Monitoring und Vorhersage der Knochenheilung durch Biomarker und KI Analyse

Ziel des Projekts MURDOCK[1] ist die Entwicklung innovativer Methoden zur Überwachung und Vorhersage der Knochenheilung nach Frakturen. Durch die Kombination von künstlicher Intelligenz, radiologischer Bildgebung und Biomarkern werden neue diagnostische Werkzeuge entwickelt, die Ärztinnen und Ärzte frühzeitig und datenbasiert bei Therapieentscheidungen unterstützen. Im Fokus stehen dabei insbesondere komplexe Heilungsverläufe und die frühzeitige Erkennung von gestörter Knochenheilung, wie etwa der Ausbildung von Pseudoarthrosen.

Kern des Projekts ist die KI‑gestützte Analyse digitaler Röntgenaufnahmen, mit deren Hilfe der Heilungszustand von Frakturen quantitativ erfasst und der weitere Verlauf prognostiziert werden kann. Hierzu werden große Mengen klinischer Bilddaten ausgewertet und mithilfe von Deep‑Learning‑Algorithmen analysiert. Die bisher übliche, visuelle Auswertung von Röntgenbildern wird dadurch um zusätzliche, reproduzierbare Kriterien ergänzt, die Aussagen über Heilungsfortschritt und -geschwindigkeit ermöglichen.

Ein Alleinstellungsmerkmal von MURDOCK ist die Verknüpfung der Bildanalyse mit der Bestimmung von Calcium‑Isotopen‑Markern in Blut- und Urinproben. Diese Biomarker liefern hochsensitive Informationen über den Knochenstoffwechsel und erlauben es, Veränderungen der Knochenneubildung und des Knochenabbaus frühzeitig zu erkennen. Durch die Kombination dieser biochemischen Daten mit radiologischen Bildinformationen und patientenspezifischen Parametern entsteht ein systemmedizinischer Ansatz zur Beurteilung der Knochenheilung.

Die im Projekt entwickelten Analyseverfahren werden in einer klinischen Studie untersucht. Ziel ist es, einen funktionsfähigen Software‑Demonstrator zu entwickeln, der den aktuellen Heilungsstatus ermittelt, den weiteren Verlauf prognostiziert und als Entscheidungsunterstützung im klinischen Alltag dienen kann. Bei der Entwicklung werden auch regulatorische Anforderungen berücksichtigt, um eine mögliche spätere Überführung in ein Medizinprodukt vorzubereiten.

[1] Monitoring und Voraussage der Knochenheilung durch Biomarker und KI-Analyse