Diabetes-Hautscan: Schnelle Beurteilung der Gefäße mit KI

Fortschreitender Diabetes mellitus kann die kleinen Blutgefäße in der Haut verändern. Helmholtz Munich und die Technische Universität München haben nun eine Technologie entwickelt, die dabei helfen kann, die Gesundheit der Blutgefäße von Diabetespatienten, und damit die Schwere der Erkrankung, schnell und genau zu beurteilen: einen Diabetes-Hautscan mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI).

Wie funktioniert der Diabetes-Hautscan mittels KI?

Die Methode namens „Raster-Scan Optoakustischen Mesoskopie“, kurz RSOM, macht sich das Prinzip der Optoakustik zunutze. Das ist ein Verfahren, das Bildgebung und Ultraschall vereint: Das Gewebe wird optisch durch Laserlicht angeregt. Es absorbiert das Licht, dehnt sich aus und sendet Ultraschallwellen, die ein Sensor aufnimmt und an einen Computer weiterleitet, der daraus ein Bild erstellt.

Helmholtz Munich und die Technische Universität München (TUM) haben die RSOM nun dahingehend entwickelt, dass sich damit Auswirkungen von Diabetes auf die menschliche Haut anhand der kleinen Blutgefäße untersuchen lassen.

Weiterentwicklung für den Einsatz bei Diabetespatienten

Dieser Diabetes-Hautscan ist ein nicht-invasives Verfahren. Das bedeutet, es werden weder Instrumente wie (Spritzen-)Nadeln oder Kanülen in den Körper eingeführt noch wird die Haut verletzt. Der Scan macht sich vielmehr zunutze, dass Hämoglobin, der rote Blutfarbstoff, Licht besonders gut aufnimmt und dadurch mit solchen Ultraschallwellen „antwortet“, die sich in besonders detaillierte Bilder umwandeln lassen. Da in den Blutgefäßen die Konzentration von Hämoglobin besonders hoch ist, entstehen folglich sehr präzise Bilder der Blutgefäße.

Hier kommt nun die künstliche Intelligenz ins Spiel: Eine KI-Software identifiziert anhand der optoakustischen Bilder verschiedene Merkmale der Blutgefäße und bewertet diese anhand von einer Liste mit 32 besonders aussagekräftigen Veränderungen im Erscheinungsbild der feinen Adern in der Haut.

Dazu gehört beispielsweise die Dichte der Blutgefäße, ihre Durchlässigkeit und ihre Struktur. Basierend auf diesen Informationen kann die Software Rückschlüsse auf den Zustand der Blutgefäße ziehen und mögliche Anzeichen von Mikroangiopathie erkennen, einer Veränderung der kleinsten Blutgefäße und eine häufige Komplikation bei Diabetes.

Welche Vorteile hat das KI-Verfahren für Diabetespatienten?

Um Veränderungen der kleinen Blutgefäße zu erkennen, war bislang eine Biopsie notwendig. Das heißt, der Arzt entnimmt Gewebe des Patienten und untersuchte dieses. Das ist immer mit einem Eingriff in den Körper verbunden, von dem sich dieser wieder erholen muss. Außerdem sind mittels Biopsie auch keine Rückschlüsse darauf möglich, was wirklich im Körper geschieht, da die Gefäße, die analysiert werden sollen, durch den Einschnitt für die Entnahme mitunter verformt sind.

Beim Hautscan mit KI ist das anders. Das Verfahren ist schnell und unkompliziert, dauert weniger als eine Minute, es sind keine Schnitte, Strahlung oder Kontrastmittel notwendig. Dies macht den Scan besonders geeignet für

• regelmäßige Kontrolluntersuchungen,
• um den Verlauf der Erkrankung im Auge zu behalten
• und, wenn nötig, rechtzeitig Maßnahmen ergreifen zu können – und zwar frühzeitig.

Der KI-Hautscan zeigt nämlich bereits Veränderungen in den Blutgefäßen, bevor Symptome auftreten. Dies kann dazu beitragen, schwerwiegende Komplikationen wie diabetische Retinopathie (Schädigung der Netzhaut) oder diabetische Nephropathie (Nierenerkrankung) zu verhindern oder zu verzögern.

Wie weit ist diese Technologie schon?

Noch gibt es lediglich eine Studie der TUM und von Helmholtz Munich. Die Wissenschaftler, die diese KI-gestützte Methode entwickelt und die Studie durchgeführt haben, sind jedoch überzeugt: „Da wir RSOM immer mobiler und kostengünstiger machen konnten, eröffnen diese Erkenntnisse völlig neue Möglichkeiten für die kontinuierliche Überwachung des Zustands der Betroffenen – immerhin mehr als 400 Millionen Menschen weltweit. Mit kurzen und schmerzfreien Untersuchungen ließe sich so in wenigen Minuten feststellen, ob Therapien Wirkung zeigen, sogar in häuslicher Umgebung.“

Fazit

Der Diabetes-Hautscan mit künstlicher Intelligenz ist also eine vielversprechende neue Methode zur Beurteilung der Blutgefäße bei Diabetespatienten. Durch seine Schnelligkeit, Genauigkeit und Nicht-Invasivität ist er eine interessante Möglichkeit, um diabetesbedingte Gefäßveränderungen schnell und unkompliziert frühzeitig zu erkennen und zu überwachen.