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Wie Künstliche Intelligenz im Kampf gegen Krebs hilft

Brustkrebs ist die häufigste Krebserkrankung bei Frauen. KI fördert die Früherkennung, personalisierte Therapien und Forschungseffizienz. Initiativen wie Vara Healthcare und Cancer Scout nutzen KI zur Verbesserung von Diagnose und Behandlung.

Roger Basler de Roca

29. März 2024 — 7 min read

Wie Künstliche Intelligenz im Kampf gegen Krebs hilftWie Künstliche Intelligenz im Kampf gegen Krebs hilft

Krebs und und allen voran Brustkrebs ist weltweit die häufigste Krebserkrankung bei Frauen und auch in der Europäischen Union die am häufigsten diagnostizierte Krebsart bei Frauen. Auch in meinem sehr persönlichen Umfeld waren und sind (zu viele) Frauen davon betroffen. Heute darum ein paar Zahlen, Daten und Fakten zu Brustkrebs in Europa und weltweit und wie künstliche Intelligenz - KI - dabei helfen kann.

Zu den wissenschaftlich nachgewiesenen Risikofaktoren für Brustkrebs gehören neben zunehmendem Alter reproduktive und hormonelle Faktoren. Frauen, deren Menstruation früh einsetzt und/oder spät endet, haben ein höheres Risiko.

Von den veränderbaren Lebensstilfaktoren erhöhen vor allem die Einnahme von Hormonersatztherapie und mangelnde körperliche Aktivität das Brustkrebsrisiko.

Die Behandlung von Brustkrebs hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie dem Stadium der Erkrankung, dem Alter der Patientin und ihren persönlichen Vorlieben und uu den Behandlungsmethoden gehören brusterhaltende Operationen, Mastektomie (Entfernung der Brust), Strahlentherapie, Chemotherapie, Hormontherapie und zielgerichtete Therapie.

Und genau hier kann KI helfen. Denn eine internationale Studie ergab grosse Unterschiede bei der Behandlung von Brustkrebs. In einigen Ländern werden brusterhaltende Operationen bevorzugt, während in anderen Ländern eher Mastektomien durchgeführt werden.

Brustkrebs fordert jährlich mehr als 90'000 Opfer in Europa. Allein im Jahr 2013 starben 93'500 Menschen in der EU an Brustkrebs und weltweit sterben jährlich über 600'000 Frauen an Brustkrebs.

Und nur rund ein Drittel der Krebs-Todesfälle ist nach Schätzungen der WHO auf Tabakkonsum, Übergewicht, geringen Obst- und Gemüsekonsum, mangelnde körperliche Aktivität und Alkoholkonsum zurückzuführen. Das heisst, 2/3 entstehen anders.

Ein unermüdlicher Kampf von Technologie gegen Krankheit

Künstliche Intelligenz (KI) hat genau hier in der Medizin, insbesondere in der Krebsvorsorge und -behandlung, erhebliche Fortschritte gemacht. Hier sind einige der neuesten Entwicklungen in diesem Bereich:

Brustkrebsfrüherkennung: KI kann das Brustkrebsrisiko vorhersagen, lange bevor sich ein Tumor bildet. Forscherteams und Start-ups wie Vara Healthcare setzen auf KI, um die Brustkrebsfrüherkennung zu verbessern. Diese Technologie hat das Potenzial, die Heilungschancen von Brustkrebs erheblich zu erhöhen, da die Überlebensrate bei rechtzeitiger Entdeckung sehr hoch ist.

KI gegen Krebs: Biontech, ein bekanntes Biotechnologieunternehmen, nutzt KI, um neue Wege in der Krebsbehandlung zu erforschen. Die Zuversicht in diese Technologie stützt sich auf Therapiefortschritte, die früher undenkbar waren.

Früherkennung von Bauchspeicheldrüsenkrebs: Mayo Clinic hat einen KI-Algorithmus entwickelt, der bei der Früherkennung von Bauchspeicheldrüsenkrebs hilft. Dieser Algorithmus kann kleine, sonst schwer zu erkennende Tumore identifizieren und hat das Potenzial, die Heilungschancen von Bauchspeicheldrüsenkrebs erheblich zu verbessern.

Personalisierte Krebstherapie: Das Projekt Cancer Scout verwendet KI, um die molekulare Testung von Tumoren zu verbessern. Dies ermöglicht eine personalisierte Krebstherapie, die auf den spezifischen Veränderungen des individuellen Tumors abzielt.

KI in der Pathologie: In der Pathologie hat die KI grosse Fortschritte bei der Krebsdiagnose gemacht. KI-Algorithmen können grosse Mengen digitaler Bilder analysieren, um Muster und Anomalien zu erkennen, die für menschliche Pathologen möglicherweise nur schwer zu entdecken sind. Ein Beispiel ist die Vorhersage von Metastasen bei Brustkrebs und die Prostatakrebsdiagnose.

