Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Spezielle Computergraphik im Kampf gegen den Krebs

nächste Meldung

Forscher der Universität Rostock, der Technischen Universität Graz, der Universität Linz und der Harvard Medical School sind mit einer speziellen Software bisher unentdeckten Subtypen von Krebs auf der Spur.

„Erste Ergebnisse werden derzeit noch überprüft“, erklärt Dr. Hans-Jörg Schulz vom Lehrstuhl für Computergraphik der Universität Rostock. Der 33-jährige Wissenschaftler weiß nur zu gut, dass Naturwissenschaftler, Mediziner oder Ingenieure heutzutage unter der Last einer immer größer werdenden Datenflut ächzen. Abhilfe soll die Visualisierung schaffen.

„Es werden spezialisierte Verfahren der Computergraphik eingesetzt, um auch dem Krebs weiter den Schrecken zu nehmen“, sagt Schulz. Er ist überzeugt, dass schon sehr bald ganz neue Erkenntnisse über Krebserkrankungen und ihre Ursachen gewonnen werden.

Wie das funktioniert? „Man nimmt die unterschiedlichen Daten von einem Krebstyp und zerlegt sie einzeln“, beschreibt Dr. Schulz das Verfahren. Betrachtet werden dabei unter anderem Erbgut, Überlebensdauer der Patienten und weitere biomedizinische Parameter. „Durch die Zerlegung erkennt man, wo Patientendaten sich ähneln und somit Subtypen formen“, erläutert Schulz.

In einer Computergrafik ist dann ein Band zu sehen, das alle Daten verbindet. Damit kann die Zerlegung der Patientendaten von einem Krebstyp interaktiv nachvollzogen und justiert werden. „Diese Methode ermöglicht ganz neue Erkenntnisse“, ist der Softwarespezialist überzeugt. „Es gibt beispielsweise nicht den einen Brustkrebs oder Hodenkrebs. Ein Krebs, der lokal auftritt, kann durch verschiedene Mutationen verschiedene Ursachen haben“. Die Herausforderung: Die Medikation muss entsprechend angepasst werden, denn die Behandlung wirkt nicht bei jedem Subtyp gleich. Doch diese Subtypen der Krebserkrankungen sind oft noch wissenschaftliches Neuland, weil die Datenbasis fehlt. Hier schließt sich der Kreis.

In den USA läuft dazu ein großes Forschungsprojekt. Für 20 verschiedene Krebstypen wird für je mindestens 500 Patienten alles an Daten erhoben, was abrufbar ist. Diese Daten können mit einer speziellen Software der TU Graz und der Universität Linz geladen werden, in der auch die Visualisierungsideen der Kollegen vom Lehrstuhl für Computergraphik in Rostock stecken. Diese ermöglicht dann die Analyse der Daten, bei der die Subtypen des einzelnen Krebses ausfindig gemacht werden können. Weil in den Daten auch die klinischen Langzeituntersuchungen abgebildet sind, lassen sich Ursachen für das Entstehen des Krebses finden. „Und man kann mit Medikamenten perspektivisch sehr gezielt gegensteuern“, so Schulz.

Professor Marc Streit von der Universität Linz würdigt die Forschung von Hans-Jörg Schulz: „Die Ideen unseres Rostocker Kollegen zur gleichzeitigen graphischen Darstellung unterschiedlicher Datensätze in dafür maßgeschneiderten Diagrammen stellen einen wesentlichen Beitrag zum Forschungsprojekt dar. Auch für unsere zukünftigen Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet spielt das Rostocker Visualisierungs Know-How eine wichtige Rolle und ist bereits in einen ersten gemeinsamen Forschungsantrag eingeflossen.“

Ingrid Rieck | Universität Rostock
Weitere Informationen:
http://www.uni-rostock.de

nächste Meldung

Im Focus: Das 136 Millionen Atom-Modell: Wissenschaftler simulieren Photosynthese

Die Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie ist für das Leben unerlässlich. In einer der größten Simulationen eines Biosystems weltweit haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diesen komplexen Prozess an einem Bestandteil eines Bakteriums nachgeahmt – am Computer, Atom um Atom. Die Arbeit, die jetzt in der renommierten Fachzeitschrift „Cell“ veröffentlicht wurde, ist ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis der Photosynthese in einigen biologischen Strukturen. An der internationalen Forschungskooperation unter Leitung der University of Illinois war auch ein Team der Jacobs University Bremen beteiligt.

Das Projekt geht zurück auf eine Initiative des inzwischen verstorbenen, deutsch-US-amerikanischen Physikprofessors Klaus Schulten von der University of...

Im Focus: Developing a digital twin

University of Texas and MIT researchers create virtual UAVs that can predict vehicle health, enable autonomous decision-making

In the not too distant future, we can expect to see our skies filled with unmanned aerial vehicles (UAVs) delivering packages, maybe even people, from location...

Im Focus: Freiformflächen bis zu 80 Prozent schneller schlichten: Neue Werkzeuge und Algorithmen für die Fräsbearbeitung

Beim Schlichtfräsen komplexer Freiformflächen können Kreissegment- oder Tonnenfräswerkzeuge jetzt ihre Vorteile gegenüber herkömmlichen Werkzeugen mit Kugelkopf besser ausspielen: Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen entwickelte im Forschungsprojekt »FlexiMILL« gemeinsam mit vier Industriepartnern passende flexible Bearbeitungsstrategien und implementierte diese in eine CAM-Software. Auf diese Weise lassen sich große frei geformte Oberflächen nun bis zu 80 Prozent schneller bearbeiten.

Ziel im Projekt »FlexiMILL« war es, für die Bearbeitung mit Tonnenfräswerkzeugen nicht nur neue, verbesserte Werkzeuggeometrien zu entwickeln, sondern auch...

Im Focus: Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

Durch Untersuchungen struktureller Veränderungen während der Synthese von Kathodenmaterialen für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Akkus haben Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und kooperierender Einrichtungen neue und wesentliche Erkenntnisse über Degradationsmechanismen gewonnen. Diese könnten zur Entwicklung von Akkus mit deutlich erhöhter Kapazität beitragen, die etwa bei Elektrofahrzeugen eine größere Reichweite möglich machen. Über die Ergebnisse berichtet das Team in der Zeitschrift Nature Communications. (DOI 10.1038/s41467-019-13240-z)

Ein Durchbruch der Elektromobilität wird bislang unter anderem durch ungenügende Reichweiten der Fahrzeuge behindert. Helfen könnten Lithium-Ionen-Akkus mit...

Im Focus: Neue Klimadaten dank kompaktem Alexandritlaser

Höhere Atmosphärenschichten werden für Klimaforscher immer interessanter. Bereiche oberhalb von 40 km sind allerdings nur mit Höhenforschungsraketen direkt zugänglich. Ein LIDAR-System (Light Detection and Ranging) mit einem diodengepumpten Alexandritlaser schafft jetzt neue Möglichkeiten. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik (IAP) und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT entwickeln ein System, das leicht zu transportieren ist und autark arbeitet. Damit kann in Zukunft ein LIDAR-Netzwerk kontinuierlich und weiträumig Daten aus der Atmosphäre liefern.

Der Klimawandel ist in diesen Tagen ein heißes Thema. Eine wichtige wissenschaftliche Grundlage zum Verständnis der Phänomene sind valide Modelle zur...