Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Röntgenkongress: Neuronales Netz blickt tief in die Lunge

04.05.2018

Ursprünglich war die Computertomographie (CT) ein Röntgenverfahren, das vor allem Informationen zur Anatomie der untersuchten Organe lieferte. Mit Hilfe von aufwändigen, computergestützten Analysemethoden können Radiologen heute aber sehr viel mehr aus den CT-Daten herauslesen. Eine Studie der Universitätsmedizin Mannheim zeigt, dass sich aus CT-Datensätzen der Lunge die Lungenfunktion mit guter Präzision abschätzen lässt.

„Wenn wir uns als Radiologen CT-Bilder ansehen, dann sehen wir helle und dunklere Areale und beurteilen das Organ anhand dieser Helligkeitsunterschiede“, sagt Joshua Gawlitza vom Institut für klinische Radiologie und Nuklearmedizin der Universitätsmedizin Mannheim.


Linke Seite: reguläres CT bei Verdacht auf COPD. Rechte Seite: darübergelegtes qCT. Die blauen Areale stellen die für die COPD typische, gefangene Luft dar („air trapping“).

Universitätsmedizin Mannheim


Joshua Gawlitza

DRG/Gawlitza

Auch Software-Programme, von denen sich Radiologen schon seit Längerem bei der Auswertung einer CT helfen lassen, werten in der Regel Dichteunterschiede auf CT-Aufnahmen aus und ermitteln in den jeweils interessierenden Regionen Durchschnittswerte.

Quantitative Computertomographie informiert über Belüftung der Lunge

Mit den umfangreichen Datensätzen moderner CT-Geräte lassen sich in Zeiten, in denen Computerkapazitäten kaum ein Problem mehr darstellen, aber auch ganz andere Auswertungen machen. Ein Beispiel ist die quantitative Computertomographie (qCT).

„Bei diesem Verfahren wertet die Software nicht nur durchschnittliche Dichtewerte aus, sondern analysiert jeden einzelnen dreidimensionalen Pixel oder ‚Voxel‘ separat und setzt sie miteinander in Verbindung“, erläutert Gawlitza.

In einem Organ wie der Lunge kann das hoch interessant sein: Dort wertet die qCT pro Lungenflügel mehr als zwei Millionen Voxel aus. Bei Patienten mit einer chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) zum Beispiel ist die Lunge nicht homogen belüftet. Es gibt vielmehr Areale, in denen die Luft beim Ausatmen „steckenbleibt“ und andere, die weitgehend normal arbeiten.

„Solche schlecht belüfteten Areale können wir mit der qCT erkennen“, so Gawlitza. Ein anderes Beispiel sind Verkalkungen der Herzkranzgefäße, die in der normalen CT ohne Quantifizierung lediglich als dichte Ablagerungen erscheinen. In der qCT dagegen kann der Aufbau der Kalk-Plaques sowie deren Volumen detailliert dargestellt und vor allem quantifiziert werden. Insbesondere für die individuelle Risikoabschätzung des Patienten ist dies relevant.

Neuronales Netz nutzt qCT-Parameter zur Berechnung der Lungenfunktion

Gawlitza und seine Kollegen von der Universitätsmedizin Mannheim berichten beim 99. Deutschen Röntgenkongress von einer klinischen Studie, in der sie bei 75 Patienten mit COPD untersucht haben, ob aus den sehr detaillierten Informationen, die die qCT liefert, nicht auch Rückschlüsse auf die Funktion der Lunge gezogen werden können. „Insbesondere in der klinischen Forschung kann es hilfreich sein, die Lungenfunktion auf Basis von CT-Daten zu ermitteln, zum Beispiel wenn bei einem Patienten zwar CT-Bilder, aber keine Lungenfunktionsdaten vorliegen“, erläutert Gawlitza.

Konkret haben die Mannheimer mehrere qCT-Parameter – darunter Lungenvolumen, mittlere Lungendichte und den Anteil der schlecht belüfteten Lungenareale – in ein neuronales Netzwerk gefüttert. Zum Einsatz kam das dafür in Mannheim eigens für die qCT-Auswertung der Lunge entwickelte Programm PrediCT. „Letztlich rechnet die Software die Lungenfunktion auf Basis unterschiedlicher Modelle durch und bildet einen Mittelwert. Den haben wir dann mit dem Goldstandard, einer Messung der Lungenfunktion mittels Bodyplethysmographie, verglichen“, so Gawlitza.