KI-assistierte Screenings: KI kann auch als zusätzlicher Leser in Screenings eingesetzt werden, um die Früherkennung von Krebs zu verbessern. Eine Studie zeigte, dass die Implementierung eines KI-assistierten Zusatzleseprozesses die Früherkennung von Brustkrebs verbessern und die Anzahl der unnötigen Rückrufe minimieren konnte.

Durch die Analyse grosser Datenmengen und die Identifizierung von Mustern, die für Menschen schwer zu erkennen sind, kann KI dazu beitragen, Krebs früher zu erkennen und personalisierte Behandlungen zu entwickeln.

Mayo Clinic, Biontech und Cancer Scout

Die Mayo Clinic und Biontech sind zwei führende Krebsforschungsunternehmen, die künstliche Intelligenz (KI) einsetzen, um die Erkennung, Diagnose und Behandlung der Krankheit zu verbessern.

Die Mayo Clinic hat eine neue Klasse von KI-Algorithmen entwickelt, die sogenannte hypothesengesteuerte KI, die einen innovativen Weg bietet, grosse Datensätze zu nutzen, um die zugrunde liegenden Ursachen von Krebs aufzudecken und eine personalisierte Medizin zu entwickeln. Laut Dr. Hu Li, einem Systembiologie- und KI-Forscher an der Mayo Clinic, hat diese neue Klasse von KI das Potenzial, Informationen zu enthüllen, die bei herkömmlicher KI übersehen werden.

Hypothesengesteuerte KI ermöglicht es Forschern, ihr wissenschaftliches Wissen und ihre Hypothesen in die Entwicklung von Algorithmen einfliessen zu lassen, was die Flexibilität von KI-Methoden und ihre Anwendung in Bereichen, die eine Wissensentdeckung erfordern, wie z. B. die Medizin, erhöht.

Und Biontech setzt KI ein, um seine Krebsforschung zu beschleunigen. Das Unternehmen entwickelt derzeit rund 30 neue Krebstherapien und verlässt sich stark auf KI, um grosse Datensätze zu analysieren und neue Therapieansätze zu identifizieren. Ugur Sahin, CEO von Biontech, sieht in der KI ein grosses Potenzial, um Krebs langfristig zu kontrollieren oder sogar zu heilen. Laut Sahin kann KI dabei helfen, bestimmte genetische Mutationen in Krebszellen zu identifizieren und personalisierte Therapien zu entwickeln, die auf diese Mutationen abzielen.

Und schlussendlich das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt "Cancer Scout" entwickelt eine "digitale Biopsie", bei der KI eingesetzt wird, um molekulare Veränderungen in Tumoren zu erkennen. Das Hauptziel des Projekts ist die Erforschung des Einsatzes von KI zur Verbesserung der Krebserkennung und -behandlung. Das Projekt ist mit fast 10 Millionen Euro dotiert und soll es ermöglichen, Tumore gezielter und in viel kürzerer Zeit zu behandeln, als es derzeit möglich ist.

Auch ein Zuger Unternehmen im Kampf gegen Brustkrebs mit KI

Zu den Pionieren im Bereich KI gegen Brustkrebs gehört auch das Unternehmen Vara gegründet von Jonas Muff . Vara ist ein Unternehmen, das eine von KI unterstützte Softwareplattform für Brustkrebs-Screenings entwickelt hat.

Die Plattform wurde in Zusammenarbeit mit Screening-Radiologen im Rahmen des deutschen Mammographie-Screening-Programms entwickelt und soll viele der Herausforderungen bei der Brustkrebsfrüherkennung mildern.

Das Unternehmen arbeitet eng mit renommierten Praktikern wie Dr. med. Thilo Töllner zusammen, um seine Technologie zu entwickeln, die nun fast jeder zweiten Frau in Deutschland zugutekommt und dazu beiträgt, Brustkrebs in seinem frühesten, am besten behandelbaren Stadium zu erkennen. Vara nutzt dabei künstliche Intelligenz, um die Früherkennung neu zu definieren.

Es gibt mehrere Unternehmen, die wie Vara mit KI in diesen Bereichen tätig sind. Dazu gehören (nach eigenen Recherche) Clarify, CureMetrix und VoxelCloud, Holmusk, nference, COTA, Syapse, Owkin, Mendel.ai, Zephyr AI, Mango Sciences, SignalPath und Aetion.

Vara hat eine Publikation mit dem Titel "Can an AI-based decision referral approach improve the overall sensitivity of a breast cancer screening program?" veröffentlicht, die von Stefan Bunk et al. verfasst wurde.

