M.A. Dirk de Pol, aktualisiert am 24. März 2024, Lesezeit: 8 Minuten

Brustkrebs ist für Frauen weltweit ein großes Gesundheitsproblem. Nach Angaben der American Cancer Society erkranken etwa 13% der Frauen in den Vereinigten Staaten im Laufe ihres Lebens an invasivem Brustkrebs, wobei 3% der Frauen der Krankheit erliegen. Die Früherkennung spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Überlebensraten, weshalb das Mammographie-Screening allgemein empfohlen wird. Die genaue Vorhersage, welche Frauen ein höheres Risiko haben, an Brustkrebs zu erkranken, bleibt jedoch eine Herausforderung.

Die Rolle der künstliche Intelligenz in der Bildgebung

In den letzten Jahren hat sich die künstliche Intelligenz (KI) als leistungsfähiges Instrument im Bereich der medizinischen Bildgebung erwiesen. Forscher haben das Potenzial von KI-Algorithmen zur Analyse von Mammogrammen und zur Unterstützung bei der Vorhersage des Brustkrebsrisikos erforscht. Eine kürzlich in Radiology, einer Zeitschrift der Radiological Society of North America (RSNA), veröffentlichte Studie stellt ein neues, interpretierbares KI-Modell vor, das das 5-Jahres-Brustkrebsrisiko von Mammogrammen mit vielversprechender Genauigkeit vorhersagen kann.

Die Bedeutung von Brustkrebsvorsorgeuntersuchungen

Brustkrebs ist weltweit die häufigste Krebsart bei Frauen, und die Früherkennung ist der Schlüssel zu einer erfolgreichen Behandlung. Die Mammografie, ein bildgebendes Verfahren mit niedriger Röntgendosis, ist der Goldstandard für die Brustkrebsvorsorge. Mit ihr können Brustanomalien wie Tumore oder Mikroverkalkungen erkannt werden, bevor sie sich klinisch bemerkbar machen.

Regelmäßige Mammographien können das Risiko, an Brustkrebs zu sterben, erheblich verringern, da Tumore in einem frühen Stadium entdeckt werden, in dem sie besser behandelbar sind. Allerdings ist die Mammografie nicht narrensicher. Falsch-positive Ergebnisse können zu unnötigen Ängsten und invasiven Folgeuntersuchungen führen, während falsch-negative Ergebnisse ein falsches Gefühl der Sicherheit vermitteln können. Die Verbesserung der Genauigkeit der Vorhersage des Brustkrebsrisikos ist von entscheidender Bedeutung, um den Screening-Prozess zu optimieren und sicherzustellen, dass die Frauen die richtige Behandlung erhalten.

Die von Forschern der Duke University in Durham, North Carolina, durchgeführte Studie stellt ein interpretierbares KI-Modell namens AsymMirai vor. Im Gegensatz zu früheren KI-Modellen bietet AsymMirai Einblicke in seinen Denkprozess, wodurch es für Radiologen transparenter und verständlicher wird. Diese Interpretierbarkeit ist entscheidend für das Vertrauen in KI-Algorithmen, die in der medizinischen Entscheidungsfindung eingesetzt werden.

Mirai, der Vorgänger von AsymMirai, ist ein komplexes neuronales Netz, das sich bei der Vorhersage des Brustkrebsrisikos als vielversprechend erwiesen hat. Sein Denkprozess blieb jedoch ein Rätsel, was seine klinische Anwendung einschränkte. AsymMirai hingegen vereinfacht die Architektur des neuronalen Netzes und enthält ein Modul namens lokale bilaterale Unähnlichkeit. Dieses Modul analysiert die Gewebeunterschiede zwischen der linken und der rechten Brust und macht sich dabei das Konzept der Brustasymmetrie zunutze.

Die Rolle der Brustasymmetrie

Unter Brustasymmetrie versteht man die natürlichen Unterschiede in Größe, Form oder Position zwischen der linken und der rechten Brust einer Frau. Während die Brustasymmetrie in der Vergangenheit zur Erkennung von Krebs verwendet wurde, entdeckten die Forscher, dass Mirai diese Unterschiede auch zur Vorhersage des Brustkrebsrisikos nutzte. Diese Erkenntnis führte zur Entwicklung von AsymMirai, das sich auf den Vergleich der Gewebemerkmale zwischen der linken und der rechten Brust konzentriert, um Vorhersagen zu treffen.

