Der Roboter stellt die Diagnose

Netzhautuntersuchung bei Diabetes

Die vor rund zwei Jahren angekündigte digitale Revolution in der Augenheilkunde ist jetzt klinische Realität geworden: Seit Mitte des Jahres ist es an der MedUni Wien bzw. im AKH Wien möglich, mit einem automatischen, digitalen Netzhautscreening und ohne Hilfe von Augenärzten eine diabetische Netzhaut-Erkrankung zu erkennen. „Der Roboter macht den Befund ganz alleine“, sagte Ursula Schmidt-Erfurth, Leiterin der Universitätsklinik für Augenheilkunde und Optometrie der Medizinischen Universität Wien und des AKH Wien.

„Weltweit gibt es 420 Millionen Menschen, die an Diabetes leiden, aber nur rund 15 Prozent gehen so rechtzeitig zum Augenarzt, dass bleibende Schäden mit schwerem Sehverlust vermieden werden können“, erläuterte Schmidt-Erfurth. „Netzhautschädigungen sind weltweit die häufigste Ursache für irreversible Sehbehinderungen bei Menschen im erwerbstätigen Alter. 75% Prozent aller Diabetikerinnen und Diabetiker erleiden langfristig einen derartigen Schaden.“

Nun gibt es eine Künstliche-Intelligenz-Lösung, die kostengünstig und effizient dafür sorgt, dass diese Früherkennung bereits in der allgemeinen medizinischen Routine stattfindet. Eine Roboter-Kamera, die nicht größer als eine Kaffeemaschine ist und rund 20.000 Euro kostet, ist unter der Leitung der Universitätsklinik für Augenheilkunde und Optometrie in drei diabetologischen Abteilungen (AKH Wien,  Rudolfstiftung und Kaiser-Franz-Josef-Spital) im Einsatz. Sie diagnostizieren binnen weniger Minuten, ob bei Diabetikern bereits eine Schädigung der Netzhaut vorliegt, die behandelt werden muss. „Dazu ist kein Arzt nötig. Die Patienten setzen sich vor die Kamera und fünf Minuten später kommt der Befund aus dem Drucker“, sagte Schmidt-Erfurth, die auch das Christian Doppler Labor für künstliche Intelligenz am Auge leitet. „Der Roboter gibt ganz eindeutig an, ob aktuell keine Schädigung, eine moderate oder eine, die unbedingt behandelt werden muss, vorliegt und bahnt den direkten Weg zum Augenarzt.“

Netzhautuntersuchung bei Diabetes
Foto: MedUni-Wien/Marco Kovic – MedUni Wien zum ART-Vienna-Kongress 2019.

Alle drei in Wien im Einsatz befindlichen Geräte sind Teil der Kooperation der Universitätsklinik für Augenheilkunde und Optometrie mit ihren internationalen KI-Partnern. Das dabei eingesetzte IDx-DR-System wurde an der Universität von Iowa in den USA im Rahmen eines Spin-off-Unternehmens entwickelt und ist das einzige weltweit zugelassene und daher sichere Komplettsystem.

„Mit zwei Millionen Pixel bzw. Datenpunkten wird ein extrem scharfes Bild der Netzhaut aufgenommen und die Daten digital abgeglichen“, erklärte Andreas Pollreisz, Netzhaut-Experte der MedUni Wien. Anhand dieses Fundusfotos werden anatomisch relevante Strukturen wie Makula, Sehnerv oder Blutgefäße von einem Algorithmus identifiziert und die gesamte Bildaufnahme auf pathologische diabetesbedingte Veränderungen untersucht. Charakteristische Diabetesmerkmale sind Mikroaneurysmen, das sind winzige Aussackungen an feinen Blutgefäßen, Blutungen innerhalb der Netzhautschichten, harte Exsudate, das heißt Ablagerung von Fettstoffen in der Netzhaut, oder Gefäßneubildungen auf der Netzhaut, was Zeichen für ein bereits weit fortgeschrittenes Stadium der diabetischen Retinopathie darstellt.

Das IDx-DR-System ermittelt innerhalb von Minuten automatisch die Bildqualität, sowie das Vorhandensein einer diabetischen Netzhautveränderung. Bei rund fünf Prozent der Patienten werden bereits deutliche Schädigungen nachgewiesen, obwohl sie noch keine Symptome haben. Bei moderaten Befunden, die etwa 15 % der symptomlosen Diabetiker haben, ist eine weitere, ständige Beobachtung nötig – die ebenfalls vom Roboter erkannt wird.

Mit freiem Auge nicht mehr erkennbar

Internationale Studien haben gezeigt, dass die Künstliche Intelligenz in der Diagnostik mit ihren exakten Algorithmen genauer und schneller sind als der Fachmann. Schmidt-Erfurth: „Das, was hier analysiert wird, kann der Experte mit freiem Auge nicht mehr erkennen.“ Am Ende der diagnostischen Kette steht dennoch der Arzt: Nur dieser kann anhand des Bildes einschätzen, welche Behandlungsschritte folglich nötig sind und gegebenenfalls die Operation durchführen – ganz individuell im Sinn der Präzisionsmedizin. Zugleich werden aber alle positiven Befunde und auch jene, wo es kein Ergebnis gab – etwa wegen eines vorgelagerten Grauen Stars – im Vienna Reading Center der MedUni Wien wissenschaftlich kontrolliert.

Der Roboter entscheidet sich im Zweifelsfall eher zu einem falsch positiven Ergebnis, damit geht der Patient zum Augenarzt und erhält in jedem Fall eine sichere Diagnostik. Bei der Anwendung von IDx-DR bei den ersten 450 Patienten wurde nur ein einzigen Fall identifiziert, wo ein Arzt eine genauere Diagnostik vorgeschlagen hätte als der Computer. Bei den anderen 449 Patienten war IDx-DR korrekt oder übergenau. Diese neue Technik entlastet nicht nur in den ersten Schritten die Ärzte, sie stellt insbesondere auch sicher, dass nicht mehr Tausende von Diabetikerinnen und Diabetiker unbehandelt bleiben. Denn Wichtigste bei einer Netzhautschädigung ist die Früherkennung.

IDx-DR ist eines der ersten Beispiele für funktionierende künstliche Intelligenz, die Ärzte im Arbeitsalltag unterstützen können. Dennoch birgt jeder Einsatz von KI auch Risiken. Ein Computer kann nur das diagnostizieren, das man ihm beigebracht hat: Wurde er zur Diagnose von diabetischer Retinopathie trainiert, dann wird er eine Netzhautablösung oder eine altersbedingte Makula-Degeneration nicht erkennen. Aus diesem Grund ist es wichtig, solche Geräte nur streng in ihrem Zulassungsbereich einzusetzen, genau wie man es auch bei Medikamenten macht. Klinikleiterin Schmidt-Erfurth warnte gleichzeitig vor unseriösen Screening-Angeboten im Internet oder als Apps.

Text: Gerhard Krause