Einsatz von Künstlicher Intelligenz zur Diagnose von Rückenkrankheiten

Ein Forscherteam aus Rheinland-Pfalz arbeitet an einem Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI), mit dem künftig eine personalisierte Diagnose von Rückenleiden ermöglicht werden soll.

Rückenleiden gelten gemeinhin als Volkskrankheit. Laut einer Studie der Krankenkasse pronova BKK aus dem vergangenen Jahr leiden nur 12 Prozent der Beschäftigten nie an Rückenschmerzen. An einem Verfahren, mit dem sich Fehlstellungen und -belastungen des Rückens effizienter beobachten lassen, arbeitet ein Forscherteam der TU Kaiserslautern (TUK), der Universitätsmedizin in Mainz und mehreren Unternehmen. Zum Einsatz kommen hierbei auch Verfahren der KI, die helfen, die Wirbelsäule individuell zu analysieren.

Laut Carlo Dindorf, Wissenschaftler in der Arbeitsgruppe Bewegungs- und Trainingswissenschaft an der TU Kaiserslautern, nützt das Wissen zu Präventionsmaßnahmen gegen Rückenschmerzen nur wenig, “wenn die Ursache für die Schmerzen nicht klar definiert ist“ . Genau daran arbeitet das Team der TUK zusammen mit Jürgen Konradi und dem Forschungsteam des Interprofessionellen Studienzentrums für Bewegungsforschung der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz, dem Medizintechnikunternehmen DIERS International GmbH und weiteren Projektpartnern.

Das interdisziplinäre Team setzt dabei auf eine in der Praxis bereits gut erprobte und verbreitete Diagnosetechnik. „Wir scannen den Rücken mit einem Projektor und einer Kameraeinheit“, sagt Dindorf. Dabei wird ein Lichtgitter auf den Rücken projiziert. Mittels der Rasterstereographie kann so ein individuelles Modell der Wirbelsäule berechnet werden. Neu bei der Methode ist nun der Einsatz von Verfahren der KI und des maschinellen Lernens. „Unser System lernt mit Hilfe der gewonnenen Daten dazu“, erläutert Dindorf. „Je mehr Wirbelsäulen analysiert werden, desto besser wird das System und somit unser Verständnis der Wirbelsäule.“

Dies könne unter anderem der Medizin künftig helfen, zum Beispiel Fehlstellungen besser aufzuspüren und personalisierte Diagnosen zu treffen, die eine individualisierte Therapie ermöglichen. Die Technologie ist nach Angabe der Forschenden aber auch für den Leistungs- und Breitensport sowie für die Grundlagenforschung generell von Interesse. Denn so könne ein wesentlich differenzierteres Bild und ein besserer Einblick in die Funktion der Wirbelsäule entstehen. Neueste Erkenntnisse dazu hat das Team um Dindorf im Frühjahr 2021 beim internationalen Kongress „Sports, Medicine and Health Summit“ in Hamburg präsentiert.

Mit eingebunden in das Forschungsvorhaben ist auch die Offene Digitalisierungsallianz Pfalz. „Mit der Offenen Digitalisierungsallianz Pfalz arbeiten wir daran, unsere Erkenntnisse in Zusammenarbeit mit anderen Forschern, mit Akteuren aus dem Gesundheitsbereich und mit Unternehmen der Region in die Praxis zu überführen“, sagt Prof. Michael Fröhlich, Sprecher des Innovationsbereichs Gesundheit und Leiter der Arbeitsgruppe Bewegungs- und Trainingswissenschaft an der TUK. „Dem Ziel, eine punktgenauere, individuell ansetzende Medizin zu ermöglichen, die ihren Beitrag zur Rückengesundheit leisten kann, kommen wir Schritt für Schritt näher“, so Fröhlich weiter.

Hintergrund: Die Offene Digitalisierungsallianz Pfalz ist ein Verbundvorhaben der Hochschule Kaiserslautern, der Technischen Universität Kaiserslautern sowie des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM). Das Vorhaben soll den Ideen-, Wissens- und Technologietransfer mit Wirtschaft und Gesellschaft stärken und basiert auf einer gemeinsamen Kooperationsstrategie der beiden Hochschulen. Die Offene Digitalisierungsallianz Pfalz wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Bund-Länder-Initiative „Innovative Hochschule“ gefördert.