Software Competence Center Hagenberg

Schwanger dank künstlicher Intelligenz?

Das Kinderwunsch-Zentrum am Kepler Universitätsklinikum und das Software Competence Center Hagenberg (SCCH) arbeiten im Rahmen eines vom Land Oberösterreich über die Wirtschafts- und Forschungsstrategie (#upperVISION2030) geförderten Projektes daran, die Qualität von im Frühstadium befindlichen Embryonen, sogenannten Blastozysten, mit Hilfe von künstlicher Intelligenz (KI) zu verbessern und somit die Erfolgschancen für eine Schwangerschaft bei künstlicher Befruchtung zu erhöhen.

HAGENBERG, OÖ. Vor rund 43 Jahren begründete die In-vitro-Fertilisierung (IVF) die moderne Reproduktionsmedizin. Die Wahrscheinlichkeit, durch diese Behandlung ein Kind zu bekommen, liegt laut österreichischem IVF-Register 2019 bei etwa 35 Prozent.

Künstliche Intelligenz für künstliche Befruchtung

Die österreichischen IVF-Zentren führten 2019 mehr als 11.000 IVF-Behandlungen an mehr als 7.100 Paaren durch. Bei 9.172 wurde ein Embryo in die Gebärmutter transferiert, worauf es in 3.132 Fällen zu einer Schwangerschaft kam. Eine solche Behandlung ist mit hohem Aufwand und Kosten, sowie körperlichen und psychischen Belastungen für die Patientinnen verbunden. Bei einer IVF werden Eizellen in einer Laborumgebung befruchtet und die Embryonen spätestens im Blastozystenstadium (Tag 5 der Entwicklung) in die Gebärmutter eingesetzt.

"Dabei trachtet man danach, nur qualitativ hochwertige Blastozysten einzusetzen. Bisher passierte die Analyse unter dem Mikroskop und der mittlere Konsens einer Gruppe von spezialisierten EmbryologInnen entschied mit einem gewissen Maß an Subjektivität über 'geeignete' und 'weniger geeignete' Blastozysten", erklärt Thomas Ebner, der das IVF-Labor am KUK Kinderwunsch-Zentrum leitet.

Wahrscheinlichkeit einer Schwangerschaft durch Künstliche Intelligenz erhöhen

Ziel des Projekts ist, die Qualitätsbewertung der Blastozysten durch KI-Methoden so zu verbessern, dass die Wahrscheinlichkeit bei einem Transfer schwanger zu werden deutlich steigt.

"Gerade hier kann KI einen wesentlichen Beitrag leisten. Es können verschiedene neuronale Netze eingesetzt werden, um unter anderem die Qualität einer Blastozyste, die beste vorhandene Blastozyste, die Anzahl der einzusetzenden Blastozysten oder die Wahrscheinlichkeit einer Schwangerschaft zu bestimmen"

sagt Ebner. Gespeist und trainiert werden diese neuronalen Netze mit einzelnen Bilddaten, Zeitraffer-Serien und weiteren klinischen Parametern, wie beispielsweise dem Alter der Patientinnen.

Trainingsdaten werden benötigt

Eine große Herausforderung beim Einsatz von KI-Methoden, sind die großen Mengen an Daten zu Trainingszwecken, die benötigt werden. Speziell im medizinischen Bereich können geeignete Trainingsdaten für Klassifizierungsnetze nur mit großem Aufwand generiert werden. Im aktuellen Projekt werden erstmals "Generative Adversarial Networks" (GANs) eingesetzt, um synthetische Bilddaten von Blastozysten zu erzeugen und damit die Menge an Daten um ein Vielfaches zu erhöhen. Markus Manz, Geschäftsführer des SCCH: 

"So können wir den Trainingsprozess der Netze deutlich verbessern. Da das Problem der geringen Datenmenge gerade im medizinischen Bereich oft die Performance von KI-Anwendungen begrenzt, können die Ergebnisse des Projekts auch für viele weitere derartige Problemstellungen von Bedeutung sein."

Über das Kinderwunsch-Zentrum

Das Kepler Universitätsklinikum ist 2015 aus der Zusammenführung des Allgemeinen Krankenhauses der Stadt Linz, der Landesfrauen- und Kinderklinik und der Landes-Nervenklinik Wagner-Jauregg entstanden. Mit mehr als 1.800 Betten ist es mit etwa 6.500 Mitarbeiter*innen das zweitgrößte Krankenhaus in Österreich. Das Kinderwunsch-Zentrum am Kepler Universitätsklinikum ist seit seiner Gründung 1988 ein Schwerpunkt des Fachbereiches "Frauenheilkunde und Geburtshilfe" und heute Teil der Universitätsklinik für Gynäkologie, Geburtshilfe und gynäkologische Endokrinologie unter der Leitung von Peter Oppelt. Die wissenschaftliche Aktivität ist ein Schwerpunkt des Bereiches, der sich in einer Vielzahl an Publikationen widerspiegelt. Die morphologische und morphokinetische Beurteilung von Eizellen und Embryonen sowie die Time-Lapse Technologie ist ein Schwerpunkt des Zentrums.

Nähere Infos
lebenswunsch.at
scch.at

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