Im März 2022 hat Vara die strenge Zertifizierung nach der europäischen Medizinprodukterichtlinie (MDR) erhalten und seine AI-gestützte Brustkrebsvorsorge nach Griechenland gebracht, indem es eine Partnerschaft mit MITERA eingegangen ist. Im selben Monat hat Vara auch seine erste internationale Brustscreening-Einheit in Mexiko in Zusammenarbeit mit Mamotest gestartet.

Auch Baden-Würtemberg im Kampf mit KI gegen Krebs

Das Krebsregister Baden-Württemberg hat Daten zum Thema "Künstliche Intelligenz in der Krebsforschung" veröffentlicht. Laut einer Pressemitteilung wird Künstliche Intelligenz (KI) die Krebsforschung revolutionieren. KI kann auch hier grosse Datenmengen analysieren und Muster erkennen, die für Menschen schwer zu identifizieren sind. Dies ermöglicht es Forscher:Innen, Krebs früher zu erkennen und personalisierte Behandlungen zu entwickeln und die KI-gestützte Krebsforschung hat das Potenzial, die Heilungschancen von Krebspatienten erheblich zu verbessern.

Die "KI-Champions Baden-Württemberg 2023" sind eine Auszeichnung, die vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) vergeben wurde, um herausragende Leistungen von Forschern und Entwicklern zu würdigen, die KI in der Onkologie einsetzen. Die Auszeichnung wurde am 22. Juni 2023 in Stuttgart zum vierten Mal von Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut, Ministerin für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus, verliehen.

Zu den Preisträgerinnen und Preisträgern des Jahres 2023 gehört die Nachwuchsgruppe "Digitale Biomarker für die Onkologie" des DKFZ in Heidelberg. Diese Gruppe hat eine Methode entwickelt, die auf interpretierbaren KI-Modellen basiert, um Biomarker für die Krebsdiagnose und -prognose zu identifizieren.

Ein weiteres Projekt, das im Zusammenhang mit den KI-Champions Baden-Württemberg 2023 steht, ist "Validierte Diagnostik mit Künstlicher Intelligenz". Im Rahmen dieses Projekts erhalten endoskopische Praxen und Krankenhäuser in Baden-Württemberg Zugang zu KI-basierter Vorsorgekoloskopie und entwickeln diese weiter. Das Ziel des Projekts ist es, die Krankenversorgung bei Prostata- und Brustkrebs durch validierte Diagnostik und künstliche Intelligenz zu verbessern.

Das Projekt ist Teil der Initiative "KI-Champions Baden-Württemberg", die darauf abzielt, innovative KI-Lösungen aus dem Südwesten Deutschlands zu fördern und zu unterstützen. Die Initiative wird vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg geleitet und vom Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und dem CyberForum e.V. unterstützt.

Die validierte Diagnostik mit KI hat das Potenzial, die Krankenversorgung bei Krebs zu verbessern und die Diagnose und Behandlung von Krebs zu revolutionieren.

Bei Fragen? #fragRoger

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Disclaimer: dieser Artikel wurde mit PerplexityPro und Google Gemini recherchiert, mit Deepl Write verbessert und stellenweise mit Claude3 Opus zusammen gefasst und vereinfacht. Das Bild stammt von IdeogramAi.

Quellen:

[...] https://www.krebsinformationsdienst.de/tumorarten/brustkrebs/risiko-vorbeugen.php

[...] https://www.usz.ch/kuenstliche-intelligenz-zur-entdeckung-von-brustkrebs/

[...] https://www.europadonna.org/pdf/shortguide-EG-German.pdf

[...] https://www.who.int/europe/de/news/item/20-10-2021-alcohol-is-one-of-the-biggest-risk-factors-for-breast-cancer

[...] https://pink-brustkrebs.de/brustkrebs/ursachen/

[...] https://www.krebsgesellschaft.de/onko-internetportal/basis-informationen-krebs/krebsarten/brustkrebs/therapie/molekularbiologische-therapie.html

[...] https://www.krebsdaten.de/Krebs/DE/Content/Krebsarten/Brustkrebs/brustkrebs_node.html

[...] https://www.krebshilfe.net/information/krebs-krebs-risiko/europaeischer-kodex-gegen-krebs

[...] https://www.dkfz.de/de/aktuelles/KI-Champions-Baden-Wuerttemberg-2023-ausgezeichnet.html

[...] https://www.forum-gesundheitsstandort-bw.de/themen/diagnostik/validierte-diagnostik-mit-kuenstlicher-intelligenz

[...] https://www.baden-wuerttemberg.de/de/service/presse/pressemitteilung/pid/ki-champions-baden-wuerttemberg-2023-ausgezeichnet