Mit Künstlicher Intelligenz den Krankheitsverlauf bei Magersucht vorhersagen

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Das Zentrum für Essstörungen an der Klinik für Kinder- und
Jugendpsychiatrie und -psychotherapie am Universitätsklinikum Carl Gustav
Carus Dresden liefert neue Erkenntnisse im Kampf gegen Anorexia Nervosa
(AN). Diese schwere Essstörung ist durch drastischen Gewichtsverlust und
ein verzerrtes Selbstbild gekennzeichnet. In einer Studie haben die
Medizinerinnen und Mediziner nun gezeigt, dass auch noch bei gewichts-
rehabilitierten Patientinnen und Patienten dauerhafte strukturelle
Gehirnveränderungen bestehen. Die Ergebnisse der Studie sind als
wissenschaftlicher Beitrag in Psychological Medicine erschienen.

Das Besondere: Das Team hat auf der Basis von MRT-Daten mittels
künstlicher Intelligenz Vorhersagen zum Krankheitsverlauf der Magersucht
auf Basis dieser Hirnveränderungen machen können. „Dies eröffnet die
Chance die Möglichkeiten der KI, um Therapieverläufe und -anwendungen
individuell auf die jeweilige Patientin anzupassen“, sagt Zentrumsleiter
Prof. Stefan Ehrlich. Dies unterstreicht nicht nur das Potenzial der
Erkenntnisse aus den strukturellen Veränderungen des Gehirns, um eine
maßgeschneiderte Nachsorge für Patientinnen und Patienten zu ermöglichen.
Das Erkennen dieser anhaltenden Veränderungen könnte ein entscheidender
Schritt bei der Entwicklung wirksamerer Nachbehandlungsstrategien für
Menschen sein, die mit AN zu kämpfen haben.

Die Magersucht – Anorexia Nervosa (AN) – ist eine schwerwiegende
Essstörung, die Betroffene meist langjährig beschäftigt und mit enormem
Gewichtsverlust verbunden ist. Unbehandelt kann die Erkrankung zum
Organausfall und auch zum Tod führen. Ebenfalls nachgewiesen ist ein
Einfluss des Untergewichts auf das Gehirn. Medizinerinnen und Mediziner am
Zentrum für Essstörungen und des Bereiches Psychosoziale Medizin des
Uniklinikums Dresden haben nun in einer Studie den Einfluss auf die graue
Substanz des Gehirns nachgewiesen und konnten zusätzlich die Veränderungen
des Gehirns in unterschiedlichen Stadien der Erkrankungen und Therapie
differenziert betrachten. In der Studie haben sich die Forschenden die
Möglichkeiten des maschinellen Lernens – einer Anwendungsform der
künstlichen Intelligenz - zunutze gemacht, um potenzielle dauerhafte
Veränderungen in den Gehirnstrukturen von Menschen mit AN zu
identifizieren. Durch den Vergleich von gesunden Personen mit AN-Patienten
in verschiedenen Stadien ihrer Erkrankung sollten in der Studie zugrunde
liegende strukturelle Unterschiede erkannt werden, die nach der
Wiederherstellung des Gewichts bestehen bleiben könnten.

Mittels Künstlicher Intelligenz kann das Team zwischen gesunden
Patientinnen und Patienten in verschiedenen Stadien der Anorexia Nervosa
unterscheiden, basierend auf Messungen und MRT-Untersuchungen der grauen
Substanz im Gehirn. Diese Modelle ermöglichten eine signifikante
Klassifizierung von Betroffenen sowohl im untergewichtigen Zustand als
auch nach Gewichtszunahme am Ende einer stationären Behandlung.
„Bemerkenswert ist, dass die Gehirnveränderungen bei Patientinnen und
Patienten mit schlechteren folgenden Langzeitverlauf stärker ausgeprägt
waren. Bei ehemaligen Betroffenen mit langfristiger Erholung konnten diese
Veränderungen nicht festgestellt werden“, sagt Prof. Stefan Ehrlich,
Leiter im Zentrum für Essstörungen. Die Veränderungen wurden in Regionen
mit hoher funktioneller Vernetzung beobachtet und konnten nicht allein
durch den BMI erklärt werden. Daraus schließen die Forschenden, dass es
auch einen Zusammenhang zur individuellen Therapie, dem Therapieerfolg und
der Nachsorge gibt. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das
Verständnis dieser anhaltenden multivariaten Gehirnstrukturveränderungen
dazu beitragen könnte, personalisierte Interventionen für Patientinnen
nach ihrer Entlassung zu entwickeln. Durch den Einsatz der KI haben wir
die Chance therapeutischen Maßnahmen individuell anzupassen.“

Der Einsatz Künstlicher Intelligenz bei der Auswertung von MRT-Daten hat
den Forschenden dabei neue Möglichkeiten bei der Arbeit eröffnet. Durch
maschinelles Lernen konnten AN-Betroffene nicht nur von gesunden
Kontrollpersonen unterschieden werden, wenn sie untergewichtig waren,
sondern es wurden auch Unterschiede bei denjenigen festgestellt, die ihr
Gewicht nur teilweise wiedererlangt hatten. Diese Hirnveränderungen waren
besonders auffällig bei Patientinnen und Patienten, die nach einem Jahr
rückfällig oder in einem schlechten Gesundheitszustand waren.
Erfreulicherweise wiesen diejenigen, die ihr Gewicht langfristig
erfolgreich und stabil wiederhergestellt hatten, diese Veränderungen nicht
auf. In der Studie wurde auch festgestellt, dass bestimmte Hirnregionen,
die für ihre komplexe Konnektivität bekannt sind, diese Unterschiede am
deutlichsten zeigten.

„Erneut beweist die Hochschulmedizin Dresden damit, wie wichtig das
Zusammenspiel zwischen Medizin und Forschung ist. Die Erkenntnisse sind
extrem wichtig, wenn es um individuelle Therapiepläne der Betroffenen
geht. Das kommt unseren Patientinnen und Patienten zugute“, sagt Prof.
Michael Albrecht, Medizinischer Vorstand am Uniklinikum Dresden.

Mittlerweile leiden 18 von 1.000 zwölf- bis 17-jährigen jungen Frauen an
einer Essstörung. Während der Corona-Pandemie ist die Zahl der Betroffenen
stark angestiegen. 2020 und im Vor-Corona-Jahr 2019 waren es noch 13 von
1.000 Teenagerinnen, 2011 noch 11 von 1.000. Laut aktueller Hochrechnung
in der Krankenkassenstudie dürften bundesweit mittlerweile etwa 50.000
Jugendliche im Alter von zwölf bis 17 Jahren betroffen sein. 79 Prozent
davon sind Mädchen und junge Frauen. Das Dramatische: Die Dunkelziffer ist
hoch, denn die Daten bilden nur ärztlich diagnostizierte Fälle ab. In den
letzten Jahren wurden in Sachsen durchschnittlich über 700 jugendliche
Patientinnen und Patienten pro Kalenderquartal mit einer Essstörung
ambulant behandelt.