Wissenschaftler entwickeln KI-Modell für schnelle Krebserkennung

Mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung chinesischer Wissenschaftler nun ein schnelles und genaues Screening-Modell zum Nachweis von Lymphknoten entwickelt, das Ärzte bei der Krebserkennung und -behandlung unterstützen kann.

Lymphknoten gelten als die erste Verteidigungslinie des menschlichen Immunsystems und schützen die Menschen vor Krankheiten und Virusinfektionen. Sie bestehen aus Hunderten von kleinen, runden oder bohnenförmigen Drüsen, die sich am Hals, in der Achselhöhle, im Bauch und in der Leiste befinden.

Krebs, der in einem anderen Teil des Körpers beginnt und sich auf die Lymphknoten ausbreitet, wird als Metastase bezeichnet. Dies ist für Ärzte sehr wichtig, um die Entwicklung des Krebses beurteilen zu können.

Die derzeitige Magnetresonanztomografie (MRT) ist jedoch zeitaufwendig und kann nicht alle Lymphknoten in den Scan-Regionen identifizieren, was die Erkennungsgenauigkeit verringert. Ein einzelner Lymphknoten nehme weniger als ein Tausendstel einer MRT-Aufnahme ein und könne leicht mit Blutgefäßen und anderen Geweben verwechselt werden, sagt Gao Xin, der leitende Forscher vom Suzhou-Institut für biomedizinische Technologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der an dem Projekt mitgearbeitet hat. „Selbst ein erfahrener Radiologe braucht drei bis zehn Minuten, um die Lymphknoten einer Aufnahme zu untersuchen und für jeden Krankheitsfall sind etwa 20 Aufnahmen erforderlich. Bei kleinen Lymphknoten mit einem Durchmesser von weniger als fünf Millimetern beträgt die Nachweisgenauigkeit weniger als 70 Prozent.“

Die Forscher entwickelten das neue KI-unterstützte Modell auf Grundlage der MRT-Bilddaten von 293 Patienten mit Rektumkarzinom, die von 2013 bis 2016 am sechsten Krankenhaus der Sun Yat-Sen Universität behandelt wurden. Die von Experten gesammelten Erkennungserfahrungen wurden dabei in Algorithmen umgewandelt. Die KI kann die Lymphknoten zu einem höheren Prozentsatz erkennen, bei einer Zeit von gerade einmal 1,37 Sekunden pro Aufnahme. Dies ist 100-mal schneller als die menschliche Erkennung.

Die Forscher haben das KI-Modell an Patienten in vier medizinischen Zentren in Guangzhou, Beijing, Suzhou und Guizhou getestet und verglichen seine Ergebnisse mit denen von vier chinesischen Radiologen, die auf Magen-Darm-Erkrankungen spezialisiert sind. Die Ergebnisse zeigten, dass das KI-System die Lymphknoten mit einem Durchmesser von drei Millimetern mit einer Erkennungsgenauigkeit von 80 Prozent identifizieren kann.

Die Ergebnisse wurden vor kurzem in der Zeitschrift „EBioMedicine“ veröffentlicht, die von den beiden renommierten Medizinzeitschriften „The Lancet“ und „Cell“ gemeinsam unterstützt wird. An der Studie nahmen auch Forscher der US-amerikanischen Universität Wisconsin teil.

Das KI-Modell kann Gao zufolge auch zum Nachweis metastasierender Krebsarten in anderen menschlichen Organen oder Geweben verwendet werden. Er erklärt: „Wir glauben, dass das KI-unterstützte Modell eine Menge manueller Arbeit sparen und die klinische Effizienz erhöhen kann, was den Patienten zugutekommen wird.“