Wie KI unterstützt bei der Diagnose von Leukämie hilft

Wie KI unterstützt bei der Diagnose von Leukämie hilft Elke von Rekowski

Forschende der Universität Münster haben eine vielversprechende Methode entwickelt, um genetische Veränderungen bei Patienten mit Akuter Myeloischer Leukämie (AML) vorherzusagen. Dazu nutzen sie künstliche Intelligenz (KI).

AML ist eine besonders aggressive Form von Blutkrebs, bei der die Identifizierung genetischer Merkmale entscheidend für die Behandlung ist. Bisher dauerte es oft Tage oder Wochen, bis genetische Informationen verfügbar waren, was zu Verzögerungen bei der Therapieentscheidung führte.

Schnellere Ergebnisse dank KI

Das neue Verfahren des interdisziplinären Teams von Informatikern und Medizinern ist KI-basiert. Es ermöglicht es, genetische Merkmale bereits am Tag der Diagnose vorherzusagen. Die Forschenden extrahierten genetische Veränderungen aus hochauflösenden mikroskopischen Aufnahmen von Knochenmarkausstrichen von über 400 AML-Patienten. Anhand dieser Aufnahmen wurden mehr als zwei Millionen Einzelzellbilder generiert. Eine automatisierte Methode, die durch maschinelles Lernen trainiert wurde, soll so genetische Merkmale und feine Muster in den Bildern erkennen, die für das menschliche Auge oft unsichtbar sind. „Unsere Methode nutzt maschinelles Lernen, um genetische Merkmale und feine Muster in histologischen Aufnahmen zu erkennen. Einige dieser Muster sind so subtil, dass sie von menschlichen Betrachtern nicht erkannt werden können, selbst bei exzellenter Bildqualität“, sagt Prof. Dr. Benjamin Risse, Leiter des informatischen Teils des Projekts. 

Ein zentraler Vorteil des neuartigen Verfahrens: Es minimiert manuelle Vorarbeiten und  verwendet eine aufeinander aufbauende KI-Pipeline, um die Zwischenergebnisse zu überwachen. Diese Methode kombiniert unüberwachte, selbst-überwachte und überwachte Lernverfahren. Die Wirksamkeit des Verfahrens wurde anhand eines unabhängigen Datensatzes von 70 weiteren Patienten mit über 440.000 Einzelzellbildern erfolgreich validiert.

Schnellere Therapieentscheidungen

Obwohl die Methode die genetische Analyse nicht ersetzen kann, soll sie wertvolle Einblicke in die genetischen Veränderungen liefern, die der Leukämie zugrunde liegen könnten. Das ist besonders wichtig bei besonders aggressiven Erkrankungen, bei denen schnelle Therapieentscheidungen lebensrettend sein können.

Die Forschenden gehen davon aus, dass digitale Verfahren und künstliche Intelligenz eine zunehmend wichtige Rolle in der personalisierten Therapie von bösartigen Erkrankungen spielen werden. Die Arbeit der Wissenschaftler erhielt finanzielle Unterstützung von der Europäischen Union und der Deutschen Forschungsgemeinschaft und soll eine Grundlage für die Entwicklung ähnlicher Ansätze für andere Knochenmarkserkrankungen bilden. 

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