Nierentransplantation – KI verbessert Patientenversorgung

Zukunft der Diagnostik: KI-gestützte digitale Pathologie

Trotz bedeutender Fortschritte in der Transplantationstherapie bleibt das langfristige Überleben von Nierentransplantaten eine Herausforderung. Ursachen einer Erkrankung genau zu bestimmen ist eine zentrale Voraussetzung für eine gezielte Behandlung. Biopsien, also die Entnahme kleinster Gewebeproben, werden von spezialisierten Pathologen mit histopathologischen Verfahren untersucht, um strukturelle und molekulare Gewebeveränderungen zu analysieren. Auch bei Funktionsstörungen transplantierter Nieren spielen Biopsien eine entscheidende Rolle, insbesondere um zwischen einer Abstoßungsreaktion und einer Infektion zu unterscheiden. Beide Szenarien erfordern ganz unterschiedliche Behandlungsstrategien.

Algorithmen erkennen Gewebestrukturen von Nieren

Derzeit basiert die pathologische Beurteilung jedoch stark auf subjektiven Erfahrungen der Experten. Die Quantifizierung feinster Gewebeveränderungen bleibt dabei begrenzt. Daher kommen auch in der Routinediagnostik zunehmend digitale Verfahren zum Einsatz. So werden gefärbte Schnittpräparate eingescannt und archiviert, die Diagnostik erfolgt effizient und ortsunabhängig am Bildschirm. Die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. med. Jan Hinrich Bräsen an der Medizinischen Hochschule Hannover hat in mehreren Forschungs- und Kooperationsprojekten hochkomplexe Algorithmen entwickelt, die Strukturen von Nierengewebe erkennen. Die Forschenden nutzten dazu innovative serielle Färbeverfahren, um die benötigte große Menge an Trainingsdaten für alle relevanten anatomischen Strukturen zu erzeugen.

© Medizinische Hochschule Hannover

KI präzisiert die Diagnostik von Gewebeschäden

Die KI-gestützten Methoden wie Convoluted Neural Networks liefern objektive und präzise Daten zur Gewebestruktur und quantifizieren spezifische Biomarker, zum Beispiel weiße Blutkörperchen wie Makrophagen. „Einige Biomarker-Signale sind so fein, dass sie selbst von erfahrenen Pathologen nicht in der benötigten Auflösung erfasst werden können“, erklärt Jan Hinrich Bräsen. „Unsere Methode hat gezeigt, dass die Makrophagendichte in Biopsien bereits sechs Wochen nach Transplantation eine Vorhersage über die Langzeitfunktion des Transplantats ermöglicht.“ Derzeit validiert die Arbeitsgruppe diese innovativen Methoden für die klinische Anwendung und plant, die Methodik auch auf andere Erkrankungen und Organe zu übertragen.