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Wir überwinden Grenzen

Künstliche Intelligenz lernt Knochenbrüche und Nierenschäden zu erkennen

Radiologie

(26.10.2021) Ein neuer Hochleistungsserver am Universitätsklinikum Freiburg ermöglicht das Training von Künstlicher Intelligenz bei der Auswertung radiologischer Bilddaten. So könnten künftig Krankheiten noch früher erkannt werden.

Die Klinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie des Universitätsklinikums Freiburg hat Anfang Oktober 2021 Hochleistungsserver in Betrieb genommen, mit denen Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI) in der Radiologie für den Patient*innenbetrieb erforscht und entwickelt werden sollen. Mit den neuen Servern wird es möglich, große Mengen hochkomplexer Bilddaten mittels Künstlicher Intelligenz auszuwerten. Die Server sind mit einem Terabyte Arbeitsspeicher und 4 Grafikprozessoren der neuesten Generation ausgestattet.

Die Künstliche Intelligenz sucht auf der Röntgenaufnahme nach einem Bruch im Knochen. Farblich hervorgehoben sind die Bereiche, in denen ein Bruch mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt wurde. © Universitätsklinikum Freiburg

„Die Radiologie gehört seit jeher zu den digitalen Vorreiterinnen in der Medizin. Jetzt gehen wir mit dem Aufbau der KI-unterstützten Diagnosestellung weiter voran. Dank Künstlicher Intelligenz wollen wir Bilddaten vieler Patient*innen vergleichen und so neue Krankheitsanzeichen erkennen. Für die Patient*innen bedeutet das, dass eine Therapie früher und noch gezielter begonnen werden kann“, sagt Prof. Dr. Fabian Bamberg, Ärztlicher Direktor der Klinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie am Universitätsklinikum Freiburg.

Nierenschäden und Knochenbrüche erkennen

In einem ersten Projekt arbeiten die Radiolog*innen gemeinsam mit Prof. Dr. Anna Köttgen, Direktorin des Instituts für Genetische Epidemiologie des Universitätsklinikums Freiburg, und ihrem Team daran, Nierenerkrankungen anhand von magnetresonanztomografischen (MRT) Bildern frühzeitig zu erkennen. Ein weiterer Schwerpunkt des Supercomputers ist die Analyse von Röntgenbildern bei möglichen Knochenbrüchen Knochenbrüchen im Projekt AIMSKI von Dr. Maximilian Russe, Oberarzt an der Klinik für Diagonstische und Interventionelle Radiologie. Dabei ist es entscheidend die Ergebnisse der KI-Software überprüfen zu können. Dafür legt die Software eine sogenannte Heatmap über das Röntgenbild und hebt so farblich hervor, wo sie den Knochenbruch erkannt hat.

„Mit der neu erweiterten Serverumgebung ist es nun möglich, auch große Datensätze in hoher Auflösung lokal zu verarbeiten. Die Verwendung dieser Datensätze ermöglicht es, neuronale Netzwerke zu trainieren, die eine Vielzahl von Krankheits- und Verletzungserscheinungen im Röntgenbild erkennen können“, erklärt Bamberg.

Die digitale Transformation vorantreiben

„Wir treiben am Universitätsklinikum Freiburg die digitale Transformation im Sinne der Patient*innen intensiv voran. Denn durch die KI-unterstützte Auswertung komplexer medizinischer Daten können wir eine noch präzisere Diagnostik und Therapie anbieten“, sagt Prof. Dr. Frederik Wenz, Leitender Ärztlicher Direktor des Universitätsklinikums Freiburg.

Die neuen Hochleistungsserver sind an die etablierte Wissenschaftsplattform NORA angebunden, die von den Physikern Dr. Elias Kellner und Dr. Marco Reisert in der Abteilung Medizinphysik in der Klinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie des Universitätsklinikums Freiburg entwickelt wurde. Motiviert wurde die Erweiterung der Infrastruktur insbesondere durch Forschungsprojekte auf dem Gebiet der NAKO Gesundheitsstudie und im Bereich des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Schwerpunktprogramms SPP2177 „Radiomics“.

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