Lungenkrebs ist laut Statistischem Bundesamt die tödlichste Krebserkrankung [1]. Im Jahr 2019 verstarben in Deutschland 16.999 Frauen und 27.882 Männer an dieser Tumorform [2]. Rauchen gilt als Hauptrisikofaktor. Etwa 10-20% der Lungenkarzinome betreffen jedoch „Never-Smokers“ – also Menschen, die noch nie oder in ihrem Leben weniger als 100 Zigaretten geraucht haben. Bei ihrer Entdeckung sind die Tumoren tendenziell weiter fortgeschritten als bei Rauchern.
Eine kürzlich auf der Jahrestagung der Radiological Society of North America (RSNA) in Chicago präsentierte Studie zeigt, dass ein auf künstlicher Intelligenz basierendes Modell anhand einer standardmäßigen Thorax-Röntgenaufnahme in der Lage ist, Nieraucher mit einem erhöhten Lungenkrebsrisiko zu identifizieren [3].
Herausforderungen in den aktuellen Screening-Richtlinien
Die United States Preventive Services Task Force (USPSTF) empfiehlt derzeit ein Lungenkrebs-Screening (Low-Dose-CT) für Erwachsene im Alter zwischen 50 und 80 Jahren, die mindestens 20 Jahre lang geraucht haben und aktuell noch rauchen oder innerhalb der letzten 15 Jahre damit aufgehört haben. In Deutschland wird die Einführung eines nationalen Lungenkrebs-Screening-Programms für Raucher mittels Low-Dose-CT-Untersuchungen diskutiert [4]. Für Personen, die nie oder nur wenig geraucht haben, ist keine Screening-Empfehlung angedacht.
„Die aktuellen Medicare- und USPSTF-Richtlinien empfehlen die Lungenkrebs-Screening-CT nur für Personen mit einer erheblichen Raucher-Anamnese“, sagte Studienleiterin Anika S. Walia, Medizinstudentin an der Boston University School of Medicine und Forscherin am Cardiovascular Imaging Research Center des Massachusetts General Hospital und der Harvard Medical School in Boston. Allerdings tritt Lungenkrebs zunehmend bei Nichtrauchern auf und wird dann häufig erst in einem fortgeschrittenen Stadium erkannt, so Walia.
Deep-Learning-Modell "CXR-Lung-Risk" in der Lungenkrebsprävention
Der Ausschluss von Nichtrauchern aus den Screening-Empfehlungen liegt darin begründet, dass sich das Lungenkrebsrisiko in dieser Bevölkerungsgruppe nur schwer vorhersagen lässt. Bestehende Risiko-Scores für Lungenkarzinome erfordern Informationen, die nicht ohne weiteres verfügbar sind, zum Beispiel die familiäre Lungenkrebsanamnese, Lungenfunktionstests oder Serumbiomarker.
Mit ihrer Studie wollten die Forschenden die Vorhersage des Lungenkrebsrisikos bei Nierauchern verbessern. Hierfür ließen sie ein Deep-Learning-Modell namens "CXR-Lung-Risk" Röntgen-Thorax-Aufnahmen aus elektronischen Patientenakten nach bestimmten Mustern suchen, die mit einem hohen Risiko für Lungenkrebs assoziiert waren.
Zur externen Validierung des Modells wurde eine separate Gruppe von Nichtrauchern herangezogen, bei denen zwischen 2013 und 2014 routinemäßig ambulante Röntgenaufnahmen des Brustkorbs angefertigt wurden. Der primäre Endpunkt war die 6-Jahres-Inzidenz von Lungenkarzinomen. Die Risikobewertung erfolgte in Gruppen mit niedrigem, mittlerem und hohem Risiko.
Lungenkrebs-Screening mit KI-Unterstützung identifiziert Hochrisikopatienten
Von den 24.333 in die Studie einbezogenen Probanden wurden 32% vom Deep-Learning-Modell als Hochrisikopatienten eingestuft; 2,5% dieser Patienten erkrankten in den folgenden sechs Jahren tatsächlich an Lungenkrebs. Die Hochrisikogruppe überschritt deutlich die 6-Jahres-Risikoschwelle von 1,3%, bei der die Lungenkrebs-Screening-CT in den Richtlinien des National Comprehensive Cancer Network empfohlen wird. Selbst nach Anpassung der Ergebnisse bezüglich Alter, Geschlecht, Ethnizität, früheren Infektionen der unteren Atemwege und dem Vorhandensein einer chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) behielt die Hochrisikogruppe immer noch ein um ein 2,1-fache höheres Risiko für Lungenkrebs im Vergleich zur Niedrigrisikogruppe.
„Dieses KI-Tool ermöglicht ein opportunistisches Screening auf Nieraucher mit hohem Lungenkrebsrisiko mittels vorhandener Röntgenaufnahmen in elektronischen Patientenakten“, resümierte Seniorautor Michael T. Lu, Direktor für Künstliche Intelligenz und Kodirektor des Cardiovascular Imaging Research Center am Massachusetts General Hospital in Boston. Angesichts des Rückgangs von Nikotinkonsumenten gewinnen Ansätze zur Früherkennung von Lungenkrebs bei Nicht- bzw. Nierauchern zunehmend an Bedeutung, so Lu.
