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Künstliche Intelligenz in der muskuloskelettalen Bildgebung

Es gibt nicht wenige Stimmen, die vorhersagen, dass Künstliche Intelligenz (KI) den Mediziner vollständig ersetzen wird, beispielsweise in der Radiologie. Am bekanntesten ist die Prognose des Informatikers und Kognitionspsychologen Geoffrey Hinton, der vor allem für seine Beiträge zur Theorie künstlicher neuronaler Netze bekannt ist. Hinton sagte 2016 voraus, dass KI innerhalb von fünf Jahren bessere Ergebnisse erzielen würde als Menschen und dass daher keine Radiologen mehr ausgebildet werden müssten. Doch trotz aller Forschungen und Vorhersagen, „ist KI bislang noch immer nicht in der klinischen Routine angekommen“, stellt Professor Mike Notohamiprodjo, stellvertretender ärztlicher Geschäftsführer der radiologischen Gemeinschaftspraxis „Die Radiologie“ in München, fest.

„In der muskuloskelettalen Bildgebung gibt es außer für Röntgenanwendungen, das Ausmessen von Winkeln oder das Bestimmen des Knochenalters bislang nur wenige KI-Programme. Für die MRT gibt es meiner Kenntnis nach noch gar kein kommerzielles Produkt und es werden auch nur wenige entwickelt“, bedauert der Experte. Denn der Radiologe sieht verschiedene Bereiche, in denen KI eingesetzt werden, und wo sie den Radiologen gut praktisch unterstützen könnte. „Allerdings darf man dabei das Pferd nicht von hinten aufzäumen und erwarten, dass der Computer automatisch einen richtigen Befund schneller und besser ausspuckt als es ein Mensch könnte“, mahnt Notohamiprodjo.
 

KI in der Maschine

So könnte die KI bei der Planung von komplexen anatomischen MRT-Sequenzen zum Einsatz kommen. „Ich wünsche mir nichts lieber als ein System, dass die für den jeweiligen Patienten angemessene Sequenzen automatisch plant und auch die Parameter entsprechend an die Anatomie und die Fragestellung anpasst - leider funktioniert das bislang nur eingeschränkt für bestimmte Bereiche.“ Für die muskuloskelettale Bildgebung wäre das besonders von Vorteil, weil dort die Anatomie komplex und nicht so standardisiert ist, wie beispielsweise beim Kopf oder im Abdomen. Es stehen zwar bereits erste unterstützende Programme für die Anwendung beim Knie oder der Wirbelsäule zur Verfügung, doch Notohamiprodjo wünscht sich eine derartige Softwareunterstützung auch für alle anderen Gelenke und Körperregionen.
 

MRT einer multisegmental degenerativ veränderten Lendenwirbelsäule
Die LWS gehört mit dem Knie zu den am häufigsten untersuchten Körperregionen. Gerade solche multisegmental degenerativ veränderten Wirbelsäulen sind zeitaufwändig zu befunden, so dass sich hier eine automatisierte Vorbefundung lohnen könnte. Während die Protokolle weitestgehend standarisiert sind, ist die Terminologie der Bandscheibenveränderung häufig inhomogen, so dass Trainingsdatensätze in der Regel nicht aus der Routinebefundung generiert werden können.

 

KI im System

Ein weiterer Bereich, bei dem KI für den Radiologen sehr nützlich sein könnte, ist die Vorbereitung der Befundung, beispielsweise bei der Auswahl und Anzeige der richtigen Bildaufnahmen. „Die Wünsche an die KI sind hier vergleichbar mit der Rolle des Assistenzarztes in den 80er und 90er Jahren, als dieser für den Oberarzt noch die Bilder vorsortiert und an den Leuchtkasten gehängt hat. Durch die technische Weiterentwicklung hin zu den PACS-Systemen ist diese Assistenz verloren gegangen. Heute muss sich jeder Radiologie seine Bilder größtenteils erst einmal selbst manuell zusammensuchen, wodurch Effizienz verloren geht.“

Bei der Befundung selbst könnte die KI auch zunächst ohne konkrete Diagnose unterstützen. „Wenn eine künstlich intelligent programmierte Software z.B. die relevanten Winkel am Fuß oder an der Hüfte automatisch messen und berechnen könnte, wären die Reproduzierbarkeit und die Korrelation zwischen zwei Untersuchungen mutmaßlich höher“, vermutet Notohamiprodjo.
 

Probleme bei der Entwicklung

Ein Problem der Entwicklung von intelligenten MSK-Systemen, die auch konkrete Diagnosen stellen können sollen, ist, dass die Ausgangsdatenlage sehr heterogen ist. Es gibt keine großen Screening-Programme wie beispielsweise beim Mamma-Karzinom, durch die Millionen von Datensätze gesammelt werden. Ebenso sind die Protokolle, vor allem in der MR-Diagnostik, noch nicht standardisiert wie bei der Prostata-Diagnostik.

Zudem ist bei der muskuloskelettalenBildgebung auch die Befundung und Diktion sehr variabel, zum Beispiel bei der Beschreibung eines Meniskusrisses.

Zudem finden Operationen nicht immer in dem Zentrum statt, wo zuvor die Diagnose erstellt worden ist. Dies beeinflusst im Zweifelsfall die Dokumentation des Falles, so dass die Bildgebung und beispielsweise ein arthroskopischer Eingriff nicht genau korreliert werden können. „Dies macht es sehr schwierig, die Anzahl an qualitativ hochwertigen Datensätzen zu generieren, die benötigt werden, um auf ihrer Grundlage eine zuverlässige Software zu entwickeln“, so der Radiologe.
 

Ausblick

„Trotz der genannten Einschränkungen wird die KI uns Radiologen, was Qualität, Nebenbefunde und Geschwindigkeit angeht, künftig unterstützen“, ist Notohamiprodjo überzeugt. „Und im klinischen Alltag besonders wünschenswert wäre eine virtuelle Assistenz, die Bilder vorsortiert, die richtigen Sequenzen anzeigt und einen Vorbefund erstellt, den der Radiologe nur noch kontrollieren muss.“

Anders als Hinton ist sich Notohamiprodjo allerdings sicher, dass es in absehbarer Zeit nicht zur Entwicklung von Systemen kommen wird, die den Radiologen ersetzen. „Die Radiologie ist sehr vielschichtig, ganz besonders in der muskuloskelettalen Bildgebung, wo wir es mit einer sehr komplexen Anatomie zu tun haben. Am Ende wird es doch beim Menschen liegen, klinisch relevante Entscheidungen zu fällen – insbesondere, wenn es um lebensverändernde Diagnosen geht,“ so der Experte abschließend.
 

Profil

Prof. Dr. Mike Notohamiprodjo hat Medizin an der Ludwig-Maximilians-Universität München studiert, seine Facharztausbildung am Universitätsklinikum München absolviert und war als leitender Oberarzt am Universitätsklinikum Tübingen tätig. Seit Juli 2017 ist er Mitglied in der radiologischen Gemeinschaftspraxis „Die Radiologie“ in München und leitet die Standorte im Isarklinikum und in Starnberg. Seit Juni 2019 ist der Radiologe stellvertretender ärztlicher Geschäftsführer. Seine Schwerpunkte sind die muskuloskelettale, abdominelle sowie die onkologische Radiologie. Notohamiprodjo ist Vorstandsmitglied und Ausbilder der Deutschen Gesellschaft für Muskuloskelettale Radiologie (DGMSR).

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