Zusammenfassung
Künstliche neuronale Netze als Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) können der Endoskopie neue Möglichkeiten eröffnen, etwa im Sinne einer automatischen Polypenerkennung oder der präzisen Vorhersage des histopathologischen Befunds einer Läsion anhand ihres endoskopischen Bildes. Während erste Versuche tatsächlich ein weitreichendes Potenzial erahnen lassen, leiten sich öffentliche und medial transportierte Erwartungen häufig mehr von einer abstrakten Faszination als von der detaillierten Funktionsweise der Methoden ab. Dieser Artikel soll anhand einer selektiven Literaturübersicht ein intuitives Verständnis der Methoden vermitteln und helfen, die Lücke zwischen Funktion und Faszination zu schließen, um Potenzial und Grenzen dieser Techniken im Bereich der Endoskopie realistisch abschätzen zu können.
Mit ihrem Erfolg bei der maschinellen Klassifikation von Bildern haben insbesondere „tiefe neuronale Netze“ der KI nach jahrzehntelanger Forschung zu rasant anwachsendem Interesse verholfen. Wir umreißen kurz die diesbezüglichen Entwicklungen und die Gründe für ihre Bedeutung weit über die Informatik hinaus. Durch den Vergleich von maschinellem und menschlichem Sehen wird ein Verständnis der detaillierten Funktionsweise dieser Methoden und ihrer Erfolge bei Seh-Aufgaben vermittelt. Darauf aufbauend analysieren wir die Funktionsweise jüngst demonstrierter Anwendungen in Hinblick auf methodische Perspektiven und Grenzen, die Aussagekraft bisher erbrachter Leistungsnachweise und die Notwendigkeit weiterer Tests. Zudem geben wir einen Eindruck von weiteren, konkret absehbaren Einzelanwendungen und besprechen, welchen Charakter diese dem Einsatz der künstlichen Intelligenz in der Endoskopie insgesamt geben könnten.
Abstract
Artificial neural networks, as a specific approach towards artificial intelligence (AI), can open up a variety of new perspectives for endoscopy, such as automated lesion detection and the precise prediction of a lesion’s histology by its endoscopic appearance. Whilst early experiments do suggest an enormous potential for these methods, public expectations on their application in various fields of medicine sometimes appear to be grounded on general fascination rather than detailed understanding of their inner workings. Based on a selective review of the literature, this article shall convey an intuitive understanding of the underlying methods in order to help close the gap between functioning and fascination and allow for a realistic discussion of their perspectives and limitations in endoscopy.
After decades of research, the success of deep neuronal networks in image classification has provoked rising interest for AI during recent years. We quickly touch upon the developments surrounding this breakthrough and the reasons for their impact on various disciplines much beyond computer science. Through a comparison with the functioning of the human vision system, we aim to understand the mechanisms of these techniques and their success in computer vision tasks in detail. Based on these considerations, we analyse the functioning of some important AI applications in endoscopy, deduce specific limitations and perspectives, discuss the current state of their evaluation in practical endoscopy and make a plea for the need for additional and realistic tests. Moreover, we seek to give an impression of some further specific applications that can currently be foreseen and how these can shape the role that AI might finally acquire in the routine clinical practice of GI endoscopy.
Schlüsselwörter
Endoskopie - künstliche Intelligenz - deep learning - tiefe neuronale Netze - computer-aided detection - computer-aided diagnosis - maschinelles Sehen
Key words
endoscopy - artificial intelligence - deep learning - computer-aided detection - computer-aided diagnosis - computer vision