Eine Studie der Ohio State University hat herausgefunden, wie ein KI-gestützter digitaler Zwilling menschlicher Wirbel vorhersagen kann, wie Krebs die Wahrscheinlichkeit von Wirbelsäulenbrüchen beeinflusst. Jährlich werden in den USA über ein Komma sechs Millionen Fälle diagnostiziert, und etwa zehn Prozent dieser Patienten erleiden Wirbelsäulenmetastasen. Ihre im International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering veröffentlichte Studie beschreibt, wie die Forscher einen digitalen Zwilling des Wirbels eines Patienten erstellten, indem sie ein KI-gestütztes Framework, ReconGAN, trainierten, das verwendet werden kann, um die Belastungsmenge anzuzeigen, die der Wirbel bewältigen kann bevor es unter Druck bricht. Durch das Training von ReconGAN auf MRT- und Mikro-CT-Bildern, die durch schichtweise Aufnahmen von Wirbeln einer Leiche erstellt wurden, konnten die Forscher genaue mikrostrukturelle Modelle der Wirbelsäule entwickeln. Das Team war auch in der Lage, das Modell unter Verwendung seiner Simulation zu erweitern, was laut dem Papier für das Verständnis und die Einbeziehung von Modifikationen an der vollständigen geometrischen Gestaltung eines Wirbels wesentlich ist. Die Forscher verwendeten CT/MRT-Scans einer 51-jährigen Lungenkrebspatientin mit metastasiertem Krebs, um nachzuahmen, was passieren würde, wenn der Krebs einige der Wirbel schwächen würde, und wie sich dies darauf auswirken würde, wie viel Stress die Knochen aushalten könnten, bevor sie brechen. Das Modell schätzte, wie viel Stärke Teile des Wirbels als Folge der Tumore verlieren würden, sowie andere Veränderungen, die auftreten könnten, wenn der Krebs fortschreitet, so die Forscher. Klinische Beobachtungen von Krebspatienten bestätigten einige ihrer Erwartungen. Außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der Ohio State University und Mitautor der Studie, Soheil Soghrati, erklärte: „Wirbelsäulenfrakturen erhöhen das Todesrisiko des Patienten um etwa fünfzehn Prozent. Durch die Vorhersage des Ergebnisses dieser Frakturen bietet unsere Forschung medizinischen Experten die Möglichkeit, bessere Behandlungsstrategien zu entwickeln und Patienten zu helfen, fundiertere Entscheidungen zu treffen. Das ultimative Ziel ist die Entwicklung eines digitalen Zwillings von allem, was ein Chirurg operieren kann. Im Moment werden sie nur für sehr, sehr anspruchsvolle Operationen verwendet, aber wir möchten dabei helfen, diese Simulationen durchzuführen und diese Parameter noch weiter abzustimmen. Was die Arbeit wirklich einzigartig macht, ist, wie detailliert wir die Geometrie des Wirbels modellieren konnten. Wir können praktisch den gleichen Knochen von einem Stadium zum anderen weiterentwickeln.“

“Ein KI-gestützter digitaler Zwilling menschlicher Wirbel kann vorhersagen, wie sich Krebs auf Wirbelsäulenbrüche auswirkt.“