„Einsatz von KI ist fast allgegenwärtig“

Prof. Ronald Sroka, Wissenschaftlicher Leiter des Laser-Forschungslabors am Klinikum der Universität München und Leiter der European Conferences on Biomedical Optics (ECBO) 2023, spricht über den allgegenwärtigen Einsatz von Künstlicher Intelligenz in einer zunehmend multimodalen und markerlosen Bildgebung, photonische Lösungsansätze für eine nachhaltige Landwirtschaft und die Highlights der diesjährigen ECBO.

Wo setzt die ECBO 2023 die inhaltlichen Schwerpunkte?

Wir sehen in den Vortragseinreichungen sehr deutlich, dass der lange diskutierte translatorische Effekt nun eingesetzt hat: Immer mehr photonische Verfahren finden ihren Weg aus der Forschung in die medizinische Praxis. Daher ist die von Prof. Lothar Lilge aus Kanada geleitete „Transitional Biophotonics: Diagnostics and Therapeutics“ diesmal die größte unserer sechs Teilkonferenzen im Rahmen der ECBO. Inhaltliche Schwerpunkte sind aus den Einreichungen ebenfalls sehr deutlich ablesbar. Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz und Deep Learning ist fast allgegenwärtig. Diese werden einerseits zur Datenauswertung genutzt, andererseits aber auch zur Unterstützung bei der Auswahl der relevanten Bilddaten und Bildausschnitte. Ein ebenso durchgängiges Motiv in unserem Programm ist die Bildgebung ohne Zugabe von Markern. Um Gewebekontraste zu erkennen, haben wir lange Photosensibilatoren, also Kontrastmittel, eingesetzt. Doch mittlerweile gibt es einen klar erkennbaren Trend zu optischen Verfahren, die ohne solche Marker auskommen. Sei es Optische Kohärenztomographie (OCT), die Verbindung von Lichtanregung und Ultraschalldetektion in der Photoakustik, die Raman-Spektroskopie oder auch das multi- und hyperspektrale Imaging. All diese Verfahren sind bildgebend, wahnsinnig schnell und liefern auch relativ tief im Gewebe Befunde. Es gibt viele Vorträge, die diese Verfahren zu einer multimodalen Bildgebung koppeln, oder diese im Sinne einer minimalinvasiven Diagnostik mit der Endoskopie verbinden. Multimodale Bildgebung in Verbindung mit Künstlicher Intelligenz ist ein Thema, dass sich wie ein roter Faden durch die ECBO 2023 zieht. Die wissenschaftliche Debatte auf unserer Konferenz ist wichtig. Mit der wachsenden Vielfalt der Verfahren wird ein Manko deutlich, dass die Umsetzung in die medizinische Anwendung behindert: Es fehlt an verbindlichen optischen Standards und Referenzen. Die Vergleichbarkeit und Interoperabilität der Verfahren und Geräte unterschiedlicher Hersteller ist noch suboptimal.

Gibt es in Ihrem Segment der Photonik gerade spannende Technologietrends?

Es gibt einige interessante Trends. Erst ging es in der Biophotonik um ein Verständnis der genauen Abläufe im Körper und auf Zellebene. Dann ging es um die Identifizierung von Krankheiten und um Möglichkeiten, diese zu therapieren. Die ECBO weitet dieses Anwendungsspektrum auf die Umwelt und Nahrungsmittel aus. Wir denken Health also nun größer und ganzheitlicher. Ein Beispiel ist die Sterilisation. So gibt es Ansätze, auf Fruchtplantagen anstelle von Herbiziden Photosensibilatoren einzusetzen, welche den Pflanzen und Früchten durch Sonnenlicht aktivierten Schutz bieten. Auch in Ställen können photonische Verfahren helfen, den Einsatz von Antibiotika zu minimieren. Implantate und medizinische Instrumente lassen sich ebenfalls mit rein optischen Methoden sterilisieren. Sei es mit UV- oder IR-Wellenlängen oder mit photodynamischen Prozessen. Das setzt jeweils voraus, im Vorfeld zu analysieren, um welche Erreger es geht und mit welchen Verfahren und Wellenlängen sie sich am effizientesten abtöten lassen. Einen weiteren Trend spiegelt die Konferenz „Diffuse Optical Spectroscopy and Imaging“ wider: Die optische Erfassung der Gewebedurchblutung. Hierfür gibt es vielfältige Verfahren, welche integriert in Wearables ein kontinuierliches Gesundheitsmonitoring ermöglichen. Das kann im Sport, in der häuslichen Pflege oder auch zur Wirksamkeitskontrolle von medikamentösen Therapien und für die Frühdiagnostik sehr nützlich sein. Spannend sind auch die rein optische, nicht-invasive Beobachtung neuronaler Prozesse im Hirn oder die Beobachtung von Depolarisierungsprozessen zur Deutung zellulärer und vaskulärer Eigenschaften. Das könnte zum Beispiel für die Identifikation von Resistenzen hilfreich werden. Und ich könnte noch einige weitere spannende Trends aufzählen – daran zeigt sich, wie dynamisch und ideenreich es in der Biophotonik und auf unserer Konferenz zugeht.

Gibt es auf Ihrer Konferenz Highlights, auf die Sie die LASER-Community hinweisen möchten?

Fachlich stechen die beiden Plenary Talks von Melissa Skala, von der Universität Wisconsin (USA), über Fluoreszenz-Lifetime-Imaging, sowie von YongKeun Park vom KAIST in Südkorea über die Holotomographie heraus. Beide werden auch über den Einsatz von KI in ihrem Fachgebiet sprechen – und beleuchten hochinteressante bildgebende Verfahren ohne Kontrastmittel. Einen guten Überblick über die Konferenzthemen geben auch unsere Hot Topics Sessions in Form etwas ausführlicherer Appetizer für alle sechs Konferenzen. Empfehlen kann ich hier die Session mit Irina Larina vom Baylor College of Medicine (USA), die per OCT die Ovulationszyklen in Kleintiermodellen sichtbar gemacht hat. Wir hatten sie an unserer Klinik und ihr Vortrag hat meine Kolleginnen und Kollegen aus der Reproduktionsmedizin und Gynäkologie absolut begeistert. Aber ich möchte gerade vor dem Hintergrund der langen Pandemiephase und der zunehmenden globalen Spannungen besonders für unsere Social und Networking Events werben! Das direkte Gespräch bei einem kleinen Snack, der Austausch von Mensch zu Mensch ist wichtiger denn je. Wir kommen hier in München zusammen und sollten die Gelegenheit nutzen, den Zusammenhalt der internationalen wissenschaftlichen Community zu stärken. Wir sind gefordert, abseits der großen Politik menschlich miteinander umzugehen. Wissenschaft verbindet. Und sie liefert, woran es in der Politik mittlerweile oft fehlt: objektive, wissenschaftlich abgesicherte Fakten, die zum Fortschritt und zum Wissensschatz der Menschheit beitragen. Es ist eine Ehre, in diesem Gebiet tätig zu sein – zumal die Bevölkerung uns die Mittel dafür zur Verfügung stellt. Daher sollten wir den World of Photonics Congress nutzen, in Poster Sessions, Kaffeepausen und Networkevents miteinander ins Gespräch zu kommen!

Zum Programm und den Special Events der ECBO 2023 geht es hier.