Verbesserung der Darmkrebsvorsorge durch künstliche Intelligenz
Bestimmung der Polypengröße und Wiedererkennung von Polypen und Abtragungsstellen bei der Dickdarmspiegelung
Dieses Projekt wurde 2022 von der Stiftung "Forschung hilft" mit 10.000 Euro gefördert.
Team
InExEn ist ein interprofessionelles Team unter der Leitung von PD Dr. med. Alexander Hann an der Uniklinik Würzburg. Es vereint zwei Assistenzärzte, zwei Ingenieure, eine Informatikerin und einen Informatiker. Hinzu kommen drei Medizindoktorandinnen.
Mitglieder des Teams InExEn
Motivation und Innovation
Wir greifen Probleme aus der täglichen Patientenversorgung mit Schwerpunkt auf Endoskopie auf und versuchen sie im Verbund zwischen Medizin, Informatik und Ingenieurwissenschaften zu lösen. Die Forschungsergebnisse werden in klinischen Studien überprüft und meist in Form von „Open Source“ für die Allgemeinheit frei zur Verfügung gestellt.
Welche Ziele verfolgt das Projekt?
In vorliegendem Projekt nehmen wir uns verschiedenen, bisher noch nicht gelösten, Problemen bei der Dickdarmkrebsvorsorge an. Es ist bekannt, dass die Vorsorgekoloskopie das Darmkrebsrisiko erheblich senken kann. Die Polypengröße spielt dabei eine entscheidende Rolle. Je größer der Polyp, desto höher ist das Risiko einer bösartigen Entartung. Die Einschätzung der Polypengröße ist meist eine subjektive Angelegenheit und führt häufig zu ungenauen Werten. Dabei hängt von der Größe der Polypen die Art der Abtragung und das Intervall wann der Patient oder die Patientin kontrolliert werden soll ab. Ebenfalls ist es schwierig für den Untersucher oder die Untersucherin verschiedene, ähnlich aussehende Polypen auseinander zu halten.
Ziele der vorliegenden Arbeit ist es beide Aufgaben durch eine selbst entwickelte künstliche Intelligenz zu lösen.
Selbstentwickelte künstliche Intelligenz (KI) zur Polypenerkennung (rotes Sternchen), im Einsatz in einem der sechs kooperierenden niedergelassenen Praxen. Auf dem Monitor erkennt man wie die KI den Polypen (=Frühkrebs oder Krebsvorstufe) mit einer blauen Umrandung hervorhebt.
Quelle: Lux T et al. Int J Colorectal Dis. 2022 Jun;37(6):1349-1354.
Ansatz des Forschungsprojektes
In unseren bisherigen Forschungsarbeiten konnten wir ein Netzwerk aus Krankenhäusern und niedergelassenen Praxen aufbauen, welches zum einen Daten aus Endoskopien sammelt und zum anderen durch die Arbeitsgruppe InExEn entwickelte künstliche Intelligenzen zur Darmkrebsvorsoge in Rahmen von klinischen Studien testet. In diesem Rahmen haben wir eine KI entwickelt, die Polypen in Echtzeit während der Endoskopie erkennt. Ebenfalls wurden über 5000 Endoskopievideos gesammelt. Erste experimentelle Versuche konnten zeigen, dass die Messung des Wasserstrahls, der während der Endoskopie verwendet wird, sich sehr gut zur Polypengrößenbestimmung eignet. Ebenfalls konnten wir anhand der gesammelten Endoskopievideos eine Vielzahl an Polypen identifizieren, und erste Erfolge erzielen in der Erstellung einer Polypen-Wiedererkennungs-KI.
Welche Krebserkrankung soll behandelt werden?
Darmkrebs ist in Deutschland bei Männern die dritthäufigste und bei Frauen die zweithäufigste Krebserkrankung. Die Darmkrebsvorsorge kann dieses Risiko deutlich senken. Durch die Zuhilfenahme von KI werden mehr Polypen gefunden im Vergleich zu einer Endoskopie ohne KI. Weitere KI-Unterstützung kann helfen das Darmkrebsrisiko weiter zu senken und die Behandlung von Darmkrebsfrühformen zu optimieren.
Warum soll das Forschungsprojekt unterstützt werden?
Eine Lösung der hier vorgestellten Probleme ist in der Vorsorgedarmspiegelung dringend nötig. Die Erstellung einer solchen KI kann direkt in den beteiligten Zentren Patienten und Patientinnen zugutekommen. Die geplante Veröffentlichung der KI wird anderen Forschungsgruppen als Grundlage dienen und kann von der Industrie direkt für Medizinprodukte verwendet werden.