Durch die Einbeziehung der Brustasymmetrie in das KI-Modell waren die Forscher in der Lage, ein einfacheres und besser interpretierbares Netzwerk zu entwickeln. AsymMirai analysiert lokalisierte Unterschiede zwischen linkem und rechtem Brustgewebe und ermöglicht so eine genaue Vorhersage des Brustkrebsrisikos innerhalb eines Zeitraums von 1 bis 5 Jahren. Dieser Durchbruch hat das Potenzial, die Bewertung des Brustkrebsrisikos zu revolutionieren und die Effektivität des Mammographie-Screenings zu verbessern.

Um die Leistung von AsymMirai zu validieren, verglichen die Forscher seine Vorhersagen mit denen von Mirai anhand eines Datensatzes von 210.067 Mammogrammen von 81.824 Patienten. Die Ergebnisse waren vielversprechend: AsymMirai schnitt bei der Vorhersage des 1- bis 5-Jahres-Brustkrebsrisikos fast genauso gut ab wie Mirai. Dies zeigt, dass das vereinfachte und interpretierbare KI-Modell eine brauchbare Alternative zu den komplexeren Black-Box-Modellen darstellt.

Darüber hinaus unterstreicht die Studie die klinische Bedeutung der Brustasymmetrie als potenziellen bildgebenden Marker für das Brustkrebsrisiko. Die Fähigkeit von AsymMirai, diesen Marker zu nutzen und genaue Risikovorhersagen zu liefern, unterstreicht sein Potenzial als ergänzendes Instrument für Radiologen bei der Diagnose und Vorhersage von Brustkrebs. Die Forscher glauben, dass die einfache Interpretierbarkeit von AsymMirai die Häufigkeit von Mammographie-Screenings in Zukunft beeinflussen könnte.

Implikationen für die Brustkrebsfrüherkennung

Die Entwicklung eines interpretierbaren KI-Modells wie AsymMirai hat erhebliche Auswirkungen auf die Brustkrebsvorsorge. Durch die genaue Vorhersage des Brustkrebsrisikos auf der Grundlage lokalisierter Unterschiede zwischen linkem und rechtem Brustgewebe kann AsymMirai Radiologen dabei helfen, fundierte Entscheidungen zu treffen und geeignete Screening-Intervalle zu empfehlen. Dieser personalisierte Ansatz für das Brustkrebs-Screening kann die Ressourcen optimieren und sicherstellen, dass Frauen mit erhöhtem Risiko die notwendige Behandlung erhalten.

Es ist jedoch wichtig, darauf hinzuweisen, dass AsymMirai nicht dazu gedacht ist, das Mammographie-Screening oder das Fachwissen von Radiologen zu ersetzen. Vielmehr dient es als ergänzendes Instrument, das die Genauigkeit der Risikovorhersage verbessern und die klinische Entscheidungsfindung unterstützen kann. Die Interpretierbarkeit von AsymMirai ermöglicht es Radiologen, die Gründe für die Vorhersagen zu verstehen, wodurch das Vertrauen gefördert und die Zusammenarbeit zwischen KI-Algorithmen und menschlichen Experten erleichtert wird.

Neue Behandlung bei großen Tumoren

Eine Operation ist zwar häufig die erste Behandlungsmöglichkeit, doch nicht alle Patientinnen sind für einen chirurgischen Eingriff geeignet. Für diese Patientinnen sind alternative Behandlungsmöglichkeiten von entscheidender Bedeutung, um ihre Krankheit wirksam zu behandeln. Eine solche Alternative ist die Kryoablation, eine minimalinvasive Technik, die sich bei der Behandlung von Brustkrebspatientinnen mit großen Tumoren als vielversprechend erweist.

Die Kryoablation ist ein Verfahren, bei dem Krebstumore durch extreme Kälte eingefroren und zerstört werden. Die Kryoablation ist eine minimal-invasive Behandlungsmethode, die für Patienten, die für eine chirurgische Entfernung ihrer Tumore nicht in Frage kommen, eine Alternative zur Operation darstellt. Das Verfahren nutzt bildgebende Verfahren wie Ultraschall oder Computertomografie (CT), um die Tumore genau zu lokalisieren. Sobald die Tumore identifiziert sind, werden kleine nadelartige Sonden in die Brust eingeführt, die eine Eiskugel erzeugen, die den Tumor umgibt und die Krebszellen effektiv abtötet.

