Chinas KI-Durchbruch dürfte die Krebsfrüherkennung revolutionieren
Chinas KI-Durchbruch dürfte die Krebsfrüherkennung revolutionieren
HANGZHOU – In einer wegweisenden Entwicklung für medizinisch Chinesische Forscher haben ein künstliches Intelligenzsystem vorgestellt, das Magenkrebs im Frühstadium durch Standard-CT-Scans erkennen kann – ein Durchbruch, der die Krebserkennung weltweit verändern könnte.
Der Durchbruch erfolgt zu einem Zeitpunkt, an dem chinesische Wissenschaftler und Technologieunternehmen darauf drängen, eine weltweite Führungsrolle in der KI-gestützten Gesundheitsversorgung zu übernehmen. Dies hat weitreichende Auswirkungen auf Millionen von Menschen, die von der tödlichen Krankheit bedroht sind.
Das GRAPE-Modell, das in Zusammenarbeit zwischen dem Zhejiang Cancer Hospital und der DAMO Academy von Alibaba entwickelt wurde, stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Früherkennung von Krebs dar.
Die letzte Woche in der Fachzeitschrift Nature Medicine veröffentlichte Studie zeigt, wie KI Magentumore anhand von CT-Bildern ohne Kontrastmittel identifizieren kann, einer Methode, die bisher als relativ unwirksam für die Magenkrebsvorsorge galt.
Magenkrebs ist nach wie vor eine der tödlichsten Krebserkrankungen, insbesondere in Asien. Nach Angaben des Nationalen Krebszentrums China verzeichnet das Land jährlich 360.000 Neuerkrankungen und 260.000 Todesfälle. Diagnosen im Spätstadium tragen zu einer düsteren Fünfjahresüberlebensrate von unter 30 Prozent bei.
Im Gegensatz dazu liegt die Überlebenschance von Patienten, bei denen die Diagnose im ersten Stadium gestellt wird, bei über 90 Prozent. Traditionelle Screening-Methoden sind jedoch auf invasive Endoskopien angewiesen, die teuer und unangenehm sind und häufig von einer Teilnahme abhalten.
GRAPE begegnet diesen Herausforderungen, indem es Routine-CT-Scans, die bereits weit verbreitet sind in Krankenhäuser und Kliniken, in leistungsstarke Screening-Tools.
„Die Erkennung von Magenkrebs durch KI-Algorithmen ist aufgrund der erheblichen Unterschiede in Ausdehnung und Form des Magens eine große Herausforderung“, sagte Xia Yingda, ein Algorithmenexperte des DAMO Academy Medical AI Team.
Die KI wurde anhand von fast 100.000 Scans aus 20 medizinischen Zentren in ganz China trainiert und erreichte eine Sensitivität von 85,1 Prozent bei der Erkennung früher Tumore und übertraf damit menschliche Radiologen bei weitem.
„Wir haben kontrastmittelverstärkte CT-Scans mit CT-Scans ohne Kontrastmittel verglichen, wodurch die KI äußerst präzise Informationen gewinnen und Magenkrebsstellen genau identifizieren konnte“, erklärte Xia, der Co-Erstautor des Artikels.
In Praxistests in zwei Krankenhäusern steigerte das System die Erkennungsraten auf bis zu 24,5 Prozent. Bemerkenswerterweise handelte es sich laut der Studie bei etwa 40 Prozent der erkannten Fälle um Magenkrebspatienten ohne Symptome.
„Das KI-Modell ermöglicht erstmals ein bildbasiertes Magenkrebs-Screening“, sagte Cheng Xiangdong, ein leitender Forscher am Zhejiang Cancer Hospital.
„Schließlich können selbst die fortschrittlichsten und präzisesten chirurgischen Behandlungen nicht mit der Wirksamkeit einer frühen Diagnose und Behandlung mithalten“, fügte Cheng hinzu.
Das Forschungsteam analysierte rückblickend die CT-Bilder von 11 Patienten vor ihrer Magenkrebsdiagnose und stellte fest, dass das KI-Modell Magenkrebs 2 bis 10 Monate früher erkennen konnte.
