{"id":9785,"date":"2020-11-05T07:54:54","date_gmt":"2020-11-05T06:54:54","guid":{"rendered":"https:\/\/hub.hslu.ch\/informatik\/?p=9785"},"modified":"2026-02-10T14:35:52","modified_gmt":"2026-02-10T13:35:52","slug":"deep-learning-fur-die-rheumatologie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hub.hslu.ch\/informatik\/deep-learning-fur-die-rheumatologie\/","title":{"rendered":"Deep Learning f\u00fcr die Rheumatologie"},"content":{"rendered":"\n<p>Von Yasmin Billeter<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong><span style=\"color:#a00057\" class=\"has-inline-color\">Studierende t\u00fcfteln f\u00fcr Unternehmen<\/span><\/strong><\/h3>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><\/h2>\n\n\n\n<p>Ein R\u00f6ntgenbild hochladen und sofort erfahren, wie stark gesch\u00e4digt welches Gelenk ist \u2013 Dies war Ziel der Bachelorarbeit von Informatik-Absolvent Patrick Bucher. <a href=\"https:\/\/www.rheumaliga.ch\/rheuma-von-a-z\/arthritis\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Rheumatoide Arthritis<\/a> geh\u00f6rt zu den h\u00e4ufigsten rheumatischen Erkrankungen. Die chronischen Entz\u00fcndungen schr\u00e4nken die Funktion der betroffenen Gelenke ein und k\u00f6nnen sie komplett zerst\u00f6ren. Wie schwer der Verlauf ist, wird durch medizinisches Fachpersonal anhand von R\u00f6ntgenbildern ermittelt. Dieses sogenannte Scoring dauert pro Patienten mehrere Minuten.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"DeepXRay: Deep Learning in der Rheumatologie\" width=\"640\" height=\"360\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/-F1q0tTQ1ec?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share\" referrerpolicy=\"strict-origin-when-cross-origin\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p><em><em>Um Zeit zu sparen und R\u00f6ntgenbilder konsistenter bewerten zu k\u00f6nnen, hat Patrick Bucher f\u00fcr seine Bachelorarbeit ein Softwareengineering-Projekt umgesetzt: Er plante und baute einen Webservice \u2013 und lernte dabei viel \u00fcber Machine Learning.<\/em><\/em><\/p>\n\n\n\n<p><strong>Chancen durch Machine Learning<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>K\u00fcnstliche Intelligenz und maschinelles Lernen er\u00f6ffnen neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr das Scoring, sagt Tobias Reinhard, Co-Gr\u00fcnder der Seantis GmbH. Die Firma entwickelt Software f\u00fcr medizinische Forschungsprojekte und hat die Bachelorarbeit bei der Hochschule Luzern \u2013 Informatik in Auftrag gegeben.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-group\"><div class=\"wp-block-group__inner-container is-layout-flow wp-block-group-is-layout-flow\">\n<hr class=\"wp-block-separator has-text-color has-black-color has-css-opacity has-black-background-color has-background is-style-wide\" \/>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<p><em><strong>Unsere Serie \u00fcber \u00abBachelorarbeiten in der Praxis\u00bb:<\/strong> Eine Bachelorarbeit ist die Kr\u00f6nung jedes Studiums. <a rel=\"noreferrer noopener\" href=\"https:\/\/www.hslu.ch\/de-ch\/informatik\/ueber-uns\/unternehmen-und-institutionen\/projekte-mit-studierenden\/\" target=\"_blank\">Auch Unternehmen und Institutionen k\u00f6nnen daraus neue Erkenntnisse gewinnen<\/a>: Lesen Sie <a href=\"https:\/\/hub.hslu.ch\/informatik\/tag\/projekte-mit-studierenden\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">in dieser Serie,<\/a> wie Unternehmen und Studierende voreinander lernen und gegenseitigen Nutzen ziehen. <\/em><\/p>\n\n\n\n<p>\u00abMit der Analyse von R\u00f6ntgenbildern haben wir gute Erfahrungen gemacht. Diese spart Zeit und liefert konsistente Ergebnisse\u00bb, sagt Reinhard. Patrick Bucher arbeitet parallel zu seinem Informatik-Studium bei Seantis.<\/p>\n\n\n\n<p>In einem <a href=\"https:\/\/www.seantis.ch\/success-stories\/deep-learning-xray\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Vorprojekt<\/a> entwickelte die Firma ein Maschine Learning-Modell f\u00fcr das Scoring von R\u00f6ntgenbildern der linken Hand. Das Modell hat mittels Deep Learning-Algorithmen gelernt, K\u00f6rperteile und Gelenke zu erkennen. Auch bewertet es automatisch, wie fortgeschritten die Erosion des Gewebes ist.