Die Effektivität der Kryoablation bei großen Tumoren

Jüngste Forschungsergebnisse, die auf der wissenschaftlichen Jahrestagung der Society of Interventional Radiology vorgestellt wurden, haben gezeigt, dass die Kryoablation eine wirksame Behandlungsoption für Brustkrebspatientinnen mit großen Tumoren sein kann. An der Studie nahmen 60 Patientinnen teil, die für eine Operation nicht in Frage kamen oder eine Operation aus verschiedenen Gründen ablehnten, z. B. wegen ihres Alters, Herzproblemen, Bluthochdruck oder weil sie sich wegen einer anderen Krebserkrankung einer Chemotherapie unterzogen. Die Tumorgröße reichte von 0,3 bis 9 cm, mit einer durchschnittlichen Größe von 2,5 cm.

Die Ergebnisse der Studie waren vielversprechend: Nach einer Nachbeobachtungszeit von 16 Monaten lag die Rezidivrate bei nur 10 %. Dies deutet darauf hin, dass die Kryoablation in Kombination mit einer Hormontherapie und Bestrahlung einen erheblichen Teil des Tumors wirksam zerstören kann. In Fällen, in denen die Tumoren wachsen, kann die Kryoablation wiederholt werden, um ihr Wachstum zu kontrollieren. Dies gibt Brustkrebspatientinnen, die für eine Operation nicht in Frage kommen, Hoffnung auf einen alternativen Behandlungsweg.

Vorteile der Kryoablation

Die Kryoablation bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen chirurgischen Eingriffen zur Behandlung von Brustkrebs. Erstens handelt es sich um ein minimalinvasives Verfahren, was bedeutet, dass kleinere Schnitte erforderlich sind und weniger Narbenbildung entsteht. Dies kann das kosmetische Ergebnis für die Patientinnen erheblich verbessern und ihre Lebensqualität insgesamt erhöhen. Außerdem kann die Kryoablation unter örtlicher Betäubung oder minimaler Sedierung durchgeführt werden, so dass die Patienten noch am Tag des Eingriffs nach Hause gehen können. Dadurch werden Krankenhausaufenthalte und damit verbundene Kosten reduziert, was die Behandlung bequemer und kostengünstiger macht.

Die Zukunft der Kryoablation in der Brustkrebsbehandlung

Die Kryoablation ist zwar eine vielversprechende Behandlungsoption für Brustkrebspatientinnen mit großen Tumoren, doch sind weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um die langfristige Wirksamkeit und die potenziellen Auswirkungen auf die Behandlungsergebnisse vollständig zu verstehen. Derzeit werden Studien durchgeführt, um Daten über die langfristige Wirksamkeit der Kryoablation zu sammeln und die Synergieeffekte von adjuvanten Therapien wie Hormontherapie und Bestrahlung in Kombination mit der Kryoablation zu untersuchen.

Die Entwicklung der Kryoablation als praktikabler Behandlungsweg für Brustkrebspatientinnen mit großen Tumoren stellt einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Onkologie dar. Sie gibt den Patientinnen Hoffnung, die bisher nur begrenzte Möglichkeiten hatten, ihre Krankheit zu behandeln. Es ist zu erwarten, dass die Kryoablation mit fortschreitender Forschung zu einem immer wichtigeren Instrument im Kampf gegen den Krebs werden wird.

Die Kryoablation bietet einen neuen Behandlungsweg für Brustkrebspatientinnen mit großen Tumoren, die für eine Operation nicht in Frage kommen. Diese minimalinvasive Technik hat vielversprechende Ergebnisse bei der Zerstörung von Tumoren und der Verringerung der Rückfallraten gezeigt. Mit den Vorteilen kleinerer Schnitte, geringerer Narbenbildung und kürzerer Krankenhausaufenthalte bietet die Kryoablation eine alternative Behandlungsmöglichkeit, die die Lebensqualität der Patientinnen verbessert. Die laufende Forschung wird weiterhin Licht in die langfristige Wirksamkeit und die potenziellen Vorteile der Kryoablation bringen und den Weg für ihre Integration in die Standardprotokolle der Brustkrebsbehandlung ebnen.

Quellen und weiterführende Informationen

  1. Cryoablation, Wikipedia 2024.
  2. Donnelly, J., et al. (2024) AsymMirai: Interpretable Mammography-based Deep Learning Model for 1–5-year Breast Cancer Risk Prediction. doi.org/10.1148/radiol.232780.
  3. Breast_cancer, Wikipedia 2024.

ddp


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