Die Zellanalyseplattform Vivascope im Labor.
Künstliche Intelligenz

Künstliche Intelligenz in der Diagnostik

Vivascope verbessert die gesundheitliche Versorgung in Schwellenländern

7 Minuten

Viele Menschen aus entlegenden Gegenden haben keinen oder nur schwer Zugang zu Labormedizin. Jetzt schafft eine smarte Technologie Abhilfe: Vivascope analysiert mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI) Blut und andere Körperflüssigkeiten – fernab von jedem Labor.

Dr. Shyla V. im Labor.
Die Pathologin Dr. Shyla V. hat die Bosch-Experten bei der Entwicklung von Vivascope unterstützt.

Der Teufel steckt häufig im Detail, beispielsweise in den Billionen Zellen des menschlichen Körpers. Manche haben Zacken oder sind länglich statt rund. Normal ist das nicht, jedoch sind diese Abweichungen schwer zu erkennen und oftmals die ersten Anzeichen für eine ernsthafte Krankheit. Die Entwickler für Medizintechnik von Robert Bosch Engineering and Business Solutions (RBEI) im indischen Bengaluru haben auf diesem Gebiet in den letzten Jahren eine Menge dazugelernt. Für die Entwicklung von Vivascope benötigten die Bosch-Experten medizinisches Fachwissen, weshalb sie intensiv mit Experten und Pathologen wie Dr. Shyla V. zusammengearbeitet haben.

Die Zellanalyseplattform Vivascope im Labor.

Die Synergien, die sich aus der Kombination von medizinischem und technischem Fachwissen ergeben, führten zur Entwicklung dieser intelligenten Plattform, die es ermöglicht, Krankheiten frühzeitig zu erkennen und so menschliches Leben zu retten. Vivascope kann dank Künstlicher Intelligenz Körperflüssigkeiten analysieren und Unregelmäßigkeiten an Zellen feststellen. Der Arzt muss nicht einmal vor Ort sein, um biologische Proben wie Blut und andere Körperflüssigkeiten zu untersuchen.

Ein Pathologe für 1,5 Millionen Menschen

Ein Mann hält ein Tablett voll mit Blutproben.

In vielen Regionen dieser Welt ist Labormedizin nicht flächendeckend vorzufinden. Auf mehr als 1,5 Millionen Menschen kommt teilweise ein Pathologe, der Blut und andere Proben auf Krankheiten untersuchen und eine Diagnose stellen kann. Im Umkehrschluss arbeiten die vorhandenen Fachärzte häufig am Limit, was das Ergebnis zeitlich hinauszögert oder die Gefahr von Fehlern erhöht. Noch immer werden zwei Drittel der Untersuchungen zeitintensiv mit einem Mikroskop durchgeführt. Zudem haben viele Menschen in Schwellenländern wie Indien oder in ländlichen Regionen Afrikas und Lateinamerikas erst gar nicht die Möglichkeit, zu einem Laborarzt zu gehen. Dann beginnt der Wettlauf um Leben und Tod. „Nicht selten sterben Menschen, bevor sie eine Zellanalyse bekommen“, sagt Guruprasad S., Produktfeldleiter für Lösungen im Gesundheitswesen bei Bosch in Indien.

KI-gestützte Diagnosen

Zwei Laboranten schauen auf einen Screen, der eine Zellanalyse zeigt.

Vivascope dagegen kann menschliche Zellen rund um die Uhr und überall in kürzester Zeit hinsichtlich Form und Struktur analysieren. Die smarte Technologie vergrößert hierzu die entnommenen Proben, erstellt digital hochauflösende Aufnahmen und analysiert diese mithilfe von KI-Algorithmen auf Unregelmäßigkeiten. Die Diagnose und die Entscheidung über die Art der Behandlung bleibt dennoch immer Aufgabe des behandelnden Arztes. Nur kann der Mediziner dank Vivascope schneller erkennen, ob es Auffälligkeiten bei Form, Größe oder Struktur der Zellen gibt und somit eine Erkrankung vorliegt. Besonders wichtig, gerade in Schwellenländern wie Indien, ist dies für die Früherkennung diverser Krankheiten wie etwa der Sichelzellenanämie – einer Deformierung der Blutzellen, die häufig tödlich endet.

Das KI-basierte Gerät wurde dafür mit über 30 000 Bildern und rund 9 Millionen Datenpunkten von Zellen gefüttert. Pro Zelle wurden mit der Hilfe von Dr. Shyla V. über 165 trennscharfe Ausprägungen festgelegt, welche Vivascope auswerten kann. Dabei geht es aber nicht einfach nur um Bilderkennung. Durch die fortschrittlichen Bildverarbeitungs- und maschinellen Lernalgorithmen werden die Ergebnisse kontinuierlich besser. Je öfter Vivascope eingesetzt wird, desto genauer die Analyse. Aktuell dauert die Auswertung einer Probe weniger als 15 Minuten. „Eine manuelle Zellanalyse im Labor nimmt üblicherweise mehrere Stunden in Anspruch“, erklärt Guruprasad S.

„Wenn der Patient nicht zum Labor kommen kann, kommt das Labor zum Patienten.“

Guruprasad S., Produktfeldleiter für Lösungen im Gesundheitswesen bei Bosch in Indien
Das Bosch-Team hinter Vivascope (v. li.): Sri Krishnan, Vikrant Raghu und Guruprasad S.
Das Bosch-Team hinter Vivascope (v. li.): Sri Krishnan, Vikrant Raghu und Guruprasad S.

Überall einsatzbereit

Dank der hohen Effizienz und fortschrittlichen Technik erfüllt das Analysegerät auch alle Voraussetzungen für den Einsatz in westlichen Märkten, wo digitale Diagnoseformen im Gesundheitsbereich immer wichtiger werden. Als offenes und vernetztes Gerät kann Vivascope Pathologen auf der ganzen Welt bei der Auswertung von Proben unterstützen. Es lässt sich auch nahtlos in Krankenhaus- und Laborinformationssysteme integrieren, die erstellten Bilder eignen sich für jede Bildschirmauflösung. So kann auch das eigene Smartphone an Vivascope angeschlossen und die Zellanalyse digital versendet werden.

Das ermöglicht den Meinungsaustausch unter Experten über alle geografischen Hürden hinweg. Kaum größer als ein Laptop ist das Gerät zur Analyse von Zellen kompakt und auch mobil einsatzfähig. Abhängig von einer Energiequelle ist es nämlich nicht. Der eingebaute Akku liefert Strom für bis zu sechs Stunden und eignet sich dadurch auch für den Einsatz in entlegenen Gegenden. Vivascope soll Mitte des Jahres 2020 zuerst in Indien eingeführt werden. Dann gilt, was Guruprasad S. so beschreibt: „Wenn der Patient nicht zum Labor kommen kann, kommt das Labor zum Patienten.“

Fazit

Vivascope analysiert und erkennt mithilfe Künstlicher Intelligenz Unregelmäßigkeiten in Zellen. Ein Arzt muss nicht einmal vor Ort sein, um die biologischen Proben zu untersuchen. Gerade in Schwellenländern kann dies Menschenleben retten, da viele Menschen gar nicht erst die Möglichkeit haben, einen Laborarzt aufzusuchen.

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