Genauigkeit wächst mit jedem Patienten

Die vorläufigen Ergebnisse, denen CT- und Bodyplethysmographie-Datensätze von 75 Patienten zugrunde liegen, können sich sehen lassen: Nur um etwa 10 Prozent weichen die von der Software berechneten Lungenfunktionsparameter wie FEV1/VC oder RV/TLC von jenen ab, die per Goldstandard-Methode gemessen wurden. Der besondere Charme an der Nutzung eines neuronalen Netzwerks besteht darin, dass die Genauigkeit der Abschätzung der Lungenfunktion im Laufe der Zeit zunimmt, weil die Software lernfähig ist: „Wir untersuchen derzeit pro Woche drei bis vier Patienten im Rahmen der Studie. Unsere Ergebnisse werden also noch deutlich besser werden“, so Gawlitza.

Auf Dauer, glaubt der Radiologe, könnte die Kombination aus qCT und selbstlernenden Algorithmen bei immer mehr Fragestellungen diagnostische Hilfestellung leisten. Für vielversprechend hält er unter anderem einen Einsatz bei der Durchblutungsmessung sowie in der Krebsmedizin bei der Abgrenzung von Tumorgewebe. Dass Software den Radiologen in naher Zukunft ersetzt, glaubt Gawlitza nicht: „Dank solcher IT-Lösungen können wir den behandelnden Ärzten genauere Informationen liefern. Gleichzeitig wird es immer wichtiger, dass diese Informationen richtig eingeordnet werden.“

Der Deutsche Röntgenkongress

Die Deutsche Röntgengesellschaft (DRG) ist eine der traditionsreichsten medizinischen Fachgesellschaften. Ihre Aufgabe ist die Förderung der Radiologie in der medizinischen Anwendung, in der Forschung und in der Lehre. Jährlich richtet die DRG den Deutschen Röntgenkongress (RöKo) aus. Er ist der größte deutschsprachige Kongress der medizinischen Bildgebung mit rund 7.000 Besuchern, die sich über neueste Forschungsergebnisse und deren Auswirkungen und Anwendungen in Klinik und Praxis informieren können. Der RöKo trägt außerdem den Anforderungen nach kontinuierlicher Fortbildung durch zahlreiche Workshops und Refresherkurse Rechnung.

Von 2016 bis 2020 findet der Kongress im Congress Center Leipzig (CCL) statt. Die Sachsenmetropole bildet dabei mit ihrer kulturellen Vielfalt, wirtschaftlichen Prosperität und einer über 500-jährigen Messetradition den idealen Rahmen für eine medizinische Fachdisziplin, die sich durch Modernität, Traditionsbewusstsein, Facettenreichtum und Innovationsfreude auszeichnet.

Der 99. Deutsche Röntgenkongress (9. bis 12. Mai 2018) steht unter dem Motto „Radiologie verbindet“ und fokussiert auf ausgewählte radiologische Schwerpunktthemen:
• Herz und Gefäße: Diagnostik und Intervention
• Neuroradiologie: Diagnostik und Intervention
• Digitale Kommunikation in der Radiologie.

http://www.roentgenkongress.de
#roeko2018

PRESSEKONTAKT
Deutsche Röntgengesellschaft e.V.
Pressestelle
Dr. Hans-Georg Stavginski | Nina Keil
Ernst-Reuter-Platz 10, 10587 Berlin
Fon: +49 (0)30 916 070 43 | 49 (0)30 916 070 25
keil@drg.de | stavginski@drg.de

www.drg.de 

Nina Keil | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Mikroskopie der Zukunft
22.05.2018 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Markerfreies Verfahren zur Schnelldiagnose von Krebs
22.05.2018 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

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

Das große Aufräumen nach dem Stress

25.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

APEX wirft einen Blick ins Herz der Finsternis

25.05.2018 | Physik Astronomie

Weltneuheit im Live-Chat erleben

25.05.2018 | Messenachrichten

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