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Montag, 21. Januar 2019 Drucken

Landkreis Südwestpfalz

Mit Algorithmen gegen Krebs

Der Mediziner vor Ort ist unerlässlich, das fachliche Auge bei der Diagnose durch nichts zu ersetzen. Wo aber können Computer in der Medizin unterstützen? Und wo liegen die Grenzen des Computereinsatzes? Am Kaiserslauterer Fraunhofer-ITWM wird schon seit 20 Jahren zu dem Thema geforscht – mit weltweiten Folgen.

Von Andreas Sebald

Der Leiter Karl-Heinz Küfer (Zweiter von rechts) und sein Team: Christina Collicott, Michal Walczak, Johanna Schneider, Sebastian Velten, Rasmus Schroeder, Neele Leithäuser, Phil Süß, Katrin Teichert und Alexander Scherrer (von links).

Der Leiter Karl-Heinz Küfer (Zweiter von rechts) und sein Team: Christina Collicott, Michal Walczak, Johanna Schneider, Sebastian Velten, Rasmus Schroeder, Neele Leithäuser, Phil Süß, Katrin Teichert und Alexander Scherrer (von links). ( Foto: VIEW)

Bei der Bestrahlung von Tumoren können am Bestrahlungsgerät viele Parameter eingestellt werden, damit die Therapie möglichst präzise erfolgen kann.

Bei der Bestrahlung von Tumoren können am Bestrahlungsgerät viele Parameter eingestellt werden, damit die Therapie möglichst präzise erfolgen kann. ( Screenshot: Varian/Frei)

«Kaiserslautern.» Insbesondere bei der Strahlentherapie, bei der Behandlung von Krebs, haben die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) in Kaiserslautern Spuren hinterlassen. „Die haben wir weltweit verändert“, sagt Professor Karl-Heinz Küfer, der Leiter des Bereichs Optimierung am ITWM. Die Forscher aus Kaiserslautern setzen sich seit mehr als 20 Jahren insbesondere mit der Planung von Strahlentherapien in der Krebsbehandlung auseinander. Verkürzt gesprochen haben die Lauterer Forscher ein Computerprogramm entwickelt, mit dem die Strahlentherapie, bei der Tumore mit ionisierender Strahlung beschossen werden, präziser, effektiver und schneller geplant werden kann. Das Fraunhofer-Institut tritt dabei nicht direkt in der Medizin-Szene in Erscheinung, arbeitet, wie Küfer erklärt, „in zweiter Reihe“. Die Kunden kommen aus der Welt der Medizin, die Firma Varian Medical Systems etwa, die die vom ITWM entwickelte Software nutzt, hat ihren Sitz im Silicon Valley und ist der Weltmarktführer in Sachen Bestrahlungsgeräte.

Karl-Heinz Küfer ist kein Mediziner, er ist Mathematiker. Im Gespräch mit ihm wird aber sehr schnell deutlich, dass er sein Wissen im medizinischen Bereich über Jahre ausgebaut hat. In die Welt der Medizin drangen Küfer und seine Forscher durch einen Zufall vor, Mitte der 90er Jahre sprach ihn ein medizinischer Doktorand an, ob er bei einem mathematischen Problem aushelfen könne. Er konnte und ist seitdem im ständigen Dialog mit Ärzten und Forschern in der Medizin. „Über die Jahre habe ich mir in unzähligen Gesprächen einiges aneignen können“, sagt Küfer.

So hört sich der Mathematiker Küfer – wenn er beispielsweise über die Einsatzmöglichkeiten der optimierten Strahlentherapie bei Prostata-Krebspatienten spricht – gar nicht an wie jemand, der sich gut mit Algorithmen auskennt, sondern eher wie ein erfahrener Arzt. Die Strahlen seien so präzise einsetzbar, dass sie teilweise sogar einen operativen Eingriff ersetzen können.

Neben den so genannten physikalischen Therapien – dazu gehören neben verschiedenen Bestrahlungsmethoden die thermische Ablation, bei der Tumore punktiert und mittels Wärme zerstört werden – arbeiten die Forscher am Fraunhofer-ITWM auch im Bereich der systemischen Therapien. Damit sind, vereinfacht gesagt, Therapien gemeint, bei denen Medikamente verabreicht werden, in der Krebsbehandlung landläufig als Chemotherapie bekannt.

In Zusammenarbeit mit der Klinik Essen Mitte ist laut Küfer ein System getestet worden, dass den Ärzten helfen soll, für Patienten die individuell sinnvollste Therapie zu finden. Früher, erklärt Küfer, sei bei Brustkrebspatientinnen oft zunächst ein Tumor mittels Operation entfernt worden, dann erst seien weitere Therapieformen zur Anwendung gekommen.

Das Vorgehen habe sich über die Jahre gewandelt, nun werde teilweise zunächst mit Medikamenten ein Tumor verkleinert, Absiedlungen systematisch ausgeschlossen und die Geschwulst dann erst entfernt. „Das System hilft den Ärzten dabei, die richtige Auswahl der Therapieoptionen gemäß den klinischen Leitlinien zu finden“, erklärt Küfer. Auf dem Markt ist das System noch nicht, laut Küfer laufen aber Gespräche mit Anbietern. „Es sieht gut aus, der Bedarf ist da.“

Wenn Computer so viele Daten in so kurzer Zeit auswerten können, warum werden dann leistungsfähige Computer, oder sogar Systeme mit Künstlicher Intelligenz nicht viel öfter bei Diagnosen herangezogen? Küfer winkt ab. Grundsätzlich sei das möglich, aber vielfach reichten Menge und Qualität verfügbarer Daten nicht aus. Eine Krankheit verläuft in den seltensten Fällen genau gleich bei unterschiedlichen Patienten. Die Datenmenge sei zwar – nähme man alle in Deutschland verfügbaren Krankenakten zusammen – wohl bei den meisten Krankheiten ausreichend, die Daten zu bekommen stehe aber auf einem anderen Blatt. „Die Kliniken sitzen auf ihren Daten“, hat Küfer beobachtet.

Neben Software zur Therapieplanung ist das Fraunhofer-ITWM noch auf anderen Sektoren in der Medizin tätig. Zum Beispiel beim Erstellen von Plänen bei der Arbeitsorganisation, etwa wenn es um die Auslastung von Operationssälen geht. „Das kann einen erfahrenen Disponenten nicht ersetzen, aber es kann ihn unterstützen“, erklärt Küfer.

In Küfers Bereich der Optimierung, arbeiten etwa 50 Mitarbeiter und Doktoranden. Die befassen sich täglich mit Entscheidungsprozessen, in ganz unterschiedlichen Fachgebieten. „In der Medizin unterstützen wir eine Kompromissfindung zwischen bestmöglichen Heilungschancen und unvermeidlichen Nebenwirkungen der Therapie“, erläutert Küfer.

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