Med Uni Graz forscht mit GoogleRevolution in der Diagnostik: Algorithmen sagen Krebs den Kampf an

Krebs früher und genauer erkennen: Grazer Forschungsprojekt ebnet den Weg für einen völlig neuen Einsatz von Künstlicher Intelligenz in der Krebsdiagnostik. IT-Krösus Google ist als Partner an Bord.

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„Der Mensch ist sehr gut darin, große Veränderungen zu erkennen“, holt Kurt Zatloukal zu Beginn des Gesprächs aus. „Wir erkennen etwa sofort einen Baum“, erzählt der Leiter des Diagnostik- und Forschungszentrums für Molekulare Biomedizin an der Med Uni Graz – „wenn wir aber abschätzen sollen, wie viele Blätter der Baum hat, funktioniert das nicht. So ähnlich ist das beim Erkennen von Veränderung im Gewebe“.

Deswegen sei man auf Unterstützung angewiesen, wenn es um die diagnostische Qualität solcher Veränderungen, und damit oft verbundener Krebserkrankungen, gehe. Kurt Zatloukal und sein Team fanden diese Unterstützung jetzt in Form künstlicher Intelligenz. In einem Forschungsprojekt, das gemeinsam mit dem kalifornischen IT-Riesen Google realisiert wurde, wählte man einen „revolutionären“ Ansatz, erzählt der Wissenschaftler.

Maschinen finden neues Merkmal

Man drehte das Spiel mit den selbstlernenden Algorithmen einfach um. Normalerweise trainiert man für die Diagnostik vorgesehene künstliche Intelligenz, indem man den Computern Bilder mit markierten Informationen, etwa Tumorzellen, einspielt. Hat man Hunderte solcher Bilder, lernt der Algorithmus in Folge selbst, solche Merkmale zu erkennen. Nun gingen Zatloukal & Co. den anderen Weg. Nichts wurde markiert, den Computern wurde die komplette Bildinformation eines histologischen Schnitts – eine Gewebeschicht für die Analyse per Mikroskop – übertragen. Verbunden nur mit der Information, ob der Patient mit dem abgebildeten Tumor lange überlebte oder schnell verstarb.

Wissenschafter Kurt Zatloukal
Wissenschafter Kurt Zatloukal Foto © MEDUNI/HELMUT LUNGHAMMER

So hatten die Forscher die Möglichkeit, nicht nur nach gängigen Merkmalen zu suchen, sondern auch nach Merkmalen, „deren diagnostische Relevanz noch nicht bekannt ist“, wie Zatloukal ergänzt. Und tatsächlich: Die Grazer fanden ein solches. „Das Merkmal war: Wenn Tumorzellen in enger Verbindung mit Fettzellen stehen, ist das ein Zeichen von schlechter Prognose“, sagt Kurt Zatloukal, der großen Nutzen im gewonnenen Wissen ortet. Anhand des neuen Merkmals könne man nämlich fortan etwa Risikopatienten deutlich besser in einem frühen Tumorstadium identifizieren. Das wiederum beeinflusse Behandlungsmethode und Überlebenswahrscheinlichkeit.

Auf dem Weg zur personalisierten Medizin

Der Weg zur überraschenden Erkenntnis war indes datenintensiv. 44.000 histologische Schnitte von 5600 Patienten wurden mit noch nie verwendeter Scantechnologie digitalisiert und anonymisiert. Google stellte Rechenkapazitäten und Analyse-Know-how zur Verfügung. Warum der IT-Krösus – ausgestattet mit milliardenschwerem Medizintechnik-Fokus – auf die steirischen Partner setzt? Die Med Uni und die Biobank Graz könnten auf eines der größten Archive zurückgreifen, wenn es um Tumor-Beispiele geht, heißt es von Google. Google-Health-Forscher Yun Liu zeigt sich auf Nachfrage zudem beeindruckt, wie gut die Biobank-Daten „kuratiert und organisiert sind“.

Wir waren die Ersten, die das gezeigt haben.

Kurt Zatloukal über das "umgekehrte Lernen"

„Revolutionär“ sei die Methode, betont Kurt Zatloukal noch einmal. „Wir waren die Ersten, die das gezeigt haben“, spricht der Forscher von der Form des „umgekehrten Lernens“. Nicht der Experte würde den Algorithmus trainieren, sondern die künstliche Intelligenz den Menschen. Zatloukal mit Blick auf das gefundene Merkmal: „Hat man es einmal gesehen, erkennt man es auch ohne Algorithmus leicht.“

Zurzeit wird die Robustheit der Grazer Ergebnisse von der Uni Mailand überprüft. Bei Google ist man sich der Qualität gewiss. Man könne Hochrisikopatienten nun besser identifizieren, sagt Forscher Liu. Jetzt gehe es darum, noch besser zu verstehen, „wie man mit derlei Patienten umgeht“. Jedenfalls sei man auf gutem Wege zu einer Form der „personalisierten Medizin“ für Krebskranke.

Kommentare (1)
Laser19
1
3
Lesenswert?

Super Sache, wenn auch etwas aufgebauscht

Dass man mit big Data und AI bzw. Korrelation der Daten, bisher nicht gesehene Zusammenhänge erkennt, ist nicht wirklich eine neue Idee. Aber auch Bekanntes auf neue Sachgebiete anzuwenden, ist natürlich ein hoher Verdienst, ebenso wie das Vorhandensein und die Auswertbarkeit einer aussagekräftigen Datenbank.