Dermatologen + Maschinen: Besser zusammen? Teil 2

Egal wie sehr sich die Technologie verbessert, es gibt immer noch keinen Ersatz für regelmäßige Besuche bei einem Dermatologen. Einige Krebsvorstufen und Hautkrebs können anhand der Textur sowie der Erfahrung und Intuition eines Arztes identifiziert werden.

Die Diagnose von Hautkrebs ist ein visueller Prozess. Das geschulte Auge eines Dermatologen ist längst Stand der Technik. Technologische Fortschritte zeigen jedoch, dass digitale Tools eine vielversprechende Zukunft haben, um Ärzten zu helfen, frühere und genauere Hautkrebsdiagnosen zu stellen – und Patienten zu motivieren, eine aktivere Rolle in ihrer eigenen Pflege zu übernehmen. Im Teil 1, Wir haben uns Ganzkörperscanner angesehen. In Teil 2 sehen wir, wie sich die Technologie weiterentwickelt, um Hautkrebs in seinen frühesten und am besten heilbaren Stadien zu diagnostizieren. Teil 3 befasst sich mit virtuellen Besuchen und wie Sie Ihre wertvollen medizinischen Daten sichern können.

Von DanFerber

Seit Jahrzehnten träumen vorausschauende Dermatologen davon, Computer Vision und künstliche Intelligenz (KI) einzusetzen, um potenziell tödlichen Hautkrebs zu diagnostizieren und zu überwachen. Aber ebenso lange war die KI dieser Aufgabe nicht gewachsen. Computer „dachten“ einst auf eine routinemäßige, lineare Weise, „wie die einfachen, programmierbaren Systeme, die Sie immer noch in Ihrem Kühlschrank haben“, sagt Harald Kittler, MD, Professor für Dermatologie an der Medizinischen Universität Wien, dessen Forschung sich auf das Digitale konzentriert hat Dermatoskopie und pigmentierte Läsionen.

Aber ab etwa 2012 begannen Computer dank einer Lawine von Fortschritten (einige aus der Videospielbranche) komplexe Fähigkeiten zu beherrschen, die sie zuvor noch nie gemeistert hatten. Diese führten zu Durchbrüchen bei neuronalen Netzen – Computerprogrammen, die der Funktionsweise des menschlichen Gehirns nachempfunden sind. Heute lernen diese Netzwerke wie Kinder aus Erfahrungen. „Früher haben wir dem Computer gesagt, was er tun soll, aber es hat nicht so gut funktioniert, ihm Regeln zu geben“, sagt Dr. Allan C. Halpern, Leiter des Dermatologischen Dienstes am Memorial Sloan Kettering in New York City. „Jetzt trainieren wir KI so, wie wir Kinder trainieren.“

Während Kinder durch Versuch und Irrtum lernen, verbinden sich Neuronen im Gehirn miteinander, um Schaltkreise zu bilden. Schaltkreise, die richtige oder nützliche Antworten produzieren, werden gestärkt, während diejenigen, die zu falschen oder nicht hilfreichen Antworten führen, geschwächt werden. Während des Lernens wird unser Gehirn neu verdrahtet. Die neuronalen Netze von Maschinen, die auf diese Weise lernen, könnten sich ohne menschliche Hilfe selbst trainieren, indem sie Muster in realen Datensätzen erkennen. Während sie sich weiterentwickelt haben, sind sie schneller und besser geworden. Sie haben Weltklasse-Meister in komplexen Spielen wie dem abstrakten Brettspiel Go besiegt. Sie haben Stimmen erkannt und menschliche Sprache transkribiert. Und sie haben Computer Vision und menschliche Gesichtserkennung zuverlässig genug gemacht, um in der Strafverfolgung und sogar in Smartphones eingesetzt zu werden.

Ermutigt durch diese Fortschritte gründeten Dr. Halpern und ein Team von Mitarbeitern im Jahr 2015 ein Projekt namens International Skin Imaging Collaboration (ISIC) als weltweite Anstrengung zur Reduzierung der Melanommortalität durch den Einsatz digitaler Hautbildgebung auf neue Weise.

Die Welt herausfordern, bei der Melanomdiagnose zu helfen

Aufgabe Nummer eins für ISIC war es, einen großen öffentlichen Satz qualitätskontrollierter dermatoskopischer Bilder von Hautläsionen zusammenzustellen, die zum Trainieren von Menschen und Software verwendet werden konnten. Es war keine leichte Aufgabe. Unter dem Dach der International Society for Digital Imaging of the Skin hat Dr. Halpern führende Dermatologen angeworben, darunter Harald Kittler, MD, Professor für Dermatologie an der Medizinischen Universität Wien, dessen Forschung sich auf digitale Dermatoskopie und pigmentierte Läsionen konzentriert hat, as sowie andere in Australien, Spanien, Kolumbien und anderswo. Zusammen stellten sie mehr als 12,000 Nahaufnahmen von harmlosen Muttermalen und Melanomen zusammen, die bei klinischen Untersuchungen gesammelt worden waren. „Allein das Bildarchiv einzurichten und öffentlich zugänglich zu machen, war eine enorme Leistung“, sagt Dr. Halpern. Als nächstes hielten er und seine Kollegen Vorträge und hielten Workshops auf führenden medizinischen Bildgebungskonferenzen ab, um die Computerwissenschaftsgemeinschaft einzubeziehen. „Das war eine weitere große Herausforderung.“

