Medizintechnik-Patent der Woche Erkennen von Mikroblutungen im Gehirn unter Verwendung von MRT-Bildern

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Aus der Fülle an Einreichungen beim Deutschen Patent- und Markenamt (DPMA) und Europäischen Patentamt (EPA) präsentiert die Devicemed-Redaktion wöchentlich das „Patent der Woche“. Heute: eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von Mikroblutungen im Gehirn unter Verwendung von MRT-Bildern.

Mikroblutungen im Gehirn sind ein Indikator für eine Vielzahl von Erkrankungen des Gehirns, wie Schlaganfälle oder Demenz. Mittels MRT (Magnetresonanztomographie) können solche Mikroblutungen identifiziert werden. Dabei werden meist so genannte SWI-Bilder genutzt. SWI steht für sensitivity-weighted image. Diese Art von Bildern sind besonders geeignet, um Blutansammlungen zu identifizieren.

Wo liegt das Problem?

Das Erkennen von Mikroblutungen ist aufwändig und mit einer relativ hohen Fehlerquote behaftet, da Mikroblutungen sehr klein sind und in den SWI-Bildern leicht mit Ansammlungen von Lymphflüssigkeit verwechselt werden können.

Wie sieht die patentierte Lösung aus?

Genau hier setzt die patentierte Lösung des koreanischen Medizintechnikunternehmen Heuron an. Das europäische Patent EP 394 0635 B1 schützt den Aufbau eines neuronalen Netzes, das speziell für die zuverlässige und effiziente Erkennung von Mikroblutungen im Gehirn auf Grundlage von MRT-Bildern angepasst wurde: Zunächst werden durch das MRT schichtenweise SWI-Bilder und Phasen-Bilder aufgenommen. Zwei zu einer gemeinsamen Schicht gehörenden Bilder werden dann von einer Vorverarbeitungseinheit des neuronalen Netzes normalisiert und zu einem gemeinsamen Input-Bild kombiniert.

Anschließend wird das normalisierte Bild an ein so genanntes Yolo-Algorithmus-Modul des neuronalen Netzes weitergeleitet, damit dieses potenzielle Regionen detektiert, in denen sich mit einiger Wahrscheinlichkeit Mikroblutungen befinden. Der Yolo-Algorithmus (You Only Look Once) ist dabei eine bekannte Variante eines Convolutional Neutral Networks (CNN), das geeignet ist, Objekte mit relativ wenig Rechenaufwand in Bildern zu erkennen, indem Erkennung und Klassifizierung gleichzeitig durchgeführt werden.

Daraufhin werden die Bilder dieser detektierten potenziellen Regionen einem weiteren Erkennungsmodul des neuronalen Netzwerks zugeleitet: Hier wird detektiert, ob eine durch das Yolo-Modul identifizierte, potenzielle Region tatsächlich eine Mikroblutung aufweist. Die Rechenprozesse im Erkennungsmodul sind dabei deutlich aufwändiger, aber auch genauer als im Yolo-Modul.

Durch die Vorauswahl wird der aufwändigere Rechenprozess aber nur für ausgewählte Regionen des Bildes und nicht überall durchgeführt. Auf diese Weise können der Rechenaufwand und somit die Rechenkosten des Verfahrens reduziert werden.

Warum ist das interessant?

Die Diagnostik auf Basis von MRT-, CT-, Ultraschall- und Röntgen-Bildern ist ein außerordentlich wichtiger Anwendungsfall von künstlicher Intelligenz (KI) in der Medizintechnik. Die spezifische Anpassung einer KI an einen konkreten Anwendungsfall kann dabei patentiert werden.

Im Video erklärt Herr Metzger noch einmal das Patent:

Die Patentvorstellung als Podcast:

Patentdaten

• Aktenzeichen: EP 394 0635 B1

• Anmeldetag: 14.07.2021

• Veröffentlichungstag: 10.08.2022

• Anmelder: HEURON CO LTD [KR]

• Erfinder: KIM DONG HYUN [KR]; CHOI SANG HYEOK [KR]; A AL-MASNI MOHAMMED [KR]; NOH YOUNG [KR]; KIM EUNG YEOP [KR]

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