Endometriose: Hyperspektral-Bilder sollen OPs vereinfachen

Die frühzeitige und präzise Diagnose von Endometriose ist entscheidend für
die Gesundheit und Lebensqualität von Frauen. Forschende der
Fachhochschule Dortmund setzen auf hyperspektrale Bildgebung und KI-
Methoden, um die medizinische Versorgung von Betroffenen zu verbessern.

Endometriose ist eine chronische Erkrankung, bei der Gewebe, welches der
Gebärmutter-Schleimhaut ähnelt, außerhalb der Gebärmutter wächst.
Betroffene Frauen leiden oft unter starken Schmerzen, doch die Symptome
sind sehr unterschiedlich ausgeprägt. Deshalb dauert es teils lange, bis
die Erkrankung ärztlich festgestellt wird. Mit Folgen: Wird das Gewebe
nicht entfernt, kann es bis hin zur Unfruchtbarkeit führen. Laut Robert-
Koch-Institut (RKI) erkranken 10 bis 15 Prozent der Frauen an
Endometriose.

Der minimalinvasive chirurgische Eingriff mittels Endoskopie gilt bei der
Behandlung als Goldstandard. Doch bislang wird lediglich anhand des
visuellen Endoskop-Bildes entschieden, ob und an welchen Stellen genau
eine Endometriose-Läsion vorliegt. Das birgt Risiken. „Wir setzen
ergänzend auf hyperspektrale Bildanalyse zur Gewebeklassifikation“, sagt
Stefan Patzke, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt „HSI4MIC“ am
Fachbereich Informationstechnik der FH Dortmund.

Mit der eingesetzten Hyperspektralkamera werden bis zu 255 Spektralbänder
erfasst. Das rein visuelle Endoskop-Bild hat lediglich drei Bänder (rot,
blau und grün). Neben der deutlich verbesserten spektralen Auflösung
kommen zudem einige weitere Spektralbänder in Richtung Nah-Infrarot bis UV
hinzu, die für das menschliche Auge gar nicht wahrnehmbar sind. In diesem
„spektralen Fingerabdruck“ sucht Stefan Patzke mithilfe von Künstlicher
Intelligenz nach charakteristischen Eigenschaften einer Endometriose-
Läsion. „Unser Ziel ist ein Hilfsangebot für Mediziner*innen“, betont
Stefan Patzke. So sollen künftig mit neuer Sensorik und der entsprechenden
Software direkt während der endoskopischen Untersuchung Hinweise auf
betroffenes Gewebe gegeben werden. „Die Mediziner*innen können diese
Stellen dann noch einmal genau prüfen.“ Das Ziel: möglichst keine
Endometriose-Rückstände im Körper und damit weniger Folge-Operationen.

Daran haben auch die Kliniken ein großes Interesse. Die FH Dortmund
kooperiert in diesem Projekt mit Krankenhäusern aus der Region – dem
Klinikum Dortmund sowie dem Endometriosezentrum des Marienkrankenhauses in
Schwerte. Sie wurden mit einer Hyperspektral-Kamera ausgestattet und
liefern die spektral hochaufgelösten Aufnahmen des Gewebes, mit denen
Stefan Patzke arbeitet. Im kommenden Jahr sollen entsprechende Ergebnisse
vorliegen. „Ich gehe davon aus, dass mit unserem Ansatz das schadhafte
Gewebe zuverlässig zu erkennen ist“, sagt er zuversichtlich. Der
anschließende Schritt sei dann die technische Integration der
Hyperspektralkamera in das endoskopische Werkzeug. „Das wird einfacher,
wenn wir genau wissen, welche Spektralbänder für die Erkennung relevant
sind.“

Die Relevanz seiner Forschung für den medizinischen Alltag bescheinigte
ihm auch die Preis-Jury beim Dortmunder DART-Symposium der Fachhochschule.
Stefan Patzke wurde dort mit dem Award for Young Researcher 2024
ausgezeichnet.

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Hintergrund:
Das Projekt „HSI4MIC“ wird vom Bundeministerium für Bildung und Forschung
finanziell gefördert. Die Projektleitung hat Prof. Dr. Jörg Thiem,
Prorektor für Forschung und Transfer an der FH Dortmund. Stefan Patzke
wird im Projekt von einer studentischen Hilfskraft unterstützt. Neben dem
Klinikum Dortmund und dem Endometriosezentrum des Marienkrankenhauses in
Schwerte ist auch das Medizintechnikunternehmen C.R.S. iiMotion GmbH als
Partner beteiligt. Darüber hinaus leiten sich aus dem Projekt weitere
studentische Arbeiten im Bereich der hyperspektralen Bildgebung ab. „Wir
stehen für die Einheit von Forschung und Lehre“, betont Jörg Thiem, der am
Fachbereich Informationstechnik lehrt. Darum finde Forschung sichtbar und
unter Einbeziehung der Studierenden statt.