Navis für die Krebsmedizin
Von Dirk Asendorpf · 27.10.2008
Chaosforschung ist vor allem durch die knallbunten Computergrafiken bekannt geworden, mit denen Benoit Mandelbrot in den 80er-Jahren komplexe mathematische Systeme visualisiert hat. Dass die zugrundeliegende Mathematik auch einen sehr praktischen medizinischen Nutzen hat, zeigt ein Bremer Forschungsinstitut, das von Heinz-Otto Peitgen, dem bekanntesten deutschen Chaosforscher, gegründet wurde.
Auf dem Stehempfang am Ende eines Konferenztages. Wer in diesem Stimmengewirr aus drei Metern Entfernung einem Gespräch folgen will, braucht höchste Konzentration – wenn er es denn überhaupt schafft. Ähnlich geht es einem Krebsarzt bei der Suche nach einem Tumor auf Röntgenbildern oder Gewebeschnitten. Die kranken Zellen verstecken sich in einem Gewirr gesunder Gefäße, Nervenstränge und Muskelfasern.
Unterstützung können Informatiker bieten. Sie sorgen nicht nur für immer schärfere und kontrastreichere Bilder, sondern helfen auch bei ihrer Interpretation. Der Niederländer Carl Evertsz ist Chef der Mevis Medical Solutions AG in Bremen. Sie liefert Programme für die sogenannte bildbasierte Diagnostik.
"Die Herausforderung ist, Algorithmen zu entwickeln, die 100 Prozent Sensitivität haben, das heißt, dass man alle krankhaften Stellen im Bild auch findet, aber auch eine 100 Prozent Spezifität, das heißt, dass alles, was man gefunden hat, auch tatsächlich ein Krebs ist oder eine maligne Lesion. Und das ist im Moment nicht machbar, weil medizinische Bilder so kompliziert sind. Jeder Fall ist wieder ein ganz anderer. Und deshalb findet man keine 100-prozentigen Lösungen. Man nährt sich ganz einfach dieser Lösung an. Aber erreichen wird man sie am Ende nie. Das ist einfach zu kompliziert."
Ersetzt wird der Arzt durch die Computermedizin nicht, wohl aber bei seiner Arbeit unterstützt. Vor allem in der Brustkrebsvorsorge ist das inzwischen üblich.
"Wenn man an digitale Mammographie denkt, da ist das Handling von großen Datenmengen in einem richtigen Workflow ganz wichtig. Das ist ungefähr ein Viertel Gigabyte an Daten pro Frau. Und da müssen Sie sehen, dass manche Radiologen in der Lage sind, deutlich über 100 Fälle pro Stunde zu lesen wodurch man schnell 50, 60 Gigabyte an Daten hat, Bildmaterial, das die Workstation dann darstellen soll."
Elektronische Musik wie diese Komposition von Steve Reich konnte erst entstehen, als Computer leistungsfähig genug wurden, um Töne in Echtzeit zu erzeugen. Weitere 30 Jahre dauerte es, bis sie auch die gigantischen Datenmengen der Tomographie aufbereiten konnten. Die mathematischen Modelle dafür entstammen der Theorie komplexer Systeme, kurz Chaosforschung genannt. Niemand kann ihre Grundlage so knapp erklären wie Heinz-Otto Peitgen, der prominenteste Vertreter der Chaosforschung in Deutschland.
"Es kann in vier Worte gefasst werden: Kleine Ursache, große Wirkung."
Der Bremer Mathematik-Professor erkannte den praktischen Nutzen, den seine Formeln für das Verständnis komplexer medizinischer Diagnosen haben können. 1995 gründete Peitgen Mevis Research, eine gemeinnützige GmbH, die er bis heute leitet. 20 Informatiker, fünf Mathematiker sechs Physiker, zwei Ingenieure und nur ein einziger Arzt arbeiten dort interdisziplinär zusammen. Hier geht es schließlich nicht um die ganzheitliche Behandlung eines Menschen, sondern darum, ein winziges Teilchen von ihm unter die elektronische Lupe zu nehmen.
