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Mensch oder Maschine

Ersetzt Künstliche Intelligenz den Radiologen?

Von Johannes Winterhagen
 - 10:15
Was sagen uns die Bilder? Beurteilung von CT-Aufnahmen. Löst der Computer diese Aufgabe in Zukunft besser?

Patienten untersuchen, Diagnosen stellen, Therapiewege mit Kollegen besprechen und kleine Eingriffe selbst durchführen. So beschreibt Michael Lell den Alltag eines Radiologen. Allerdings muss er dafür täglich durch Unmengen von Bildern auf seinem Bildschirm scrollen. Mittlerweile übernehmen die Aufgabe meist seine Mitarbeiter, denn Lell leitet die Radiologie am Klinikum Nürnberg, das mit mehr als 2300 Betten eines der größten Krankenhäuser Bayerns ist. Die Bilder, die er in rascher Folge über seinen Bildschirm gleiten lässt, stammen zu einem hohen Anteil aus einem Computertomographen, kurz CT. Ein solches Gerät ist im Prinzip nichts anderes als ein Röntgenapparat. Allerdings rotiert der Röntgenstrahl je Sekunde drei- bis vier mal um den Körper des in einer Röhre liegenden Patienten, wobei er bei jeder Umdrehung bis zu 100 Schichten aufnimmt. Aus der dabei gemessenen Absorption der Strahlung, zunächst nichts als ein Wirrwarr an Daten, errechnet ein Computer die Bilder, die der Radiologe schließlich am Bildschirm begutachtet.

Mit dem Anschauen ist es nicht getan. Denn der Gegenstand der Untersuchung, beispielsweise ein Tumor, muss genau vermessen werden. Dazu zieht der Arzt mit dem Mauszeiger Linien über das Organ, wieder und wieder – und der Computer berechnet dann die Größe. Diese Arbeit nervt, wie Lell zugibt. Dennoch muss sie äußerst akkurat ausgeführt werden, weil die Größenangaben für die sich anschließende Behandlung von hoher Bedeutung ist.

Seit vergangenem Jahr hat Lell einen neuen Mitarbeiter, dem die eintönige Arbeit der Bildauswertung nichts ausmacht, der nie müde wird, obwohl er niemals Feierabend hat. Eine Software nimmt ihm einen Teil der Analyse der Bilder und das Vermessen ab und erstellt anschließend vollautomatisch einen Bericht. Die Ergebnisse sind ermutigend. Zwar arbeitet das Programm noch nicht fehlerlos, unterstützt aber auch erfahrene Fachärzte bereits. „Die Software ermittelt automatisch das Volumen eines Tumors, damit ist die Wirkung moderner Tumortherapien viel besser zu objektivieren“, sagt Lell. Zudem ist eine Maschine nie auf eine bestimmte Verdachtsdiagnose fixiert: Erfolgt die Untersuchung des Brustkorbs aufgrund einer Lungenerkrankung, analysiert sie das Herz mit derselben Aufmerksamkeit – und entdeckt möglicherweise eine Verkalkung der Herzkranzgefäße, die ansonsten im Bericht nicht erwähnt worden wäre. Ein erhöhter Aufwand ist damit nicht verbunden – das CT liefert die für die Diagnose notwendigen Daten ohnehin.

Seit im Jahr 1971 erstmals eine CT-Aufnahme von einem Menschen gemacht wurde, hat sich die Technik rapide weiterentwickelt. Die Geräte erzeugen immer mehr Daten, die aufgrund leistungsfähiger Computerchips in immer kürzerer Zeit verarbeitet werden. Um ein hochpräzises 3D-Bild eines Herzens zu erzeugen, braucht ein High-end-Tomograph nur noch eine halbe Sekunde. Eine weitere Steigerung der Bildqualität ist als Entwicklungsziel nahezu uninteressant geworden. Im Gegenteil: Der Erfolg der Technik wird zunehmend zum Problem der Radiologen. So zeigen Zahlen aus Großbritannien, dass innerhalb von nur drei Jahren die Anzahl der CT-Scans um mehr als 30 Prozent stieg, die der Radiologen hingegen nur um zirka sieben Prozent. Die logische Konsequenz: Die Zeit, die ein Facharzt auf die Analyse eines einzelnen Scans verwenden kann, sinkt.

Um der Daten- und Arbeitsflut Herr zu werden, entwickeln die CT-Anbieter nun vor allem die Software weiter. Das Zauberwort lautet Künstliche Intelligenz. Die Bilderkennung funktioniert dabei grundsätzlich genauso wie jene Verfahren, die zur Objekterkennung für das automatisierte Fahren eingesetzt werden. Das heißt: Zunächst muss ein neuronales Netz mit sehr vielen Bildern gefüttert werden, die von Menschen zuvor korrekt bezeichnet wurden. Andre Hartung und sein Team können dafür auf mehr als 325 Millionen anonymisierte Datensätze aus der Zusammenarbeit mit Uni-Kliniken zurückgreifen.

Hartung, selbst Mediziner, leitet den Bereich Computertomographie bei Siemens Healthineers, einem Unternehmen, das mittlerweile aus dem Münchener Elektrokonzern herausgelöst wurde. „Die Qualität eines auf Künstlicher Intelligenz basierenden Systems ist nur so gut wie die Daten, die man hineingibt“, erläutert er. Auf das Training der Algorithmen folgt eine Validierungsphase mit weiteren Datensätzen. Bevor die Software in der Breite eingesetzt wird, testet sie der Anbieter zunächst mit mehreren Kooperationspartnern, darunter das Klinikum Nürnberg. Deshalb gibt es das Programm, das mit den Computertomographen anderer Hersteller kompatibel sein soll, auch noch nicht für den gesamten Körper, sondern zunächst nur für den Brustraum.

Auch bei der Durchführung des Scans soll Künstliche Intelligenz künftig eine Rolle spielen. Denn die Strahlenbelastung fällt umso geringer aus, je korrekter die Position des Patienten in der Röhre ist. Idealerweise befindet er sich genau im Isozentrum des CT. Doch in der Praxis schätzt die Medizinisch-Technische Assistentin mit der Pi-mal-Daumen-Methode, auf welche Höhe die Liege eingestellt wird – und liegt, wie Studien zeigen, damit im Schnitt um 2,6 Zentimeter daneben. Das mag wenig klingen, doch schon bei einer Abweichung um drei Zentimeter ist die Strahlendosis an der Körperoberfläche um 18 Prozent höher als notwendig. Siemens Healthineers will künftig eine Kamera einsetzen, die über dem CT positioniert wird und aufgrund der Körperkontur des Patienten die Höhe automatisch justiert – auch hier haben lernende Algorithmen die Macht übernommen.

Weil er dem technischen Fortschritt so offen gegenübersteht, musste sich Lell anfangs von seinen Kollegen gelegentlich spöttische Bemerkungen anhören. Er arbeite an der Abschaffung seines Berufs, heißt es dann. Doch der Chefarzt macht sich wenig Sorgen. Der Einsatz Künstlicher Intelligenz werde zwar Diagnose und Therapie in vielen Fällen verbessern. „Doch die Übernahme durch die Maschinen wird in absehbarer Zeit nicht stattfinden, schließlich möchte kein Patient auf das persönliche Gespräch mit seinem Arzt verzichten.“

Quelle: F.A.S.
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