der Implementierung der Lungenkrebsfrüherkennung mittels Niedrigdosis-Computertomographie und der Nutzung neuer Technologien aus der Informationstechnologie zur Lösung bestehender Fragestellungen in der Thoraxradiologie.

SMART Pneumology und weitere Projekte

In Zusammenarbeit mit der Ruhrlandklinik Essen wurde das KI-System Archimedes™ auf einem Photon-Counting-CT erfolgreich implementiert. Dieses System ermöglicht eine präzise Navigation zur Abklärung von Lungenrundherden. Weitere Projekte umfassen die CT-basierte vollautomatische Body Composition and Body Organ Analysis (BCA/BOA) in der Thoraxradiologie, die zusätzliche Informationen über die Körperzusammensetzung und Risikofaktoren wie Sarcopenie oder Adipositas liefert.

Ausblick

Die Fortschritte in der Künstlichen Intelligenz und der Digitalisierung eröffnen neue Möglichkeiten in der Früherkennung und Diagnose von Lungenkrebs. Durch den Einsatz von KI können Pathologen zusätzliche Informationen gewinnen, die ohne diese Technologie verborgen geblieben wären. Die breite Anwendbarkeit und die positiven Ergebnisse der bisherigen Forschung zeigen das große Potenzial dieser neuen Technologien. Es bleibt zu hoffen, dass durch den Einsatz von KI die Sterblichkeitsrate bei Lungenkrebs signifikant gesenkt und die Heilungschancen der Patienten verbessert werden können.

Schlussfolgerung

Die Künstliche Intelligenz hat das Potenzial, die Früherkennung von Lungenkrebs revolutionär zu verbessern. Die neue KI-Plattform der Uniklinik Köln und die internationalen Entwicklungen im Bereich des Lungenkrebsscreenings zeigen vielversprechende Ergebnisse. Durch den Einsatz von KI können Diagnosen schneller, präziser und umfassender gestellt werden, was letztlich zu besseren Therapieentscheidungen und einer höheren Überlebensrate der Patienten führen kann. Bibliographie - https://www.heise.de/news/Kuenstliche-Intelligenz-verbessert-Lungenkrebsfrueherkennung-9846452.html - https://portal.uni-koeln.de/universitaet/aktuell/presseinformationen/detail/kuenstliche-intelligenz-verbessert-die-diagnostik-von-lungenkrebs - https://www.bayer.com/de/news-stories/lungenkrebs-screening-und-frueherkennung - https://www.aerzteblatt.de/nachrichten/103247/Lungenkrebsscreening-Kuenstliche-Intelligenz-erkennt-Tumore-frueher-als-Radiologen - https://www.krankenhaus-it.de/item.3359/durchbruch-auf-dem-weg-zu-einem-frueherkennungsprogramm-fuer-lungenkrebs.html - https://healthcare-in-europe.com/de/news/ki-erkennt-lungenkrebs-bis-zu-einem-jahr-frueher.html - https://radiologie.uk-essen.de/forschung/personalisierte-lungendiagnostik/ - https://www.siemens-healthineers.com/deu/perspectives/early-detection-lung-cancer