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Medizinische Bilderkennung Präzise und automatisch Tumor-Gewebe lokalisieren

| Autor/ Redakteur: Hendrik Härter / Sariana Kunze

Auf eine präzise Diagnose kommt es an. Allerdings sollte gerade bei der Krebsbehandlung mithilfe der Strahlentherapie der Tumor exakt lokalisiert werden. Wissenschaftler sind dabei ein Verfahren zu entwickeln, um eine Vielzahl von anatomischen Strukturen automatisch und schnell aufzufinden. Dazu gehören Rückenmark und Kehlkopf.

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Damit Ärzte Tumore effektiv bestrahlen können, entwickeln Forscher Verfahren zum automatischen Auffinden einer Vielzahl anatomischer Strukturen. Dazu gehören Rückenmark und Kehlkopf. So lassen sich Behandlungen präzise und schnell planen.
Damit Ärzte Tumore effektiv bestrahlen können, entwickeln Forscher Verfahren zum automatischen Auffinden einer Vielzahl anatomischer Strukturen. Dazu gehören Rückenmark und Kehlkopf. So lassen sich Behandlungen präzise und schnell planen.
(Foto: Fraunhofer IGD)

Gerade an neuralgischen Punkten wie Rückenmark oder am Kehlkopf kommt es darauf an, präzise den Tumor zu finden. Hier liegen viele empfindliche Organe auf engen Raum beieinander. Voraussetzung hierfür ist, dass die genaue Lage und Form der verschiedenen anatomischen Strukturen bekannt ist. Hierzu gehören Rückenmark, Blutgefäße und Kehlkopf. „Ein Radiologe musste bisher diese anatomischen Details in 3-D-Bilddaten, wie wir sie durch einen Computertomographen erhalten, Schicht für Schicht sichten und die relevanten Organe sowie den Tumor mit der Maus markieren“, erklärt Dr. Stefan Wesarg vom Fraunhofer IGD. „Das dauert mehrere Stunden.“

Lernende Software mit anonymen Patientendaten füttern

Das Sana Klinikum Offenbach und das Universitätsklinikum Gießen und Marburg arbeiten zusammen mit der Medcom GmbH aus Darmstadt und dem Fraunhofer IGD, einer der weltweit führenden Forschungseinrichtungen für angewandtes Visual Computing, an einer Lösung. Ziel des gemeinsamen Forschungsprojektes KOHALA (KOpf-HALs-Atlas für die Strahlentherapie) ist die Automatisierung des bisher so aufwändigen Arbeitsschrittes. Die Fraunhofer-Forscher entwickeln die Software zum automatischen Erkennen und Markieren der anatomischen Strukturen in den Bilddaten.

Sie nutzen hierfür das Wissen der Radiologen über die Form und relative Lage der Organe und Knochenstrukturen. Mittels eines statistischen Lernverfahrens werden die anatomischen Unterschiede und die unterschiedlichen Kopfhaltungen aus einer Vielzahl realer anonymisierter Patientendaten in ein Computermodell übernommen. Die Trainingsdaten stammen aus den Kliniken, die in den kommenden Monaten auch die ersten Tests mit dem neuen System angehen.

Ergebnisse liegen in wenigen Minuten vor

Durch das neue Verfahren des Fraunhofer IGD lassen sich die von den klinischen Partnern definierten mehr als zwanzig relevanten Strukturen automatisch segmentieren. Doch im Gegensatz zu der bisher benötigten Vielzahl an Stunden ist das Ergebnis nach weniger als fünf Minuten verfügbar. „In Zeiten der steigenden Arbeitsbelastung unserer Ärzte sind solche technologischen Lösungen geeignet, uns mehr Zeit für die Betreuung der Patienten zu geben“, sagt Prof. Dr. med. Hilke Vorwerk vom Universitätsklinikum Gießen und Marburg.

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