Krebsbehandlung: KI reduziert die radioaktive Belastung bei bildgebenden Verfahren

Die Positronen-Emissions-Tomographie – oder kurz: PET-Scan – kann genutzt werden, um Krebszellen im Körper aufzuspüren oder den Erfolg einer Krebsbehandlung zu überwachen. Dabei wird den Patienten zunächst ein radioaktiver Marker injiziert. Anschließend funktioniert das Verfahren vereinfacht ausgedrückt so: Der Marker reichert sich in den Tumorzellen an und zerfällt dort. Dadurch wird ein Positron freigesetzt. Dieses wiederum kollidiert sofort mit dem nächsten Elektron, sodass zwei Gammaquanten ausgesendet werden. Hier setzt der PET-Scan an: Er erfasst diese energiereichen Lichtteilchen und kann so die Existenz der Tumorzellen nachweisen. So sinnvoll das Verfahren auch ist, bringt es doch zwei gewichtige Nachteile mit sich. Zum einen wird eine aufwändige Bildrekonstruktion per Computer nötig, um für die Ärzte nutzbare Aufnahmen zu produzieren. Zum anderen ist der Körper einer radioaktiven Strahlung ausgesetzt.

Der Algorithmus trainierte mit tausenden alten PET-Scans

Forscher am King’s College in London arbeiten inzwischen aber an einer Technologie, die theoretisch beide Probleme lösen könnte. Sie haben eine künstliche Intelligenz konzipiert, die zukünftig bei der Erstellung des Bildmaterials helfen soll. Die Forscher entschieden sich dabei für einen hybriden Ansatz. So bekam die KI zunächst einiges an Grundlagenwissen vermittelt – etwa unveränderliche physikalische Gesetze. Anschließend wurde der Algorithmus mit tausenden PET-Scans trainiert, um typische Muster zu erkennen. Auf diese Weise brachte sich die künstliche Intelligenz dann selber bei, aus den vorliegenden Datensätzen ein brauchbares Bild zu machen. Diese Vorgehensweise ist deutlich eleganter als die bisher genutzte Rekonstruktion durch den Computer. Denn bei dieser müssen die ablaufenden physikalischen Prozesse aufwändig nachmodelliert werden. Die Auswertung kann daher schon einmal rund eine halbe Stunde dauern.

Die Dosis soll auf ein Prozent der heute üblichen Menge reduziert werden

Der Ansatz mit der künstlichen Intelligenz könnte nun auf doppelte Art und Weise genutzt werden. Zum einen wäre es denkbar, die radioaktive Belastung für die Patienten zu reduzieren. Bei den bisherigen Tests benötigte der Algorithmus schon nur ein Viertel der sonst anfallenden Messdaten. Dementsprechend könnte der radioaktive Marker reduziert werden. Tatsächlich haben die Forscher aber noch deutlich weitergehende Ziele. So soll die Menge auf rund ein Prozent der heute genutzten Dosis gesenkt werden. Die Belastung bei einem PET-Scan wäre dann nicht höher als bei einem Transatlantikflug. Umgekehrt wäre es aber auch denkbar, die bisherige Menge beizubehalten und im Gegenzug schärfere Bilder mit mehr Details zu erhalten. Letztlich müssten hier wohl die Ärzte mit ihrer praktischen Erfahrung entscheiden, welcher Vorteil wichtiger ist. Die beteiligten Forscher gehen jedenfalls davon aus, dass ihre künstliche Intelligenz grundsätzlich in zwei bis drei Jahren einsatzbereit sein wird.

Via: DLF