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Software zur Verbesserung der Krebsdiagnose mit Infrarot-Bildgebung

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Ein Team von Beckman-Forschern unter der Leitung von Kianoush Falahkheirkhah, einem Doktoranden der Chemie- und Biomolekulartechnik, und Rohit Bhargava, Direktor des Krebszentrums in Illinois, entwickelte eine neue Software zur Verbesserung der Krebsdiagnose mittels Infrarotbildgebung.

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Neben der rechnerischen Verbesserung der Bildauflösung wird diese Software auch die Datenanalyse integrieren und die Aufnahmegeschwindigkeit von pathologischen Bildern beschleunigen. Die Forschungsergebnisse sind in der Zeitschrift Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems veröffentlicht.

"Die meisten Strategien für die Krebsdiagnose beruhen heute auf der Bewertung der morphologischen Details der Probe, was bedeutet, dass ein Pathologe die Probe analysiert, um die Art und den Schweregrad des Krebses zu bestimmen. Mit der IR-Bildgebung erhalten wir die chemische Zusammensetzung einer Probe, die uns die Menge an Informationen liefert, die für automatisierte Werkzeuge zur Analyse von Tumoren und ihrer umgebenden Mikroumgebung erforderlich sind", sagte Falahkheirkhah.

Bild: Bilder von zwei lächelnden Forschern nebeneinander - Rohit Bhargava und Kianoush Falahkheirkhah; Copyright: Beckman Institute for Advanced Science and Technology

Die Forscher des Beckman Institute for Advanced Science and Technology, Kianoush Falahkheirkhah (links) und Rohit Bhargava (rechts), leiteten ein Team, das eine neue Software zur Verbesserung der Krebsdiagnose mittels Infrarotbildgebung entwickelte.

Die IR-Bildgebung hat ihre Grenzen, denn sie ist viel langsamer als die morphologische Analyse. Hinzu kommt die Beugungsgrenze der IR-Bildgebung, die zu einer geringeren räumlichen Auflösung führt. Diese Einschränkungen motivierten Falahkheirkhah und Bhargava, eine Software zu entwickeln, die die IR-Bildgebung um das 20-fache beschleunigt, wobei die Genauigkeit nur um 5 % abnimmt.

Die Gesellschaft befindet sich derzeit im goldenen Zeitalter der Softwareentwicklung, in dem die Entwicklung neuer Software viel schneller ist als die Entwicklung neuer Hardware. Aus diesem Grund können Wissenschaftler Software entwickeln, die mehr aus den heutigen Maschinen herausholt, während sie auf die Maschinen von morgen warten.

"Auch wenn die Entwicklung neuer Software und Berechnungswerkzeuge wichtig ist, müssen für die Entwicklung echter Maschinen der nächsten Generation Software und Hardware Hand in Hand gehen", so Falahkheirkhah.

Die IR-Bildgebung befindet sich seit fast 20 Jahren in der Entwicklung und steht kurz vor dem Einsatz als Grundlagentechnologie für die Krebsdiagnose. Da viele ihrer Tücken beseitigt sind, sind die Haupthindernisse, die einer allgemeinen Anwendung im Wege stehen, die Öffentlichkeitsarbeit und die Ausbildung.

Wie bei jeder neuen Technologie müssen die Benutzer in der Anwendung der Software geschult werden. Laut Falahkheirkhah kann diese Software innerhalb von nur einer Woche an die Vorlieben des Benutzers angepasst und der Zugang erleichtert werden.