Bei einem 45-jährigen Patienten, bei dem lokal fortgeschrittener Magenkrebs diagnostiziert worden war, hatte man sich sechs Monate zuvor wegen einer anderen Erkrankung ohne gastrointestinale Symptome einer CT-Untersuchung ohne Kontrastmittel unterzogen. Es zeigte sich, dass das KI-Modell zu diesem Zeitpunkt in der Lage war, Anzeichen von Magenkrebs zu erkennen.
GRAPE sei bereits in Krankenhäusern in den ostchinesischen Provinzen Zhejiang und Anhui im Einsatz und es sei geplant, es im In- und Ausland stärker zu bewerben, sagte Cheng.
Der Durchbruch folgte auf Chinas früheren Erfolg mit PANDA, einem KI-Modell, das Bauchspeicheldrüsenkrebs, eine der am schwersten zu fassenden Todesursachen der Medizin, durch herkömmliche CT-Bilder erkennen soll.
PANDA zeigte in klinischen Studien eine Sensitivität von 92,9 Prozent und eine Spezifität von 99,9 Prozent bei der Krebserkennung. Seine Einführung könnte insbesondere in einkommensschwachen Regionen, in denen fortschrittliche Screening-Methoden nicht verfügbar sind, bahnbrechende Veränderungen mit sich bringen und die Kosten deutlich senken.
MEHR EINSATZ
Immer mehr chinesische Forscher nutzen KI, um kritische Gesundheitsprobleme zu lösen. In Spitzeneinrichtungen wie dem Peking Union Medical College Hospital und dem Ruijin Hospital in Shanghai sind entsprechende Systeme bereits im Einsatz.
Ersteres nutzt KI, um kognitive Beeinträchtigungen im Zusammenhang mit Schlaganfall, Alzheimer und Parkinson zu erkennen, während letzteres – RuiPath, entwickelt von Huawei – pathologische Objektträger analysiert, um Läsionsbereiche zu lokalisieren, wodurch die Diagnosezeit für einen einzelnen Objektträger auf wenige Sekunden verkürzt wird.
Im April berichtete ein Team des Krebskrankenhauses der Chinesischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften in Nature Communications über den Einsatz eines KI-Algorithmus zur Verbesserung der Genauigkeit der Gebärmutterhalskrebs-Vorsorgeuntersuchungen, die der von menschlichen Experten ebenbürtig oder sogar noch besser ist.
Das System hat sich als besonders wertvoll für die Unterstützung junger Pathologen erwiesen und trägt dazu bei, Diagnosefehler in Regionen mit eingeschränktem Zugang zu Spezialisten zu reduzieren.
Diese Innovationen spiegeln Chinas strategische Investitionen in die Weiterentwicklung von KI-basierten Gesundheitslösungen wider. Die Pilotprogramme von DAMO haben durch einen einzigen CT-Scan ohne Kontrastmittel „einen Scan für mehrere Untersuchungen“ erreicht und so Krebs im Frühstadium wie Bauchspeicheldrüsenkrebs, Magenkrebs, Speiseröhrenkrebs, Dickdarmkrebs und Leberkrebs, chronische Krankheiten wie Osteoporose und Fettleber sowie akute Erkrankungen wie das Aortensyndrom aufgedeckt.
DAMO PANDA wurde im April dieses Jahres von der US-amerikanischen Food and Drug Administration offiziell als bahnbrechendes Gerät eingestuft.
Mithilfe von DAMO PANDA hat das der Universität Ningbo angeschlossene Volkskrankenhaus über 40.000 Menschen untersucht und dabei zwei Fälle von Bauchspeicheldrüsenkrebs im Frühstadium entdeckt, die bei Routineuntersuchungen übersehen worden waren. Darunter war eine 1,5 Zentimeter große Läsion, die anschließend operativ behandelt werden musste.
„KI verleiht der Medizin eine neue Perspektive“, sagte Xia. „Wo Menschen bei komplexen Scans möglicherweise subtile Anzeichen übersehen, liefern diese Modelle konsistente, unermüdliche Analysen und werden immer besser.“