Anwendung von künstlicher Intelligenz bei der Bildrekonstruktion und -verarbeitung in Radiologie und Nuklearmedizin

Bildgebende Verfahren, die ionisierende Strahlung nutzen, sind im Sinne des Strahlenschutzes zu optimieren. KI-basierte Ansätze in der medizinischen Bildgebung könnten helfen, bessere diagnostische Informationen bei gleicher Patientenexposition zu erhalten oder bei gleicher diagnostischer Aussagekraft der Bildgebung die Patientenexposition zu verringern. Allerdings können bei der Verwendung KI-basierter Verfahren auch z.B. unbemerkt relevante Informationen unterdrückt werden oder falsche Informationen hinzugefügt werden. Es gilt also zu bewerten, welche möglichen Probleme zu beachten sind und wie sie verhindert werden können. 

• Welche KI-Verfahren können für die Bildoptimierung in der medizinischen Bildgebung sinnvoll sein, welche Risiken birgt der Einsatz?
• Welche Rahmenbedingungen bestehen derzeit für den Einsatz dieser Verfahren und welche müssen zukünftig gegeben sein, damit der Einsatz ionisierender Strahlung sicher ist und die tatsächlichen Befundkennzeichen hinreichend sicher gezeigt werden?
• Können Anforderungen für die Methodik eines KI-Algorithmus in der Bildoptimierung mit Bezug auf das vorgesehene Anwendungsfeld des Algorithmus und die Gestaltung der Qualitätssicherung entwickelt werden?

• Derzeit gibt es sehr viele Ansätze, KI-basierte Verfahren für die Bildrekonstruktion und Rauschreduktion medizinischer Bilddaten zu entwickeln. Prinzipiell können derartige Ansätze für eine bessere Verwendung der aufgenommenen bzw. gemessenen Bild(roh)daten geeignet sein.  
• Wenn eine effizientere Ausnutzung der Daten gelingt, können damit bessere Bilder im diagnostischen Sinn bei gleicher Strahlenexposition des Patienten oder der Patientin oder bei Bildern gleicher diagnostischer Eignung eine Reduktion der Strahlenexposition erreicht werden.
• Aufgrund von potenziellen Fehlerquellen bei KI-basierten Verfahren (nicht nachvollziehbare algorithmische Verarbeitung der Bilddaten, häufig nicht mehr zu validierende Originalinformation, Möglichkeit der Unterdrückung oder artifiziellen Einfügung von Bildinhalten) muss die diagnostische Gleichwertigkeit zu Standardverfahren in jedem Fall sichergestellt werden. Dies ist eine zentrale Maßgabe auch aus Sicht der Strahlenschutzgesetzgebung.
• Neben der Dokumentation, welche Modelle eingesetzt und wie sie trainiert werden, ist es insbesondere wichtig, die verwendeten Daten für Trainings-, Test-, und Validierungszwecke geeignet zu wählen. Die Empfehlung enthält Hinweise, wie sichere Verfahren entwickelt, überprüft und eingesetzt werden können.
• Für die Qualitätssicherung im Sinne des Strahlenschutzes spielt neben der Überprüfung der Systeme auch die korrekte Anwendung der Verfahren eine zentrale Rolle. Hierfür sind das Verständnis der Verfahren sowie Standardarbeitsanweisungen für das medizinische Fachpersonal von zentraler Bedeutung.