Adolf-Windorfer-Preis für Erforschung der Magnetresonanztomographie in der Lungenfunktionsdiagnostik bei Mukoviszidose

Eine strahlungsfreie Diagnostikmethode für Mukoviszidose-Betroffene und andere Patienten mit chronischen Lungenerkrankungen zu etablieren, ist seit 2009 wichtiges Ziel der Arbeitsgruppe um Prof. Mark O. Wielpütz, Universitätsklinikum Heidelberg, Mitglied im Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL).

Der Einsatz der Magnetresonanztomographie (MRT) in der Mukoviszidose-Lungendiagnostik wurde von den Wissenschaftlern unter anderem durch Nutzung von Künstlicher Intelligenz (KI) weiterentwickelt und im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren der Lungenfunktionsdiagnostik validiert. Für diese umfassenden Arbeiten zeichnet der Mukoviszidose e.V. Wielpütz mit dem diesjährigen Adolf-Windorfer-Preis aus.

Für eine erfolgreiche Therapie der Lungenschädigung bei Mukoviszidose ist eine frühzeitige Diagnose des Krankheitsfortschritts unerlässlich. Doch gerade bei jungen Patienten und solchen unter CFTR-Modulatortherapie sind die etablierten Methoden zur Lungenfunktionsprüfung, zum Beispiel mittels Spirometrie, nur bedingt geeignet, da bei ihnen in der Lungenfunktionsmessung Verschlechterungen oft nicht sofort erkennbar sind. Ein normales beziehungsweise unverändertes Ergebnis in der Lungenfunktionsmessung bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass die Erkrankung nicht fortschreitet.

In Studien konnte die Arbeitsgruppe Wielpütz demonstrieren, dass mittels MRT frühzeitig auch subtile Veränderungen in der Struktur der Lunge und ihrer Perfusion bei Mukoviszidose-Patienten aufgespürt werden können. Darüber hinaus haben die Wissenschaftler gezeigt, dass es möglich ist, an spezialisierten Mukoviszidose-Zentren ein standardisiertes MRT-Protokoll anzuwenden und damit eine vergleichbare Bildqualität zu erzielen – ein wichtiger Schritt in Richtung Etablierung des MRT als Instrument der Routineuntersuchung von Mukoviszidosepatienten.

Optimierung und Automatisierung der MRT-Auswertung mittels KI

Um die Auswertung der MRT-Bilder zu optimieren und zu automatisieren, haben Wielpütz und Kollegen sie mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz weiterentwickelt. In einem über die Forschungsförderung des Mukoviszidose e.V. finanzierten Projekt etablierten sie ein computergestütztes Auswertesystem, das unabhängig vom menschlichen Betrachter verlässlich und genau die Schwere der Lungenerkrankung auf MRT-Aufnahmen misst. Ziel war es, ein Neuronales Netzwerk (CNN) für das vollautomatische Scoring von Perfusionsstörungen im MRT von Mukoviszidose-Patienten aller Altersgruppen zu trainieren.

Dieses System ermöglicht künftig auch die vergleichende Analyse großer Datenmengen von vielen verschiedenen Patienten, was neue Erkenntnisse in der Erforschung der Lungenerkrankung bei Mukoviszidose verspricht. Zudem könnte das Verfahren zur Auswertung von MRT-Aufnahmen auch bei Medikamentenstudien eingesetzt werden, um den Therapieerfolg leichter messbar zu machen. Für den einzelnen Mukoviszidosepatienten besteht der Nutzen darin, relativ schnell einen verlässlichen Zahlenwert zur Schwere seiner Lungenerkrankung zu erhalten. So kann er über mehrere MRT-Messungen hinweg vergleichen, ob seine Therapie wirksam ist oder ob Änderungen in seinem Therapieschema angezeigt sind.

Der mit 5000 Euro dortierte Adolf-Windorfer-Preis wird einmal jährlich für eine herausragende Arbeit auf dem Gebiet der Erforschung und der Therapie der Mukoviszidose vergeben. Finanziert wird der Preis im jährlichen Wechsel von den regionalen Selbsthilfegruppen und Landesverbänden des Bundesverbandes, im Jahr 2022 vom Mukoviszidose e.V. Landesverband Baden-Württemberg. Die Preisverleihung erfolgt im Rahmen der Jahrestagung des Mukoviszidose e.V. am 7. Mai 2022.