Veränderung der Krebsbehandlung mit KI und Big Data
Trotz technologischer Fortschritte bleiben die Krebsfrüherkennung, die genaue Tumorklassifizierung und die Behandlungsüberwachung eine Herausforderung. Die medizinische Bildgebung liefert wichtige Informationen über die Lage, die Größe und den Stoffwechsel eines Tumors, was der Diagnostik und der Behandlungsplanung zugute kommt. Neuartige Tools, die auf erklärbarer KI und maschinellem Lernen basieren, können, wenn sie auf repräsentativen und fairen Gesundheitsdaten trainiert werden, die Genauigkeit der medizinischen Bildgebung verbessern und die klinischen Arbeitsabläufe auf verschiedene Weise erheblich unterstützen.
KI-gestützte Toolbox
Das Hauptziel des EU-finanzierten Projekts INCISIVE bestand darin, die Möglichkeiten von Big Data und KI zur Verbesserung der Krebsbildgebung zu nutzen. Das Projektteam konzentrierte sich auf vier weit verbreitete Krebsarten: Brustkrebs, Darmkrebs, Lungenkrebs und Prostatakrebs. „Wir haben eine KI-gestützte Toolbox für Fachkräfte im Gesundheitswesen und ein wiederverwendbares föderiertes Datendepot mit Millionen von medizinischen Bildern und klinischen Daten entwickelt“, sagt Projektkoordinatorin Gianna Tsakou. Die INCISIVE-KI-Toolbox bietet erklärbare Entscheidungshilfen für medizinisches Fachpersonal, die verschiedene Bildgebungsmodalitäten wie CT, PET-CT, MRT, Mammografie, Ultraschall, Röntgen und histopathologische Bilder abdecken. Sie umfasst und integriert 28 innovative KI-Modelle, die auf Millionen von Krebsbildern und klinischen Daten trainiert und validiert wurden, die überwiegend aus dem föderierten INCISIVE-Datendepot stammten. Die Toolbox bietet Entscheidungshilfen wie die Klassifizierung von Anomalien, die Priorisierung von Betroffenen, die Segmentierung und Lokalisierung von Läsionen, die Krebsdiagnose und das Krebsstaging sowie die Vorhersage des Metastasierungsrisikos. Zu den zusätzlichen Funktionen gehören die Visualisierung durch erweiterte Realität und die Umwandlung von Bildern in Berichte, die die Benutzungsfreundlichkeit verbessern und es den Fachleuten erleichtern, KI-Erkenntnisse in klinische Arbeitsabläufe zu integrieren.
Datendepot
Trotz des Potenzials von Gesundheitsdaten, KI-Innovationen voranzutreiben, sind die vorhandenen Datensätze verstreut und nicht interoperabel, wobei der ethische Datenaustausch eine große Herausforderung darstellt. Um dieser Datenfragmentierung entgegenzuwirken, wurde im Rahmen des Projekts INCISIVE ein europaweites, föderiertes Datendepot entwickelt. Dieses Depot enthält über 5,5 Millionen anonymisierte Krebsbilder und dazugehörige klinische Daten von mehr als 11 000 Personen aus 14 klinischen Zentren. „Die föderierte Architektur des Depots und die Mechanismen für den ethischen Datenaustausch gewährleisten hohe Datenschutz- und Sicherheitsstandards, die es den Dateninhabern ermöglichen, die Kontrolle über ihre Daten zu behalten und gleichzeitig KI-Training, -Validierung und -Forschung zu ermöglichen“, sagt Tsakou. Die INCISIVE-Plattform bietet eine sichere und kontrollierte Umgebung für die Datenermittlung und ethische Verarbeitung, auch wenn die Daten in verschiedenen klinischen Einrichtungen und EU-Ländern verteilt sind. Sie integriert alle Projektdienste und -funktionen, bietet unter anderem Tools für die Anonymisierung, Erfassung, Kuration und Annotation von Daten und unterstützt den DSGVO-konformen Datenaustausch.
Bedeutung von INCISIVE und zukünftige Ausrichtungen
Die zunehmende Menge und Verfügbarkeit von Krebsbildgebungs- und anderen Gesundheitsdaten in Kombination mit Fortschritten bei KI und maschinellem Lernen bieten beispiellose Möglichkeiten zur Verbesserung der Krebsbehandlung und der Betreuung der Betroffenen. Das INCISIVE-Krebsdatendepot wird durch die Ergreifung aller geeigneten ethischen und rechtlichen Maßnahmen zur Gewährleistung des Datenschutzes und der Sicherheit von Gesundheitsdaten die künftige Krebsforschung erleichtern und einen wichtigen Beitrag zum Europäischen Raum für Gesundheitsdaten leisten. Zu den nächsten Schritten gehört die Verbesserung der Interoperabilität mit anderen Gesundheitsdatendepots und Forschungsinfrastrukturen im Rahmen der Initiative Cancer Image Europe. Mit INCISIVE sollen durch die Förderung der Zusammenarbeit und die Unterstützung der Integration von KI-Diensten in die klinische Praxis eine nachhaltige Wirkung erzielt und künftige Innovationen in der Krebsbehandlung vorangetrieben werden.
Schlüsselbegriffe
INCISIVE, KI, Toolbox, Datendepot, Krebsbildgebung, maschinelles Lernen
