In-vivo-Hautkrebsdiagnostik in Echtzeit durch laserinduzierte Plasmaspektroskopie mit KI-gesteuerter Auswertung
Bei einem Symposium im Rahmen der DERM 2024 stellte Prof. Dr. med. Thomas Dirschka (Wuppertal) die Vorteile der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIPS) in Kombination mit Deep Learning Algorithmen vor und erläuterte, wie diese Technik im Begriff sei, die Hautkrebsdiagnostik zu revolutionieren.
Das hierfür verwendete Gerät Spectra-Scope® wurde von der Firma Speclipse Inc. entwickelt, einem Medizintechnikunternehmen, das von Absolventen der Stanford University sowie einem Dermatologen gegründet wurde. Hier werde die weltweit erste Krebsdiagnostik angeboten, die auf der erstmalig vorliegenden Kombination von LIPS und KI basiere. Die Technologie ermögliche eine hohe Sensitivität sowie Spezifität in der Diagnose von Hautkrebs und vermeide zeitgleich unnötige und schmerzhafte Biopsien.
Die Grundlage zu dieser simplen wie spektakulären Technologie entstand in einem anderen Fachbereich durch die Forschung an lichtinduzierbarer Plasmaspektroskopie zur Mangangewinnung auf dem Meeresgrund, entwickelt von Dr. Hyun Sung, einem koreanischen Wissenschaftler, der sich der Laserforschung widmet. Als diese Technik auf wissenschaftlichen Kongressen vorgestellt wurde, kam ein Dermatologe auf Sung mit der Überlegung zu, ob diese Technik nicht auch auf der Haut Anwendung finden könne. Die Grundlage dieser Überlegung bestand darin, die Haut mit Lasern zu beschießen und anschließend Daten über die stoffliche Zusammensetzung des Signals zu erhalten, damit eine Qualitätsaussage zu den zu analysierenden Läsionen getroffen werden könne. Beim LIPS werde ein Laserimpuls über einen Spiegel umgelenkt und durch eine Linse fokussiert. Dadurch entstehe Plasma auf dem zu untersuchenden Beispielstoff, wie z.B. der Haut, und könne durch eine Kollektorlinse gebündelt zum Spektrometer gelenkt werden, wo das Signal in seine einzelnen Bestandteile aufgetrennt und anschließend detektiert werde. Im Anschluss erfolge die Extraktion biochemischer Informationen der Hautläsionen, die gleich zeitig der KI zur Verfügung gestellt würden, damit diese genaue Berechnungen zu den Hautläsionen erstellen könne. Der gesamte Prozess dauere nur wenige Nanosekunden und die Patient*innen spüren nichts von dem kleinen Lichtblitz des Laserimpulses.
Das Spectra-Scope® berechne bei jeder Untersuchung einen LIPS-Score zwischen 0 und 10 (von LIPS negativ zu LIPS positiv), der jeweils bei der Einschätzung der vorliegenden Hautauffälligkeit Hilfestellung leiste. Im Praxistest empfiehlt Dirschka drei Messungen durchzuführen, da die KI mit jeder Messung besser in der Voraussage des Ergebnisses werde. Bislang sei es möglich, die Bestimmung von Plattenepithelkarzinomen, Basalzellkarzinomen, Melanoma in situ oder seborrhoischer Keratose sogar an verschiedenen Körperstellen in unter einer Minute umzusetzen. Derzeit werde auch versucht, Daten zu Fußpilzerkrankungen zu sammeln, damit dort ebenfalls eine hohe Spezifität in der Vorhersage erreicht werde. Die Fußpilzdaten müsse man jedoch zusätzlich mit PCRs bestätigen, um sicherzugehen, dass tatsächlich eine Fußpilzerkrankung vorliege. Jeder einzelne Datensatz sei wertvoll, um diese Technik voranzubringen.
Quelle: Symposium „In Vivo Hautkrebsdiagnostik in Echtzeit durch laserinduzierte Plasmaspektroskopie mit AI-gesteuerter Auswertung“ im Rahmen der 22. Tagung DERM, 15. März 2024, Frankenthal