Wie Deep Learning Krebs im Frühstadium entdeckt

Dank des Forschungszentrums für Computer Vision der University of Central Florida können Ärzte bald Hilfe in Form von künstlicher Intelligenz(KI) erhalten um den Krebs bekämpfen zu können. Ingenieure des Zentrums haben einem Computer beigebracht, winzige Flecken von Lungenkrebs in CT-Scans zu entdecken, die Radiologen oft nur schwer identifizieren können. Während das KI – System mit einer Trefferquote von ungefähr 95 Prozent glänzt, erreicht das menschliche Auge nur 65 Prozent.

Das menschliche Gehirn diente den Wissenschaftlern als Modell. Sie wussten, wie sich die Verbindungen zwischen den Neuronen im Gehirn während der Entwicklung vom Kind zum Erwachsenen durch Lernen verstärken. „Wir haben diesen Plan verwendet, um unser System zu befähigen, wie es CT-Scans nach Mustern absucht und sich selbst beibringt, diese winzigen Tumore zu finden.“ Dieser Ansatz ähnelt den Algorithmen der Gesichtserkennungssoftware. Dabei werden Tausende von Gesichtern gescannt und anschließend nach einem bestimmten Muster gesucht, um eine Übereinstimmung zu finden.

Die von Professor Ulas Bagci geleitete Gruppe nutzte mehr als 1.000 CT-Scans, für die Tumorsuche. Sie wurden von den National Institutes of Health in Zusammenarbeit mit der Mayo Clinic zur Verfügung gestellt .

Doktoranden, die an dem Projekt arbeiteten, mussten dem Computer verschiedene Dinge beibringen, damit er richtig lernen konnte. Naji Khosravan, der gerade promoviert, schuf das Rückgrat des Lernsystems. Er verfügt über umfangreiche Kenntnisse im Bereich des maschinellen Lernens und der Computer Vision Algorithmen. Seine Kenntnisse hatte er zuvor als Praktikant bei Netflix erweitern können. LaLonde brachte dem Computer bei, wie man anderes Gewebe, Nerven und andere Massen, die bei CT-Scans auftraten, ignorierte und Lungengewebe analysierte. Sarfaraz Hussein, der diesen Sommer seinen Doktortitel erworben hat, optimiert die Fähigkeit der KI, krebsartige und benigne Tumore zu erkennen, während der Student Harish Ravi Parkash Lehren aus diesem Projekt zieht und sie anwendet, um zu sehen, ob ein anderes KI-System entwickelt werden kann helfen, Erkrankungen des Gehirns zu erkennen oder vorherzusagen.

Bagci glaubt, das diese Ergebnisse die ärztliche Praxis künftig stark beeinflussen wird. „Lungenkrebs ist in den Vereinigten Staaten der Krebs-Killer Nummer eins, und wenn er in späten Stadien entdeckt wird, beträgt die Überlebensrate nur 17 Prozent. Indem wir Wege finden, um früher zu helfen, können wir helfen, die Überlebensrate zu erhöhen.“

Der nächste Schritt ist, das Forschungsprojekt in ein Krankenhaus zu verlegen. Dafür sucht Bagci noch Partner. Dann, so schätzt er, könnte diese Technologie in ein oder zwei Jahren marktreif sein. (HB)