COVID-19 oder nicht? Röntgen-Software kann bei der Diagnose unterstützen

Üblicherweise wird bei Verdacht auf eine SARS-CoV-2- Infektion ein Nasen- und Rachenabstrich und bei Verdacht auf einen schweren Verlauf eine Computertomographie (CT) durchgeführt. Jedoch stehen beispielsweise in Entwicklungsländern häufig weder Test-Kits noch Möglichkeiten einer CT ausreichend zur Verfügung.

Aus diesem Grund hat Lena Kopp, Studentin der Elektrotechnik am Campus Künzelsau der Hochschule Heilbronn, Reinhold-Würth-Hochschule, in ihrer Studienarbeit eine Röntgen-Software entwickelt, die zwischen einer bakteriellen- und einer viralen Lungen-Erkrankung unterscheiden kann – völlig automatisch.

Prof. Alexander Jesser, betreute gemeinsam mit seinem Mitarbeiter Roman Radtke die Studentin bei ihrer Forschungsarbeit. Jesser erläutert: „Bei einer Erkrankung der Lunge ist das betroffene Gewebe meist weniger transparent für die Röntgenstrahlung und kann durch seine Form und Abgrenzung Aufschluss geben, um welche Art der Krankheit es sich handelt. Eine COVID-19-Erkrankung zeigt meist milchglasartige Veränderungen in beiden Lungenflügeln. Ist eine Erkrankung der Lunge durch eine Infektion mit Bakterien erfolgt, ist mehrheitlich nur ein Flügel der Lunge verändert. Eine gleichmäßige Ausbreitung über alle Bereiche der Lunge ist dabei also ein Hinweis auf eine COVID-19-Infektion.“

Zur automatisierten Auswertung werden die Aufnahmen in einen Standard-PC eingelesen und mit einer speziellen mathematischen Operation der Kontrast erhöht – ein Vorteil bei qualitativ schlechten Aufnahmen, die mit älteren Röntgenanlagen entstehen. Die Software erstellt neben einem Falschfarbenbild, das die Auswertung vereinfachen kann, ein Binärbild, auf welchem sich bereits die Umrisse der Lunge, sowie Spuren von geschädigtem Gewebe erkennen lassen. Durch einen weiteren Algorithmus werden die im Binärbild vorhandenen Kanten und Grenzen der einzelnen Bereiche ermittelt. Die Software kann durch weitere Berechnungen Flächen- und Symmetriebetrachtungen vollziehen und anhand dieser mit großer Wahrscheinlichkeit zwischen bakterieller- oder viraler Lungenentzündungen unterscheiden.

Auch Dr. Konrad Appelt, Radiologe am Universitätsspital Basel, der beratend zur Forschungsarbeit beigetragen hat, sieht die automatisierte medizinische Auswertung von Röntgenbildern positiv: „Klar ist, dass durch diese Methode ein qualifizierter Arzt nicht ersetzen werden kann und ein einfaches Röntgenbild nicht die diagnostische Qualität eines Computertomographens aufweist, sie kann aber eine sehr sinnvolle, zusätzliche Maßnahme zur Diagnose der COVID-19-Erkrankung sein.“