Das nächste Forschungsziel ist die computergesteuerte Unterstützung bei der Entfernung von Lebertumoren, die so klein sind, dass sie zwar auf tomographischen Bildern, nicht aber während der OP mit bloßem Auge zu sehen sind. In einem ersten Test am Allgemeinen Krankenhaus in Celle hat das bereits geklappt. Markus Lang ist stellvertretender Geschäftsführer von Mevis Research.
"Ich möchte den Tumor extrahieren und ich möchte jetzt dem Arzt einen Schnittvorschlag zur Hand geben, der ihm sagt, ob er die Operation überhaupt durchführen kann und wenn er sie durchführt, mit welchem Risiko diese Operation möglicherweise verbunden sein könnte. Vielleicht so etwas wie eine Routenplanung, die Sie vor einer Fahrt machen und einen Zettel ausdrucken, um zu wissen, wie Sie von A nach B kommen. Die Echtzeitnavigation, die einem während der Operation sagt, tue dies oder jenes und beachte vielleicht nicht diesen Stau, sondern diesen Tumor, der sich jetzt noch während der Operation zusätzlich gezeigt hat – das ist ein Thema, das im Moment gerade ein sehr interessantes Forschungsthema darstellt, aber noch nicht routinetauglich ist."
Finanziert wird die Forschung aus öffentlichen Mitteln. Markus Lang ist überzeugt, dass das gut angelegtes Geld ist.
"Wir werben damit, dass die OP besser gemacht werden kann. Und häufig heißt besser machen auch auf der langen Frist billiger machen. Weil Sie unnötige Operationen vermeiden können, weil Sie unnötig lange Operationen vermeiden könne, weil Sie Reoperationen vermeiden können, Nachtherapien vermeiden können, wenn man tatsächlich diesen Mehrwert erreichen kann, wie wir uns das wünschen."
Carl Evertsz sieht das Thema weniger mit dem Idealismus des Erfinders als mit dem Realismus eines Firmenchefs, der seine Produkte für die computergestützte Medizin am Markt verkaufen muss. Und das geht nur über die Krankenkassen.
"Am Ende ist das auch so, dass eine medizinische Applikation nur Erfolg haben kann, wenn sie die Krankheit so angeht, dass es auch abrechenbar wird. Das heißt, dass man auch die Abrechnungsmodalitäten kennen soll. Mediziner sind bereit, mehr zu bezahlen für eine Softwareaplikation, wenn sie wissen, dass das, was sie damit machen, auch abrechenbar ist."
In Deutschland geht das bisher nur in Einzelfällen. Anders in den USA. 80 Prozent ihres Jahresumsatzes von gut zehn Millionen Euro macht die Bremer Firma deshalb jenseits des Atlantiks. Auch die elektronische Musik feierte dort ihre ersten Erfolge.
Unterstützung können Informatiker bieten. Sie sorgen nicht nur für immer schärfere und kontrastreichere Bilder, sondern helfen auch bei ihrer Interpretation. Der Niederländer Carl Evertsz ist Chef der Mevis Medical Solutions AG in Bremen. Sie liefert Programme für die sogenannte bildbasierte Diagnostik.
"Die Herausforderung ist, Algorithmen zu entwickeln, die 100 Prozent Sensitivität haben, das heißt, dass man alle krankhaften Stellen im Bild auch findet, aber auch eine 100 Prozent Spezifität, das heißt, dass alles, was man gefunden hat, auch tatsächlich ein Krebs ist oder eine maligne Lesion. Und das ist im Moment nicht machbar, weil medizinische Bilder so kompliziert sind. Jeder Fall ist wieder ein ganz anderer. Und deshalb findet man keine 100-prozentigen Lösungen. Man nährt sich ganz einfach dieser Lösung an. Aber erreichen wird man sie am Ende nie. Das ist einfach zu kompliziert."
Ersetzt wird der Arzt durch die Computermedizin nicht, wohl aber bei seiner Arbeit unterstützt. Vor allem in der Brustkrebsvorsorge ist das inzwischen üblich.
"Wenn man an digitale Mammographie denkt, da ist das Handling von großen Datenmengen in einem richtigen Workflow ganz wichtig. Das ist ungefähr ein Viertel Gigabyte an Daten pro Frau. Und da müssen Sie sehen, dass manche Radiologen in der Lage sind, deutlich über 100 Fälle pro Stunde zu lesen wodurch man schnell 50, 60 Gigabyte an Daten hat, Bildmaterial, das die Workstation dann darstellen soll."
