Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Maschinelles Lernen hilft Medizinern

02.11.2016

Um anhand von Bildaufnahmen zu prüfen, wie sich ein Tumor im Laufe einer Krebstherapie entwickelt, sind Ärzte bislang vor allem auf ihr Augenmaß angewiesen. Ein neues Programmpaket von Fraunhofer-Forschern macht Veränderungen in den Bildern sichtbar und erleichtert Medizinern die Arbeit mittels Deep Learning. Die Experten stellen die Software vom 27.11. bis 2.12. auf der weltgrößten Radiologentagung, der RSNA 2016, in Chicago vor.

Ist ein Tumor im Laufe einer mehrmonatigen Behandlung geschrumpft, oder haben sich in der Zwischenzeit gar neue Geschwulste entwickelt? Um Fragen wie diese zu klären, werten Ärzte unter anderem CT- und MR-Aufnahmen aus. Meist werden die Tumoren dabei nur visuell bewertet und neue Geschwulste manchmal übersehen.


Deep-Learning-Methoden helfen Knochenmetastasen zu entdecken, die in der klinischen Praxis übersehen werden können. CT Datensatz zur Verfügung gestellt von Radboudumc, Nijmegen, NL.

Fraunhofer MEVIS

»Unser Programmpaket erhöht die Sicherheit bei der Vermessung und Nachverfolgung der Tumoren«, erläutert Mark Schenk vom Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS in Bremen. »Die Software kann zum Beispiel erfassen, wie sich das Volumen eines Tumors im Laufe der Zeit verändert und unterstützt beim Aufspüren neuer Geschwulste.« Das Paket ist als Baukastensystem ausgelegt und kann Medizintechnik-Herstellern helfen, die Verlaufskontrolle zu automatisieren.

Der Computer lernt von selbst

Das Besondere: Um die Ergebnisse zu verbessern, verwendet die Software Deep Learning – eine neue Art des maschinellen Lernens, die deutlich über bisherige Ansätze hinausgeht. Hilfreich ist das Verfahren unter anderem für die Segmentierung. So bezeichnen Experten jenen Arbeitsschritt, der bei CT- und MRT-Bildern die genauen Umrisse der Organe erfasst.

Bei den bisher verfügbaren Segmentierungsprogrammen sucht der Rechner nach fest definierten Bildmerkmalen, etwa nach bestimmten Grauwert-Unterschieden. »Doch dabei kommt es nicht selten zu Fehlern«, erläutert Fraunhofer-Forscher Markus Harz. »Die Software ordnet dann Bereiche der Leber zu, die gar nicht zum Organ gehören.« Diese Fehler müssen die Mediziner oft zeitaufwändig korrigieren.

Die neuen Deep-Learning-Ansätze versprechen bessere Ergebnisse und sollen den Ärzten kostbare Zeit sparen. Um die Funktionsweise ihrer selbstlernenden Software zu demonstrieren, trainierten sie die Fraunhofer-Forscher mit Hilfe von CT-Leberaufnahmen von 149 Patienten. Das Ergebnis: Je mehr Datensätze das Programm analysierte, umso besser konnte es die Leberumrisse automatisch identifizieren.

Verborgene Metastasen aufspüren

Ein weiteres Einsatzfeld ist die sogenannte Bildregistrierung. Hier bringt eine Software verschiedene Aufnahmen, die zu unterschiedlichen Zeiten gemacht wurden, so zur Deckung, dass sie die Mediziner direkt vergleichen können. Hierbei kann sie das maschinelle Lernen bei einer besonders schwierigen Aufgabe unterstützen – dem Aufspüren von Knochenmetastasen in Aufnahmen des Oberkörpers, auf denen Hüftknochen, Rippen und Wirbelsäule zu sehen sind. Bislang werden diese Metastasen unter dem in der klinischen Praxis herrschenden Zeitdruck oft übersehen. Deep-Learning-Methoden können helfen, sie zuverlässig zu entdecken und damit die Therapiechancen zu verbessern.

Die Forscher setzen auf eine Kombination zwischen klassischen Ansätzen und Maschinenlernen: »Wir wollen bewusst das vorhandene Fachwissen nutzen, um das Deep Learning möglichst effektiv und zuverlässig einsetzen zu können«, betont Harz. Hierbei kann Fraunhofer MEVIS auf eine langjährige Erfahrung in der Umsetzung in die Praxis bauen: So findet sich ein in Bremen entwickelter Algorithmus für die hochpräzise Registrierung von Lungenbildern bereits heute in den Produkten mehrerer Medizinprodukte-Hersteller.

Weitere Informationen:

https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2016/november/maschinell...

Bianka Hofmann | Fraunhofer Forschung Kompakt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Neueste Methode zur Behandlung undichter Herzklappen am Universitätsklinikum Gießen
26.04.2018 | Universitätsklinikum Gießen und Marburg GmbH

nachricht Bestrahlungserfolg bei Hirntumoren lässt sich mit kombinierter PET/MRT vorhersagen
24.04.2018 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Why we need erasable MRI scans

New technology could allow an MRI contrast agent to 'blink off,' helping doctors diagnose disease

Magnetic resonance imaging, or MRI, is a widely used medical tool for taking pictures of the insides of our body. One way to make MRI scans easier to read is...

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz »Encoding Cultures. Leben mit intelligenten Maschinen« | 27. & 28.04.2018 ZKM | Karlsruhe

26.04.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zur Marktentwicklung von Gigabitnetzen in Deutschland

26.04.2018 | Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Weltrekord an der Uni Paderborn: Optische Datenübertragung mit 128 Gigabits pro Sekunde

26.04.2018 | Informationstechnologie

Multifunktionaler Mikroschwimmer transportiert Fracht und zerstört sich selbst

26.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Berner Mars-Kamera liefert erste farbige Bilder vom Mars

26.04.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics