In der Klinik riecht es nicht nach Krankenhaus. Keine sterile Luft, kein kalter Flur. Warme Farben. Hauptsächlich orange. Die Gebäudeteile des Krankenhauses sind durch eine geschlossene Brücke aus Glas verbunden, deren bunte Scheiben wie ein Regenbogen leuchten. Erst auf den zweiten Blick wird klar: Das „Princess Máxima Center“ in Utrecht ist tatsächlich ein Krankenhaus. Genau genommen das größte pädiatrische Krebszentrum Europas. Ein Ort für Kinder mit Krebs also.

Überall begegnen einem kleine Menschen mit kahlem Kopf. Die Treppengeländer sind doppelt angebracht: ein hoher für Erwachsene, ein niedriger für Kinder. Es sind Details, die zeigen, dass dieser Ort nicht nur ein Krankenhaus ist – sondern ein Zuhause auf Zeit für Kinder, die gegen Krebs kämpfen müssen.

KI ermöglicht es, Hirntumore schon während der Operation zu diagnostizieren

Nun wurde eine medizinische Innovation vorgestellt, die die Neurochirurgie grundlegend beeinflussen könnte. Ein Team aus Onkologen, Ingenieuren und Pathologen entwickelte ein Verfahren, das es ermöglicht, Hirntumore in Echtzeit während einer Operation zu diagnostizieren – Dank künstlicher Intelligenz.

„Wir möchten die perfekte Entscheidung treffen“, erklärt der Klinikdirektor für Neuro-Onkologie, Eelco Hoving. „Wenn man zu viel entfernt, riskiert man schwere Nebenwirkungen. Entfernt man zu wenig, bleibt Tumorgewebe zurück.“ Die neue Technologie hilft dabei, dieses lebenswichtige Gleichgewicht herzustellen. Seit 2023 arbeitet die Universität Utrecht an der Entwicklung dieser KI-basierten Software.

Echtzeit-Diagnose statt tagelanger Wartezeit

Bisher dauerte es mehrere Tage, eine Tumordiagnose zu stellen. Doch das Team in Utrecht nutzt ein Gerät, das DNA in Echtzeit analysieren kann – während die Operation noch läuft. „Diese Technologie liefert uns schon nach zehn bis vierzig Minuten Ergebnisse“, berichtet der Neurochirurg. Das bietet insbesondere für die Patientinnen und Patienten einen Vorteil, da die Ärzte bereits während des Eingriffs über das weitere Vorgehen entscheiden können. Pathologen kontrollieren die Tumor-Probe trotzdem weiterhin.

Der sogenannte Nanoporen-Sequenzer ist ein handliches Gerät, das etwa 2000 Dollar kostet – für die Medizin ein erstaunlich günstiger Preis. Es erinnert optisch an einen kleinen Tacker und wird einfach per USB an einen Laptop angeschlossen.

Bisherige Verfahren zur Tumorbestimmung zu langsam

Bislang läuft die Diagnostik im Labor nach einem zweistufigen Verfahren ab: Zunächst analysieren Pathologen das entnommene Hirngewebe im Detail. Sie untersuchen das Erbgut der Zellen, um herauszufinden, um welche Art von Tumor es sich handelt – ein aufwendiger Prozess, der oft eine Woche oder länger dauert.

Parallel dazu wird ein kleiner Teil der Probe eingefroren und in hauchdünne Scheiben geschnitten – eine Art „eingefrorene Momentaufnahme“, wie Neurochirurg Hoving es nennt. Diese sogenannten Schnellschnitte werden unter dem Mikroskop untersucht und liefern nach 15 bis 20 Minuten erste Hinweise auf die Tumorart. Doch das Verfahren ist deutlich weniger zuverlässig als die umfassende genetische Analyse.

Genau an dieser Stelle setzt die neue Technologie an: Der Nanoporen-Sequenzer untersucht die DNA direkt, ohne dass die Proben eingefroren werden müssen. Dafür wurde die KI wurde mit vielen DNA-Profilen trainiert und kann über 80 Tumorarten unterscheiden. Das Gerät zieht sich die Erbgut-Stränge durch winzige Öffnungen, die Nanoporen genannt werden.

So entsteht ein einzigartiges Muster, ähnlich einem genetischen Fingerabdruck. Auf diese Weise kann die Erbinformation des Tumors in Echtzeit ausgelesen und mithilfe von Künstlicher Intelligenz ausgewertet werden. Die KI erkennt innerhalb weniger Minuten, um welche Krebsart es sich handelt.

Jeroen de Ridder, er ist Professor am Forschungszentrum für Molekularmedizin der Universitätsklinik Utrecht, erklärt das Prinzip mit einem anschaulichen Beispiel: Er zeigt zunächst ein gestochen scharfes Bild eines Elefanten – und daneben dasselbe Motiv, diesmal jedoch stark verpixelt, nur aus wenigen Punkten bestehend. Auf diesem zweiten Bild ist der Elefant kaum zu erkennen, und doch steckt alle wesentliche Information bereits darin.

Lebensrettende Präzision im Operationssaal

Hoving erinnert sich auch an einen besonders eindrucksvollen Fall: Ein junger Patient lag mit einem vermeintlich bösartigen Hirntumor auf dem Operationstisch. Der Schnellschnitt, unter dem Mikroskop, also die erste Gewebeuntersuchung, deutete daraufhin, dass der Tumor hochaggressiv sei – also entschieden sich die Chirurgen für eine radikale Entfernung des gesamten Gewebes. Der Eingriff verlief zwar erfolgreich, doch der Patient konnte nach der Operation einen Arm nicht mehr bewegen.

Zehn Tage später brachte die Labordiagnose eine bittere Erkenntnis: Der Tumor war gar nicht so bösartig, wie zunächst angenommen. Hätte das neue KI-Tool bereits damals zur Verfügung gestanden, hätte es die wahre Tumorart in Echtzeit erkannt – und der Eingriff hätte wahrscheinlich schonender geplant werden können.

Diese schnelle Diagnose verändert nicht nur die Operation, sondern erhöht die Überlebenschancen der Kinder erheblich. In Studien konnten die Ärzte die richtige Diagnose in 80 Prozent der Fälle während der Operation stellen – eine drastische Verbesserung gegenüber bisherigen Methoden.

Die Technologie könnte vor allem in Ländern mit begrenzten Ressourcen große Wirkung entfalten. Sie ist kostengünstig, schnell und benötigt keine komplexe Infrastruktur. „Wir sprechen bereits mit Laboren in anderen Regionen, um ihnen zu helfen, das System einzurichten“, erklärt das Forschungsteam. Ziel sei es, die Methode global zugänglich zu machen.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit als Schlüssel

Die Forscher betonen, dass der Erfolg nur durch die enge Zusammenarbeit verschiedener Fachrichtungen möglich war. „Ich bin Elektroingenieur – und schauen Sie, wo ich jetzt bin“, meint De Ridder. „Wenn Menschen interdisziplinär denken, entsteht echte Innovation.“

Die Technologie soll bald in weiteren Kliniken eingesetzt werden. Sie könnte der Beginn einer neuen Ära der präzisen, KI-gestützten Medizin sein – bei der Entscheidungen im Operationssaal nicht mehr auf Vermutungen, sondern auf genetischen Fakten beruhen.