Elektronische Musik wie diese Komposition von Steve Reich konnte erst entstehen, als Computer leistungsfähig genug wurden, um Töne in Echtzeit zu erzeugen. Weitere 30 Jahre dauerte es, bis sie auch die gigantischen Datenmengen der Tomographie aufbereiten konnten. Die mathematischen Modelle dafür entstammen der Theorie komplexer Systeme, kurz Chaosforschung genannt. Niemand kann ihre Grundlage so knapp erklären wie Heinz-Otto Peitgen, der prominenteste Vertreter der Chaosforschung in Deutschland.
"Es kann in vier Worte gefasst werden: Kleine Ursache, große Wirkung."
Der Bremer Mathematik-Professor erkannte den praktischen Nutzen, den seine Formeln für das Verständnis komplexer medizinischer Diagnosen haben können. 1995 gründete Peitgen Mevis Research, eine gemeinnützige GmbH, die er bis heute leitet. 20 Informatiker, fünf Mathematiker sechs Physiker, zwei Ingenieure und nur ein einziger Arzt arbeiten dort interdisziplinär zusammen. Hier geht es schließlich nicht um die ganzheitliche Behandlung eines Menschen, sondern darum, ein winziges Teilchen von ihm unter die elektronische Lupe zu nehmen.
Das nächste Forschungsziel ist die computergesteuerte Unterstützung bei der Entfernung von Lebertumoren, die so klein sind, dass sie zwar auf tomographischen Bildern, nicht aber während der OP mit bloßem Auge zu sehen sind. In einem ersten Test am Allgemeinen Krankenhaus in Celle hat das bereits geklappt. Markus Lang ist stellvertretender Geschäftsführer von Mevis Research.
"Ich möchte den Tumor extrahieren und ich möchte jetzt dem Arzt einen Schnittvorschlag zur Hand geben, der ihm sagt, ob er die Operation überhaupt durchführen kann und wenn er sie durchführt, mit welchem Risiko diese Operation möglicherweise verbunden sein könnte. Vielleicht so etwas wie eine Routenplanung, die Sie vor einer Fahrt machen und einen Zettel ausdrucken, um zu wissen, wie Sie von A nach B kommen. Die Echtzeitnavigation, die einem während der Operation sagt, tue dies oder jenes und beachte vielleicht nicht diesen Stau, sondern diesen Tumor, der sich jetzt noch während der Operation zusätzlich gezeigt hat – das ist ein Thema, das im Moment gerade ein sehr interessantes Forschungsthema darstellt, aber noch nicht routinetauglich ist."
Finanziert wird die Forschung aus öffentlichen Mitteln. Markus Lang ist überzeugt, dass das gut angelegtes Geld ist.
"Wir werben damit, dass die OP besser gemacht werden kann. Und häufig heißt besser machen auch auf der langen Frist billiger machen. Weil Sie unnötige Operationen vermeiden können, weil Sie unnötig lange Operationen vermeiden könne, weil Sie Reoperationen vermeiden können, Nachtherapien vermeiden können, wenn man tatsächlich diesen Mehrwert erreichen kann, wie wir uns das wünschen."
Carl Evertsz sieht das Thema weniger mit dem Idealismus des Erfinders als mit dem Realismus eines Firmenchefs, der seine Produkte für die computergestützte Medizin am Markt verkaufen muss. Und das geht nur über die Krankenkassen.
"Am Ende ist das auch so, dass eine medizinische Applikation nur Erfolg haben kann, wenn sie die Krankheit so angeht, dass es auch abrechenbar wird. Das heißt, dass man auch die Abrechnungsmodalitäten kennen soll. Mediziner sind bereit, mehr zu bezahlen für eine Softwareaplikation, wenn sie wissen, dass das, was sie damit machen, auch abrechenbar ist."
In Deutschland geht das bisher nur in Einzelfällen. Anders in den USA. 80 Prozent ihres Jahresumsatzes von gut zehn Millionen Euro macht die Bremer Firma deshalb jenseits des Atlantiks. Auch die elektronische Musik feierte dort ihre ersten Erfolge.