Google und das US-Verteidigungsministerium entwickeln ein KI-gestütztes Mikroskop, um Ärzten bei der Krebserkennung zu helfen

Das US-Verteidigungsministerium hat sich mit Google zusammengetan, um ein KI-gestütztes Mikroskop zu entwickeln, das Ärzten bei der Erkennung von Krebs helfen könnte. Das sogenannte Augmented-Reality-Mikroskop kostet normalerweise zwischen 90.000 und 100.000 US-Dollar. Experten glauben, dass die Augmented-Reality-Mikroskopie dazu beitragen wird, Ärzte in kleinen Laboren bei Arbeitskräftemangel und zunehmender Arbeitsbelastung zu unterstützen.

In seinem Büro im Seattle VA Hospital hatte Dr. Nadeem Zafar einen Streit zu klären.

Zafar ist Pathologe, ein Arzt, der klinische Tests an Körperflüssigkeiten und Gewebe durchführt, um Krankheiten wie Krebs zu diagnostizieren. Es ist ein Beruf, der oft im Verborgenen arbeitet, aber eine wichtige Säule der Gesundheitsversorgung darstellt.

Ende letzten Jahres konsultierten Zafars Kollegen ihn wegen eines Prostatakrebsfalls. Der Patient hatte eindeutig Krebs, aber die beiden Ärzte waren sich über den Schweregrad nicht einig. Zafar glaubt, dass der Krebs aggressiver ist als der seiner Kollegen.

Zafar wandte sich seinem Mikroskop zu – einem klassischen Lieblingswerkzeug in der Pathologie, auf das sich Ärzte verlassen, um Diagnosen zu stellen. Aber dieses Gerät ist kein gewöhnliches Mikroskop. Es handelt sich um ein Mikroskop für künstliche Intelligenz, das gemeinsam von Google und dem US-Verteidigungsministerium entwickelt wurde.

Das Paar benutzte das Spezialmikroskop, um den Fall zu untersuchen, und Zafar hatte Recht. Innerhalb von Sekunden lokalisierte die KI genau die Stelle des Tumors, die Zafar für aggressiver hielt. Nachdem die Maschine seine Argumentation bestätigt hatte, sagte Zafar, seine Kollegen seien überzeugt.

„Er hatte ein Lächeln im Gesicht und stimmte zu. Das ist das Schöne an dieser Technologie, sie ist wie eine Art Schiedsrichter“, sagte Zafar gegenüber CNBC.

Dieses auf künstlicher Intelligenz basierende Tool heißt Augmented Reality Microscope (ARM) und Google und das Verteidigungsministerium arbeiten seit Jahren im Stillen daran. Die Technologie befindet sich noch in einem frühen Stadium und wird noch nicht aktiv zur Diagnose von Patienten eingesetzt. Vorläufige Studien sind jedoch vielversprechend und Beamte sagen, sie könnte sich als nützliches Werkzeug für Pathologen erweisen, die keinen einfachen Zugang zu Zweitmeinungen haben.

Mitre ist eine gemeinnützige Organisation, die mit Regierungsbehörden zusammenarbeitet, um große Technologieprobleme zu lösen. Dort arbeiten Forscher mit ARM zusammen, um Schwachstellen zu identifizieren, die klinischen Pathologen Probleme bereiten könnten.

Auf den ersten Blick ähnelt das ARM einem Mikroskop in einem Biologieunterricht an einer Oberstufe. Das Gerät ist beige und verfügt über ein großes Okular und eine Ablage zur Untersuchung herkömmlicher Glasobjektträger, ist aber auch mit einem quadratischen Computerturm verbunden, der das KI-Modell beherbergt.

Wenn ein Objektträger vorbereitet und unter einem Mikroskop montiert wird, kann die KI den Ort des Krebses bestimmen. Der Pathologe kann diese hellgrüne Linie durch das Okular und auf einem separaten Monitor sehen. Die KI kann auch den Schweregrad des Krebses anzeigen und auf dem Display eine Schwarz-Weiß-Heatmap erstellen, die die Grenzen des Krebses in Pixeln zeigt.

Da die KI direkt in das Sichtfeld des Mikroskops eingeblendet wird, unterbricht sie nicht den etablierten Arbeitsablauf des Pathologen, sagte Patrick Minot, leitender Ingenieur für autonome Systeme bei Mitre.

Diese praktische Funktionalität ist eine bewusste Designentscheidung. Pathologen hatten in den letzten Jahren wie viele andere Bereiche des Gesundheitswesens mit Personalmangel zu kämpfen. Doch mit zunehmender Alterung der Bevölkerung nimmt die Arbeitsbelastung der Pathologen weiter zu.

Dies ist eine gefährliche Kombination für den Pathologieberuf. Wenn die Arbeitsbelastung eines Pathologen überlastet ist und etwas übersehen wird, kann das schwerwiegende Folgen für den Patienten haben.

Einige Institutionen haben versucht, die Arbeitsabläufe von Pathologen zu digitalisieren, um die Effizienz zu steigern, doch die digitale Pathologie bringt ihre eigenen Herausforderungen mit sich. Die Digitalisierung eines einzelnen Dias kann mehr als ein Gigabyte Speicherplatz erfordern, sodass die Infrastruktur und die Kosten, die mit einer umfangreichen Datenerfassung verbunden sind, schnell in die Höhe schnellen können. Für viele kleine Gesundheitssysteme lohnt sich die Digitalisierung noch nicht.

ARM ist nicht dazu gedacht, digitale Pathologiesysteme zu ersetzen, aber Minot sagt, es könnte medizinischen Einrichtungen dabei helfen, den Bedarf an solchen Systemen zu umgehen. Ein Pathologe könnte sich beispielsweise dafür entscheiden, die Software von ARM zu verwenden, um Screenshots von Objektträgern zu erstellen, deren Speicherung weitaus weniger kosten würde.

ARM kann dafür sorgen, dass physikalische Mikroskope und nicht nur Computer ein integraler Bestandteil der Arbeitsprozesse von Pathologen bleiben.