Künstliche Intelligenz unterstützt Diagnose und Behandlung von Multipler Sklerose

Das Institut für Informatik der HES-SO Valais-Wallis ist Mitglied eines nationalen Konsortiums, das künstliche Intelligenz (KI) gezielt für die Diagnose und Behandlung von Multipler Sklerose (MS) einsetzt. MS ist eine chronische Erkrankung des zentralen Nervensystems, bei der die Myelinscheide der Nervenfasern geschädigt wird.

Diese Schutzschicht sorgt für eine schnelle Signalübertragung zwischen den Nervenzellen. Wird sie beschädigt, verlangsamt sich die Kommunikation oder bricht vollständig ab. „MS betrifft einen nennenswerten Teil der Bevölkerung, insbesondere Frauen“, erklärt Dr. Adrien Depeursinge, Forscher im Bereich der medizinischen Informatik. „Unser Ziel ist es, Ärztinnen und Ärzte zu unterstützen und damit die Versorgung der Patientinnen und Patienten zu verbessern.“

Hirnläsionen erkennen und richtig einordnen

Das Projekt MSxplain entstand im Rahmen eines Aufrufs der Hasler-Stiftung zum Thema verantwortungsvolle KI. Während in einzelnen Spitälern bereits Algorithmen eingesetzt werden, die MS-typische Läsionen auf MRT-Bildern erkennen, setzt MSxplain früher an: Es untersucht, unter welchen Bedingungen solche Systeme im klinischen Alltag dauerhaft und zuverlässig genutzt werden können. Gerade bei komplexen MRT-Aufnahmen ist Vorsicht geboten, da selbst erfahrene Fachpersonen Fehldiagnosen nicht vollständig ausschließen können.

Dr. Nataliia Molchanova entwickelte algorithmische Modelle, die ihre eigene Fehlerwahrscheinlichkeit angeben. Betreut wurde sie von Dr. Henning Müller (HES-SO Valais-Wallis) und Dr. Meritxell Bach Cuadra (CIBM UNIL/CHUV). So können Ärztinnen und Ärzte erkennen, ob eine KI-Analyse zuverlässig genug ist, um in die Beurteilung einbezogen zu werden, oder ob die MRT-Befunde stärker berücksichtigt werden sollten. Ein Algorithmus, der seine eigene Unsicherheit kennt, wird damit zu einem verlässlichen Entscheidungsinstrument.

Leistungsfähigkeit und Interpretierbarkeit der KI

Dr. Federico Spagnolo vom Institut für Informatik der HES-SO Valais-Wallis untersucht, wie gut das Modell MS-bedingte Hirnläsionen erkennen und einordnen kann. Unterstützt wird er von Dr. Adrien Depeursinge und Dr. Cristina Granziera (Universität Basel). Die KI soll Fragen beantworten wie: Verläuft die Erkrankung aggressiv? Gibt es Anzeichen für Entzündungen? Sind neue Hirnareale betroffen? Handelt es sich um aktive oder inaktive Läsionen? So kann die KI die Befunde interpretieren und die diagnostische Einschätzung begründen.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Verständlichkeit der Ergebnisse. Das Modell soll seine Entscheidungen in einer für das medizinische Fachpersonal nachvollziehbaren Sprache erklären. Interpretierbarkeit und Erklärbarkeit sind zudem für die Entwickler selbst zentral, da sie die Grundlage für Reproduzierbarkeit und kontinuierliche Verbesserung bilden.

Eine zentrale Erkenntnis ist, dass der Kontext entscheidend ist: Um Läsionen zuverlässig zu erkennen, muss das Modell sowohl geschädigtes Gewebe als auch das umliegende gesunde Hirn berücksichtigen.

Webschnittstelle für den klinischen Einsatz

Lluis Borras Ferris, Forscher unter der Leitung von Dr. Adrien Depeursinge, entwickelt eine Webanwendung, mit der medizinisches Fachpersonal klinische Fälle analysieren kann. Der Algorithmus erstellt daraufhin einen Bericht gemäß den Vorgaben der Schweizerischen Gesellschaft für Radiologie.

Die Plattform ermöglicht es den Projektpartnern, die entwickelten Werkzeuge direkt mit klinischen Daten zu nutzen. Eine zentrale Herausforderung besteht in der Integration in unterschiedliche IT-Systeme der Spitäler. Der Quellcode der Algorithmen ist Open Source und frei zugänglich.

Nationales Konsortium für MS-Patientinnen und -Patienten

Am Projekt MSxplain sind vier Partner beteiligt: CIBM UNIL/CHUV, Universität Basel, EPFL-ECAL und das Institut für Informatik der HES-SO Valais-Wallis. Durch die Bündelung von Kompetenzen in medizinischer Informatik und die enge Zusammenarbeit mit der klinischen Praxis entstehen konkrete Lösungen, die das medizinische Fachpersonal entlasten und mehr Zeit für die Betreuung von MS-Patientinnen und -Patienten schaffen.

Zudem sind Studierende des Bachelorstudiengangs Wirtschaftsinformatik in Siders aktiv in MSxplain eingebunden – sei es im Rahmen von Bachelorarbeiten oder im Modul E-Gesundheit.

Über das Institut für Informatik der HES-SO Valais-Wallis

Das Institut ist führend in Software Engineering und digitaler Transformation. Über 100 Spezialistinnen und Spezialisten arbeiten daran, die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen zu stärken und die Lebensqualität durch angewandte Forschungsprojekte zu verbessern. Forschungsschwerpunkte liegen in eHealth, Energie, Digitalisierung und digitaler Industrie.

(pd, rm)