KI-Verfahren reduzieren Strahlendosis bei medizinischen Behandlungen
Dem Medizintechniker Prof. Christoph Hoeschen, der den Lehrstuhl für „Medizintechnische Systeme“ an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik innehat, wurde für die Erfolge eines von ihm geleiteten Leuchtturmprojekts in der Forschung zu KI in der Medizinischen Bildgebung eine Auszeichnung der Bundesregierung durch die Parlamentarische Staatssekretärin beim Bundesumweltministerium Dr. Bettina Hoffmann überreicht.
In dem gemeinsamen Forschungsprojekt KI-INSPIRE entwickelten die OVGU, das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg und die Universität Lübeck Verfahren, welche die Strahlendosis in der interventionellen medizinischen Bildgebung KI-basiert um zwei Drittel reduzieren könnten bzw. diese Verfahren sicher testen können. „Strahlenbasierte Verfahren wie etwa die Computertomographie sind in der Diagnostik und der minimalinvasiven Therapie wichtig, um ein Bild von medizinischen Gegebenheiten zu erhalten und Patienten passend zu behandeln“, unterstreicht Prof. Hoeschen. „Allerdings ist damit auch eine hohe Strahlenexposition verbunden, für Patientinnen und Patienten, aber auch für das medizinische Personal.“
Hoeschen und sein Team haben zusammen mit den Partnern in ihrem Forschungsprojekt durch den Einsatz von KI die Bildqualität bei gleichzeitig weniger verwendeten Rohdaten verbessert. „Bei der Intervention werden immer wieder die gleichen Bereiche im Bild aufgenommen, zeitgleich wird eine Nadel oder ein Katheter eingeführt. Das bedeutet: Es gibt ganz viele Vorabinformationen. Und diese Informationen kann ich durch eine KI in die folgenden Bilder integrieren lassen. Dann brauche ich dafür keine Live-Aufnahmen und habe somit auch eine geringere Strahlendosis. Zudem filtern die KI-Algorithmen bei der Verarbeitung der Rohdaten Störungen heraus. So entstehen Bilder mit einer höheren Abbildungsschärfe, weniger Rauschen und weniger Artefakten. Das kann live erfolgen, die Daten werden quasi online bereitgestellt, die Ärztin oder der Arzt könnte das in Zukunft direkt auf dem Bildschirm sehen.“
Dazu braucht es verschiedene weitere Schritte: Zum einen muss über die potenzielle Implementierung der Verfahren in bildgebende interventionelle Systeme, die computertomografische Bilder erzeugen, nachgedacht werden, da die Algorithmen nur sinnvoll einsetzbar sind, wenn sie direkt in den klinischen Systemen eingesetzt werden. Zum anderen ist noch weitere Forschung erforderlich, um wirklich nachweisen zu können, dass die Verfahren mindestens gleich gute Information für die Behandlung der Patientinnen und Patienten zur Verfügung stellen wie bisherige Verfahren, obwohl die Exposition mit ionisierender Strahlung so viel niedriger sein könnte. Auch die Qualitätssicherung der Verfahren und ihres Zusammenspiels mit der Hardware ist noch nicht gelöst. Dazu sollen die im Projekt entwickelten 3D-gedruckten Phantome, die menschlichem Gewebe ähnliche Strukturen enthalten, weiterentwickelt werden.
Die Bundesregierung überlegt zurzeit weitere Fördermaßnahmen, um die Umsetzung der Ergebnisse der Leuchtturmprojekte weiter fördern zu können.
Das KI-INSPIRE-Projekt war ein dreijähriges sogenanntes KI-Leuchtturmprojekt der Bundesregierung, welches von dem Lehrstuhl „Medizintechnische Systeme“ der OVGU, der Arbeitsgruppe CT am DKFZ von Prof. Dr. Marc Kachelrieß und dem Lehrstuhl „Instrumentierung medizinischer Bildgebung“ der Universität Lübeck von Prof. Dr. Magdalena Rafecas zusammen durchgeführt wurde. Die Arbeitsgruppe der OVGU koordinierte das Projekt.
Die KI-Leuchtturmprojekte werden von der Bundesregierung thematisch zugeordnet von verschiedenen Ministerien ausgeschrieben, um KI-basierte Verfahren zu fördern und Deutschland in diesem Bereich wettbewerbsfähiger zu machen.