Die chronische Lungenerkrankung COPD zählt neben Herzinfarkt und Schlaganfall zu den weltweit häufigsten Todesursachen. Laut dem Deutschen Zentrum für Lungenforschung sind Schätzungen zufolge in Deutschland zehn bis zwölf Prozent der Erwachsenen über 40 Jahre von einer chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung betroffen.
Aufhalten lässt sich die Krankheit nicht, bei frühzeitiger Erkennung jedoch therapeutisch gegensteuern, um den Krankheitsverlauf zu verlangsamen und die Lebensqualität der Patienten zu verbessern. Am IHP Leibniz-Institut in Frankfurt (Oder) wird derzeit daran geforscht, wie künstliche Intelligenz (KI) bei der Früherkennung von COPD helfen kann.

Kooperation mit Uni Kiel und Forschungszentrum Borstel

Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Christian Wenger vom IHP arbeitet dazu gemeinsam mit der Nanoelektronik-Gruppe der Universität Kiel und dem Forschungszentrum Borstel an einem neuartigen Frühwarnsystem für schwere Lungenerkrankungen wie COPD. In einer aktuellen Publikation des Nachwuchswissenschaftlers Pouya Soltani Zarrin im wissenschaftlichen Fachjournal „Scientific Reports“ wurde nun demonstriert, wie sogenannte neuromorphe Chips des IHP eingesetzt werden können, um künstliche Intelligenz zur Datenanalyse für medizinische Diagnosezwecke anzuwenden, heißt es in einer aktuellen Pressemitteilung der Frankfurter Forschungseinrichtung. Neuromorphe Chips sind kleinste Schaltkreise, deren Aufbau natürlichen Nervennetzen ähnlich sind.

Nutzung von Künstlicher Intelligenz ohne Internetverbindung

Am IHP wurde dabei erstmalig ein Sensorsystem entwickelt, das über einen Mikrochip Messungen von Speichelproben in einer patientennahen Umgebung durchführt und so Lungeninfektionen wie COPD identifizieren kann. Darüber hinaus ermöglicht eine selbst entwickelte neuromorphe Sensorplattform die Nutzung von KI-Techniken zur Analyse der Ergebnisse, ohne dass eine Internetverbindung erforderlich ist. Die durch den Sensor erfassten Daten müssen nicht mehr zur Verarbeitung an zentrale Server weitergeleitet werden, sondern werden direkt vor Ort analysiert und sind so besser vor unberechtigtem Zugriff geschützt.

Biomedizin-Techniker Zarrin forscht seit 2017 in Frankfurt (Oder)

Pouya Soltani Zarrin schloss 2017 sein Master-Studium in biomedizinischer Technik an der Western University in Kanada ab. Seit 2017 ist er einer von 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am IHP in Frankfurt, wo er derzeit als Wissenschaftler an der Entwicklung medizinischer Geräte und an der Integration künstlicher Intelligenz für die Präzisionsdiagnostik arbeitet.
Zarrin ist Experte in der Entwicklung von medizinischen mechatronischen Systemen und Biosensoren sowie in der Implementierung von Techniken des maschinellen Lernens für die medizinische Analytik. Seine Forschungsinteressen umfassen den Entwurf medizinischer Geräte, Sensorsysteme, Künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen für das Gesundheitswesen sowie medizinische Mechatronik und Robotik. Medizintechnik ist neben drahtloser Kommunikation, IT-Sicherheit, Mobilität, Industrie 4.0 und Raumfahrt ein wachsendes Anwendungsfeld für die am IHP betriebene Forschung im Bereich Mikroelektronik.