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Künstliche Intelligenz erkennt COVID-19 an Lungenultraschallbildern und Atemgeräuschen

Forschende der ETH Lausanne (EPFL) haben neue Deep-Learning-Algorithmen – DeepChest und DeepBreath – entwickelt, die COVID-19 mit Hilfe von Lungenultraschallbildern und Atemgeräuschen identifizieren.

Dr. Mary-Anne Hartley ist Ärztin und Forscherin an der ETH Lausanne (EPFL). Gemeinsam mit Ihrem Team in der Intelligent Global Health Group (iGH) hat sie dank künstlicher Intelligenz (KI) neue Deep-Learning-Algorithmen entwickelt, um COVID-19 in Lungenultraschallbildern und Atemgeräuschen zu identifizieren. Die Algorithmen DeepChest und DeepBreath können das neuartige Coronavirus bei Patienten genau diagnostizieren und auch die Schwere des Krankheitsverlaufs vorhersagen.

Wir haben die neuen Deep-Learning-Algorithmen DeepChest (Verwendung von Daten aus Lungenultraschallbildern) und DeepBreath (abehörte Atemgeräusche, die mit einem digitalen Stethoskop erfasst werden). KI hilft uns, komplexe Muster in diesen grundlegenden klinischen Untersuchungen besser zu verstehen. Die bisherigen Ergebnisse sind sehr vielversprechend“, erklärt Martin Jaggi, Experte im Bereich Machine Learning an der EPFL.

Seit Beginn der COVID-19-Pandemie arbeitet das Forschungsteam von Dr. Hartley mit den nahe gelegenen Universitätskliniken in Lausanne und Genf zusammen. An den beiden Universitätskliniken wurden die erforderlichen klinischen Daten wie Lungenultraschallbilder und Atemgeräusche im Rahmen von Studien schon vor dem Ausbruch der Coronapandemie gesammelt. 

Dr. Noémie Boillat-Blanco, Forschungsmitarbeiterin am Universitätsklinikum in Lausanne, erklärt, dass das Projekt 2019 startete und sie zunächst versuchte, Marker zu identifizieren, mit denen sich eine virale Lungenentzündung besser erkennen lässt als eine bakteriellen Lungenentzündung. Das Projekt legte jedoch im Jahr 2020 seinen Schwerpunkt auf COVID-19. Viele der Patienten, die sich bereit erklärten, an unserer Studie teilzunehmen, waren verängstigt und sehr krank“, sagte sie, „aber sie wollten genau wie wir zu einer breiteren medizinischen Forschung beitragen. Ich denke, es gibt eine kollektive Motivation, etwas aus dieser Krise zu lernen und neue wissenschaftliche Erkenntnisse schnell in die tägliche medizinische Praxis zu integrieren.“

Der DeepBreath-Algorithmus wird voraussichtlich Ende des Jahres verfügbar sein und die Diagnose von Covid-19 anhand von Atemgeräuschen ermöglichen. Erstaunlicherweise deuten erste Ergebnisse auch darauf hin, dass DeepBreath sogar asymptomatisches Covid-19 erkennen kann, indem es Veränderungen im Lungengewebe erkennt, bevor der Patient sie bemerkt, so EPFL.

Künstliche Intelligenz (KI) hat die Industrie auf der ganzen Welt verändert, und ihr Potenzial, das Gesundheitswesen radikal zu verändern, ist eines der am meisten diskutierten Themen im Gesundheitswesen. Vor diesem Hintergrund folgert Dr. Mary-Anne Hartley: „COVID-19 hat die Menschen auf die Verwundbarkeit des öffentlichen Gesundheitswesens und deren enorme Komplexität aufmerksam gemacht. Die Notwendigkeit, umfangreiche KI-Forschungsanstrengungen zu tätigen, um schnell aufkommende Daten zu verstehen und darauf zu reagieren, war noch nie so offensichtlich. Hoffen wir, dass die Dynamik über die Pandemie hinaus anhält und genutzt werden kann, um einen gerechten Zugang zur Gesundheitsversorgung zu gewährleisten.“