Digitale Infrastruktur für Deutschlands größte Gesundheitsstudie

Verlässliche medizinische Bilddaten für die „Nationale Kohorte“

| Redakteur: Jürgen Sprenzinger

Gemeinsam forschen für eine gesündere Zukunft – das ist der Leitgedanke der Nationalen Kohorte (NAKO)
Gemeinsam forschen für eine gesündere Zukunft – das ist der Leitgedanke der Nationalen Kohorte (NAKO) (Bild: Olaf Klinghammer)

Im Juni startet die „Nationale Kohorte“ (NAKO), mit 200.000 Probandinnen und Probanden die bislang umfassendste Gesundheitsstudie Deutschlands. Zentraler Bestandteil sind MRT-Aufnahmen von bis zu 30.000 Menschen. Die Bilder dienen Wissenschaftlern dazu, wertvolle Erkenntnisse über die Entstehung von Erkrankungen zu gewinnen.

Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS in Bremen ist bei diesem Projekt für eine direkte Verfügbarkeit der Aufnahmen in verlässlicher Güte verantwortlich – eine wesentliche Voraussetzung für den Erfolg der Studie. Die „MEVIS“-Softwaresysteme erleichtern dabei den an der Studie beteiligten Radiologen den Zugang zu den Bilddaten. Dadurch können die Experten Auffälligkeiten in den Aufnahmen schnell und verlässlich feststellen und die Probanden bei einem ernsthaften Problem umgehend informieren.

Wie entstehen Volkskrankheiten wie Diabetes, Krebs oder Demenz?

Welchen Einfluss haben Gene, Umwelt und Lebenswandel? Diese Fragen beleuchtet die Nationale Kohorte. Die Resultate der auf zehn Jahre angelegten Studie sollen sowohl Vorbeuge- als auch Therapiemaßnahmen verbessern. Dazu werden seit Mai dieses Jahres 200.000 zufällig ausgesuchte Männer und Frauen zwischen 20 und 69 Jahren zu einem umfassenden Untersuchungsprogramm eingeladen. Während der bis zu vierstündigen Untersuchung prüft medizinisches Fachpersonal Gewicht, Blutdruck und Herzfrequenz der Probanden und fragt nach Lebensgewohnheiten und sozialem Umfeld.

40.000 dieser Testpersonen werden noch eingehender gecheckt. Bei ihnen werden beispielsweise eine 24-Stunden-Schlaf-Erfassung, ein Riechtest und eine 3D-Echokardiographie gemacht.

Ein weiteres zentrales Element der Langzeitstudie: 30.000 Probanden werden mit dem Magnetresonanz-Tomographen (MRT) untersucht. Ohne schädliche Röntgenstrahlung nimmt das Gerät 3D-Bilder aus dem Körperinneren auf. Zunächst erfolgt ein Ganzkörper-Scan bei relativ geringer Bildauflösung. Anschließend werden Gehirn, Herz und Skelett genauer unter die Lupe genommen. „Dafür wurden MR-Scanner für fünf Standorte angeschafft“, sagt MEVIS-Projektleiter Prof. Matthias Günther. „Damit die Daten aus diesen fünf Standorten vergleichbar sind, verwenden wir überall den identischen Gerätetyp, und die Untersuchungen folgen stets demselben Ablauf.“

Der Datenschutz ist gewährleistet

Läuft in einem der fünf MRT-Zentren ein Scan, werden die Daten umgehend auf den Server in Bremen hochgeladen. Dabei sind Datenschutz- und Datensicherheitsaspekte in hohem Maße berücksichtigt: so werden alle Daten „pseudonymisiert“ aufgenommen, d.h. die Namen der Probanden sind durch Kennziffern ersetzt. Anschließend werden die Bilder mit gesicherten Verbindungen nach Bremen übertragen. Pro Proband fallen bis zu 6.000 Bilder an, zusammen ergeben sie ein Datenvolumen von etwa drei Gigabyte.

An dieser Stelle setzt die Arbeit der MEVIS-Experten ein – das Fraunhofer-Institut dient als zentrale Sammelstelle, um die medizinischen Bilddaten vorzuverarbeiten und auf ihre Konsistenz zu checken. Die in Bremen bearbeiteten Daten werden von den an der Studie mitarbeitenden Radiologen auf Zufallsergebnisse überprüft und in die Langzeitarchive der Universität Greifswald und des Deutschen Krebsforschungszentrums Heidelberg geschickt.

Software prüft alle relevanten Messparameter

Zunächst kommt eine Software zur Qualitätssicherung zum Einsatz: „Sie analysiert automatisch die Qualität der Bilddaten und gewährleistet damit deren Vergleichbarkeit“, sagt Günther. So überprüft die Software, ob alle Daten vorhanden sind oder etwas fehlt. Falls Bilder doppelt gemacht wurden, bestimmt sie, welches von beiden für das sogenannte „Reading“, also die Zufallsbefundung, verwendet werden soll. Ferner prüft die Software alle relevanten Messparameter und merkt, wenn einer der MR-Scanner einen Bildfehler erzeugt hat oder eine Aufnahme „verwackelt“ ist, weil sich der Proband im Scanner bewegt hat. „Abweichungen melden wir sofort an die Zentren, so dass das Personal dort erfährt, wenn etwas schiefgelaufen ist“, erläutert Günther. „Dadurch lässt sich verhindern, dass derselbe Fehler bei der nächsten Aufnahme erneut auftritt.“

Wenn in den nächsten Jahren bis zu 30.000 Probanden per MRT untersucht werden, dürfte man bei einigen von ihnen Krankheitsanzeichen entdecken – etwa Tumoren im Frühstadium, von denen der Proband zwar noch nichts merkt, die aber bald gefährlich werden können. Deshalb werfen bereits Radiologen an jedem der fünf MRT-Standorte einen Blick auf die Bilder. Das Ziel: Innerhalb weniger Tage nach dem Scan sollen die Probanden über das mögliche Problem informiert werden – die Voraussetzung für eine schnelle Diagnose oder gar Behandlung.

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