Dann rief ISIC einen Wettbewerb ins Leben, der im Frühjahr 2016 startete. Sie forderten Informatiker weltweit auf, ISIC-Bilder zu verwenden, um Computermodelle zu entwickeln, die bei der Diagnose von Melanomen helfen könnten. Bis April traten 25 Teams von Informatikern bei der ISIC Challenge an. Jedes Team erstellte eine App und half ihr dann mit einem Trainingssatz von 900 Bildern beim „Lernen“. Nachdem die Apps trainiert wurden, bewerteten die konkurrierenden Teams sie auf einem separaten Testpanel mit 379 Bildern. Acht auf Hautkrebs spezialisierte Dermatologen analysierten dasselbe Testpanel. Die Computer-Vision-Apps erwiesen sich als genauer als einige, aber nicht alle Dermatologen.

Ermutigt wiederholten Dr. Halpern und seine Kollegen den Wettbewerb 2017 und erneut 2018 und machten die Herausforderung jedes Mal schwieriger. In der Informatikwelt breitete sich ein Konkurrenzfieber aus. Bis September 2018 nahmen 130 Teams von App-Entwicklern an der ISIC Challenge teil. Um nicht übertroffen zu werden, nahmen auch mehr als 500 Kliniker am Spiel teil. Die Algorithmen schnitten besser ab als je zuvor und übertrafen Kliniker in 96 Prozent der Fälle bei der Diagnose von Melanomen. Auch wenn diese Technologie landesweit noch nicht zur Hauptsendezeit in Arztpraxen kommt, „war es der Grundsatzbeweis, dass ein Computer Dermatologen definitiv bei der Diagnose ihrer Arbeit helfen kann“, sagt Dr. Halpern.

Mensch gegen Maschine?

Da sich digitale Bildgebung, Automatisierung und Maschinenintelligenz in rasender Geschwindigkeit verbessern, machen sich einige Dermatologen Sorgen darüber, wie sich dies auf sie und ihre Praktiken auswirken wird. „Sie fühlen sich bedroht, sollten es aber nicht“, sagt Dr. Kittler. Das Endspiel ist kein Kampf zwischen Mensch und Maschine, erklärt er. Stattdessen werden digitale Tools die Fähigkeit von Dermatologen verbessern, sich um ihre Patienten zu kümmern. Sie werden es Ärzten ermöglichen, einfacher eine Diagnose zu stellen, unnötige Eingriffe zu vermeiden und die Erfahrung zwischen Dermatologen und Patienten zu bereichern.

Unabhängig davon, ob die Dermatologie sie willkommen heißt oder nicht, kommen Veränderungen als Teil einer breiteren Innovationswelle, die über die Ärzteschaft hinwegfegt. „Die aktuellen Paradigmen der Gesundheitsversorgung befinden sich im Wandel, was sowohl eine Herausforderung als auch eine Chance darstellt“, sagt Dr. Halpern.

„Die Patienten erhalten mehr Informationen und können mithilfe von Bildern mit uns kommunizieren“, sagt er. Die Versorgung durch fortgeschrittene Praxisanbieter wie Krankenpfleger und Arzthelferinnen nimmt zu. Dies gilt auch für die Telemedermatologie, bei der es sich um eine Ferninteraktion mit Ihrem Arzt über Audio-, Bild- und Datenkommunikation handelt. Apothekenketten haben begonnen, Kliniken anzubieten und mit privaten Arztpraxen zu konkurrieren, ebenso wie Telemedizinunternehmen, die nicht an ein bestimmtes Gesundheitssystem angeschlossen sind.

Inzwischen sind wirtschaftliche Veränderungen im Gange, da kleine Gruppenanbieter in größere Gruppen oder große medizinische Systeme integriert werden, die ihrerseits von Risikokapitalgebern aufgekauft werden. All diese Veränderungen bedeuten, dass der Druck zunehmen wird, Technologie einzusetzen, um Kosten zu senken und Gewinne zu steigern.

Diese Veränderungen werden nicht schnell oder einfach eintreten, und der Berufsstand hat viel zu tun, sagt Dr. Halpern. „Wir sollten herausfinden, wie wir die digitale Bildgebung und mobile Technologie nutzen können, während sich die Medizin verändert, und die besten Wege finden, um den größtmöglichen Nutzen daraus zu ziehen. Wenn wir das optimal machen, sollten wir in der Lage sein, eine viel bessere Arbeit bei der Gesundheitsversorgung zu leisten. Wir sind ziemlich nah an einem Wendepunkt, an dem wir echte Veränderungen sehen werden.

Dan Ferber ist Journalist in der Nähe von New York City und ehemaliger Redakteur bei Entdecken Zeitschrift. Er schreibt über Wissenschaft, Medizin und andere Themen für nationale Publikationen.

*Dieser Artikel wurde erstmals in der Ausgabe 2019 von veröffentlicht Das Journal der Skin Cancer Foundation.