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Krankenhaus-KI Was ist Traktographie – und warum

ist sie so wichtig?
ences am Lamarr-Institut, Professor am Institut für Informatik
der Universität Bonn, betont die Bedeutung dieser Arbeit:
Das Gehirn besteht aus einem hochkomplexen Netzwerk aus Prof. Dr. Thomas Schultz, Principal Investigator in den Life Sci-
Nervenzellen, die über feinste Leitungsbahnen – sogenannte „Unsere Studie zeigt sowohl das Potenzial als auch die Gren-
Nervenfasern oder Trakte – miteinander verbunden sind. Diese zen KI-gestützter Traktographie im klinischen Einsatz. Die
Verbindungen sind entscheidend für Bewegung, Sprache, Den- Kombination mit traditionellen Methoden bietet eine vielver-
ken und viele andere Funktionen. Um solche Strukturen sicht- sprechende Lösung für präzisere Rekonstruktionen, insbeson-
bar zu machen, nutzen Forschende die Traktographie, ein bild- dere bei Daten von Patienten*innen mit pathologischen Verän-
gebendes Verfahren, das aus speziellen MRT-Scans berechnet, derungen. Unser Ziel ist es, diese Ansätze weiterzuentwickeln,
wie die Nervenbahnen verlaufen. Diese Informationen sind um sie langfristig für die Neurochirurgie nutzbar zu machen.“
besonders wichtig für die Planung von Gehirnoperationen,
etwa bei Epilepsiepatient*innen, die sich einem chirurgischen Gefördert durch einen TRA-Forschungspreis
Eingriff unterziehen müssen. der Universität Bonn
Bisherige Traktographie-Methoden basieren auf mathema- Diese Publikation ist das Ergebnis einer durch den Forschungs-
tischen Modellen, die aus den MRT-Daten ableiten, wo sich preis „Modelling for Life and Health“ der Transdisziplinären
Nervenbahnen befinden. Allerdings gibt es dabei oft Unsi- Forschungsbereiche (TRA) "Modelling" und "Life & Health"
cherheiten – vor allem, wenn das Gehirn durch eine Krankheit der Universität Bonn geförderten Zusammenarbeit mit PD Dr.
oder eine Operation verändert wurde. Hier setzen moderne Theodor Rüber, Principal Investigator der Translational Neu-
KI-Methoden an: Mit maschinellem Lernen kann das System roimaging Group und Facharzt für Neurologie an der Klinik für
Muster erkennen und auf dieser Basis genauere Rekonstrukti- Neuroradiologie des UKB.
onen erstellen. Bei den Transdisziplinären Forschungsbereichen (TRA)
der Universität Bonn handelt es sich um Innovations- und
KI-gestützte Traktographie zeigt Potenzial – Explorationsräume in Forschung und Lehre, in denen For-
aber auch Herausforderungen schende über Fächer- und Fakultätsgrenzen hinweg und auch

In der aktuellen Studie testeten die Forschenden eine weit mit Partnern außerhalb der Wissenschaft an zentralen wissen-
verbreitete KI-Methode namens TractSeg, die ursprünglich auf schaftlichen, technologischen und gesellschaftlichen Zukunfts-
gesunden Gehirnen trainiert wurde. Das Team untersuchte, ob themen arbeiten, um Lösungen und Erkenntnisse zu generieren,
sie auch bei Epilepsiepatient*innen funktioniert, die sich einer die keiner von ihnen alleine hätte erreichen können. Diese erste
Hemisphärotomie unterzogen haben – einer Operation, bei der gemeinsame Veröffentlichung zeigt, wie der Austausch zwi-
die Verbindung zwischen den beiden Hirnhälften chirurgisch schen KI-Forschung und Neurowissenschaften dazu beitragen
getrennt wird. kann, medizinische Verfahren zu verbessern – mit direktem
Die Ergebnisse zeigten, dass TractSeg in vielen Fällen gut Nutzen für Patient*innen.
generalisiert, aber auch unerwartete Fehler produziert: Es Darüber hinaus wurde das Projekt durch das Projekt
rekonstruierte fälschlicherweise Leitungsbahnen, die aufgrund BNTrAinee der Universität Bonn sowie das Neuro-aCSis Bonn
der Operation gar nicht mehr existieren dürften – ein Phäno- Neuroscience Clinician Scientist Program gefördert.
men, das als „Halluzination“ bezeichnet wird. Gleichzeitig blie-
ben einige tatsächlich noch vorhandene Nervenbahnen unvoll-
ständig oder fehlten ganz in der Darstellung.
Neuer Hybrid-Ansatz für präzisere
Rekonstruktionen Originalpublikation:
Um diese Probleme zu lösen, entwickelte das Team eine neue Grün, Bauer, Rüber, Schultz: Deep Learning Based Tracto-
Hybrid-Methode, die die Vorteile von KI mit der Daten- graphy With TractSeg in Patients With Hemispherotomy:
treue traditioneller Verfahren kombiniert. Dadurch stellt die Evaluation and Refinement, NeuroImage: Clinical. https://doi.
Methode sicher, dass nur solche Nervenverbindungen rekon- org/10.1016/j.nicl.2025.103738
struiert werden, die wirklich vorhanden sind. Das Ergebnis:
keine Halluzinationen mehr, eine bessere Erfassung erhaltener Quelle: Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und
Bahnen und insgesamt genauere Rekonstruktionen – auch bei Informationssysteme IAIS
gesunden Gehirnen. Bild generiert mit ChatGPT (OpenAI, DALL·E)

Krankenhaus-KI Journal 1 /2025
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