Deep Learning in der Krebsdiagnostik − Chancen überstrahlen die Risiken

Krebs ist die zweithäufigste Todesursache weltweit und zählt damit zu den größten Plagen der Menschheit. Jährlich sterben Menschen an den Folgen bösartiger Tumore und stellen Ärzte vor scheinbar unlösbare Aufgaben. Um Krebsgeschwüre effizient bekämpfen oder sogar vollständig beseitigen zu können, ist es enorm wichtig diese früh genug zu diagnostizieren. Oft stellt jedoch genau das in der Praxis ein großes Problem dar und Tumore werden erst dann als solche erkannt, wenn das Zellwachstum schon sehr weit fortgeschritten ist. Eine große Chance für die frühzeitige Erkennung von Krebs bieten unterdessen Deep Learning Algorithmen. Die vorliegende Seminararbeit stellt diese Verfahren und ihre Anwendung in der Krebsdiagnostik vor. Es wird hierbei genauer auf Convolutional Neural Networks eingegangen, die besonders gut geeignet für die Analyse von Gewebebildern sind und unter anderem auch im System von Google's DeepMind zum Einsatz kommen. Die Arbeit analysiert Chancen und Risiken des Einsatzes von Deep Neural Networks bei der Diagnose von bösartigen Tumoren und verschafft dem Leser damit einen ganzheitlichen Überblick über die Anwendung von Deep Neural Networks im Bereich der Onkologie.:1 Einleitung 2 Vom Neuronalen Netz zum Deep Learning Algorithmus 2.1 Grundlagen Künstlicher Neuronaler Netze 2.1.1 Allgemeiner Aufbau 2.1.2 Das Neuron als Grundbaustein 2.1.3 Lernen in neuronalen Netzen 2.1.4 Loss Function und Optimizer 2.2 Convolutional Neural Networks 2.2.1 Convolutional Layer 2.2.2 Pooling Layer 2.2.3 Fully Connected Layer 2.2.4 Lernen und Aktivierung in CNN’s 3 DeepMind als Deep Learning Multitalent 3.1 Bisherige Erfolge 3.2 DeepMind Health 4 Chancen und Risiken in der Krebsdiagnostik 4.1 Aktueller Stand der Brustkrebsdiagnostik 4.2 Chancen von Deep Learning Algorithmen 4.3 Ethische Risiken 4.3.1 False Positives 4.3.2 False Negatives 4.4 Fazit der Risikoanalyse 5 Ausblic