Mithilfe von KI die Grenzen der digitalen Pathologie verschieben
Die Histopathologie ist ein diagnostisches Fachgebiet, das sich mit der mikroskopischen Untersuchung von Gewebeproben bei Gesundheit und Krankheit befasst. Sie ist in der medizinischen Diagnostik wichtig, da sie hilft, die strukturellen und zellulären Veränderungen in den Geweben zu verstehen, die bei verschiedenen Krankheiten auftreten. Anstatt Gewebeproben auf Objektträgern unter dem Mikroskop zu untersuchen, werden in der Pathologie heute häufig hochauflösende digitale Bilder verwendet, die am Computer erfasst, betrachtet und analysiert werden. Diese Bilder können gemeinsam von mehreren Fachkräften betrachtet werden, was die Diagnose und die Patientenversorgung durch den Zugang zu Expertenmeinungen und Diagnosen erheblich verbessert.
KI in die digitale Pathologie einbinden
Im Rahmen des über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten Projekts CLARIFY wurde eine robuste automatisierte digitale Diagnoseumgebung entwickelt, die auf fortgeschrittenen KI-Verfahren basiert. Ziel war es, die Interpretation von histologischen Bildern in einer digitalen Umgebung zu optimieren. Die künstliche Intelligenz (KI) ist zu einer transformativen Kraft in der medizinischen Diagnostik geworden, insbesondere im Bereich der Pathologie. Durch den Einsatz komplexer Algorithmen und maschinellen Lernens können mittels KI große Mengen medizinischer Daten mit beispielloser Geschwindigkeit und Genauigkeit analysiert werden. „Die Fähigkeit der KI, subtile Muster und Anomalien in histologischen Bildern zu erkennen, verspricht, die diagnostische Genauigkeit zu erhöhen, die Variabilität zwischen pathologischen Fachkräften zu verringern und letztendlich die Behandlungsergebnisse zu verbessern“, betont Projektkoordinator Valery Naranjo.
Webplattform für die Pathologie
Im Mittelpunkt des Projekts CLARIFY standen zunächst drei herausfordernde Krebsarten: dreifach negativer Brustkrebs, nicht-muskelinvasiver Blasenkrebs mit hohem Risiko und das Spitzoides Melanom. Es birgt jedoch das Potenzial, durch die Nutzung öffentlich zugänglicher Datenbanken auf andere Krebsarten ausgedehnt zu werden. Eine der herausragenden Leistungen des Teams im Projekt CLARIFY ist die Entwicklung eines Prototyps einer Webplattform für die Pathologie. Ziel der CLARIFY-Plattform ist es, eine dezentralisierte Architektur zur Verwaltung des Datenflusses für histologische Bilder zu nutzen und wesentliche Analyseinstrumente nahtlos in eine föderierte Cloud-Umgebung zu integrieren. Außerdem verfügt die Plattform über ein Modell zur inhaltsbasierten Suche nach histopathologischen Bildern, mit dem Nutzende ein Bild hochladen und als Antwort den ähnlichsten Fall erhalten können, was in der Pathologie bei der Diagnose komplexer Fälle hilft. Obwohl die klinische Tauglichkeit der Plattform noch überprüft werden muss, wurde die inhaltsbasierte Methode zum Abruf histopathologischer Bilder bereits validiert.
Innovationen in der digitalen Pathologie
Um die Bewertung in der digitalen Pathologie zu standardisieren und die Variabilität zu verringern, hat CLARIFY maßgeschneiderte technische Lösungen entwickelt. Mithilfe von KI-Modellen ist es möglich, klinisch-pathologische Parameter objektiv zu bewerten und die Tumorklassifizierung und histopathologische Interpretation zu steigern. Konkret wurden im Rahmen des Projekts modernste Modelle für tiefe neuronale Netze und maßgeschneiderte Architekturen für die Merkmalsextraktion und -klassifizierung eingesetzt. CLARIFY führte diagnostische und prognostische Klassifizierungspipelines ein, die anspruchsvolle Algorithmen nutzen, um histologische Bilder zu analysieren und verschiedene Krebsarten genau zu klassifizieren. Diese Pipelines unterstützen nicht nur bei der Erkennung von Krebs, sondern auch bei der Vorhersage des wahrscheinlichen Verlaufs und Ergebnisses der Krankheit. Bei der Behandlungsplanung und dem Patientenmanagement kann das hilfreich sein.
Schulungsnetzwerk
CLARIFY hat ein Schulungsnetzwerk für Nachwuchsforschende eingerichtet. Das Konsortium koordinierte erfolgreich eine vielfältige Gruppe Studierender mit unterschiedlichem Hintergrund, darunter Medizin und Ingenieurwesen, um die digitale Pathologie voranzubringen. „Für die Zukunft suchen wir nach weiteren Finanzierungsmöglichkeiten für die Weiterentwicklung und Verbesserung des histopathologischen Diagnoseverfahrens“, so Naranjo abschließend.
Schlüsselbegriffe
CLARIFY, künstliche Intelligenz, KI, Krebs, digitale Pathologie, Histopathologie