<\/p>\n\n\n\n<p>Aufgabe von Patrick Bucher war es, auf Basis dieses und zweier weiterer Machine-Learning-Modelle einen Webservice zu erstellen. \u00abMich reizte es, ein Software-Engineering-Projekt zu machen, bei dem ich verschiedene Komponenten verwenden muss\u00bb, erkl\u00e4rt der 33-j\u00e4hrige seine Motivation.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Leichte Panik zu Beginn<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Die gr\u00f6sste H\u00fcrde nimmt der Informatik-Absolvent am Anfang: \u00abIch merkte, dass ein Machine Learning-Modell verschwunden war. Nur noch der Code war vorhanden.\u00bb Bucher musste den Algorithmus mit tausenden R\u00f6ntgenbildern neu trainieren. Es war Mitte M\u00e4rz kurz nach dem Lockdown. Mit seinem Auftraggeber tauschte er sich jeweils via Zoom aus. Da er nicht ins B\u00fcro konnte, mietete er kurzerhand einen Server in der Cloud. \u00abIch habe mir dadurch viel Wissen im Bereich Machine Learning angeeignet.\u00bb<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Entwickeln wie vor zwanzig Jahren<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Entgegen dem Trend, dass Software heutzutage meist agil entwickelt wird, ging Bucher systematisch vor: \u00abIch habe so entwickelt, wie man es noch vor zwanzig, dreissig Jahren getan h\u00e4tte: Nach Plan. Erstaunlicherweise hat es gut funktioniert\u00bb, sagt er und schmunzelt. \u00abNach der Konzeptphase habe ich einen Prototyp geschrieben. Als dieser funktioniert hat, wusste ich, dass der Rest nur noch Fleisssache ist.\u00bb<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Es funktioniert<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Der Informatik-Absolvent ist zufrieden: \u00abDie Software funktioniert korrekt und effizient. Am Anfang brauchte das System pro R\u00f6ntgenbild 30 Sekunden, jetzt nur noch vier Sekunden\u00bb, sagt Bucher. \u00abPatrick Bucher hat sich stark mit der Softwarearchitektur auseinandergesetzt und die ganze Komplexit\u00e4t hinter einem Interface integriert. Die Zusammenarbeit war sehr gut\u00bb, best\u00e4tigt Auftraggeber Tobias Reinhard.<\/p>\n\n\n\n<p>Das System soll einst f\u00fcr gr\u00f6ssere Studien eingesetzt werden: Etwa um aufzuzeigen, wie sich die die rheumatoide Arthritis \u00fcber die Zeit entwickelt und um Therapiemassnahmen zu verbessern. Bis dahin m\u00fcssen allerdings noch einige Aufgaben erledigt werden. Patrick Bucher w\u00fcnscht sich, er k\u00f6nnte sich noch einmal ausgiebig mit dem Thema Machine Learning befassen. Auch w\u00fcrde er das von ihm entwickelte System gerne in eine produktive Umgebung transferieren.<\/p>\n\n\n\n<p>Publiziert: 5. November 2020<\/p>\n\n\n<div class=\"blue-box\">\n\t<div class=\"row\">\n\t\t<div class=\"col-md-12\">\n\t\t\t<p><strong>Bachelorarbeit DeepXRay<\/strong><\/p>\n<p><strong>Ausgangslage<\/strong><\/p>\n<p>Das Ziel des Projekts DeepXRay ist es, auf Basis dreier Machine Learning Modelle einen Prototyp f\u00fcr einen Webservice zu entwickeln. Dies ist gerade bei langfristig angelegten und gr\u00f6sseren Studien zum Verlauf der rheumatoiden Arthritis hilfreich.<\/p>\n<p><strong>Vorgehen<\/strong><\/p>\n<p>Die bestehenden Machine-Learning-Modelle wurden mithilfe von Messaging zu einem lose gekoppelten System zusammenf\u00fcgt. Diese Architektur erlaubt es, mehrere Instanzen pro Modell auszuf\u00fchren, wodurch die R\u00f6ntgenbilder schnell und zuverl\u00e4ssig verarbeitet werden k\u00f6nnen. Die Qualit\u00e4t des Gesamtsystems wird mit verschiedenen Metriken evaluiert. Damit k\u00f6nnen Qualit\u00e4tsverbesserungen des Gesamtsystems beurteilt werden, wenn einzelne Machine-Learning-Komponenten durch neuere, verbesserte Versionen ersetzt werden.<\/p>\n<p><strong>Ergebnisse<\/strong><\/p>\n<p>Das Ergebnis der Arbeit ist ein Prototyp, der einen Webservice anbietet. Das R\u00f6ntgenbild wird in den drei Schritten verarbeitet: Zun\u00e4chst wird das dargestellte K\u00f6rperteil erkannt. Handelt es sich dabei um eine linke Hand, kann der Vorgang fortgesetzt werden. Im zweiten Schritt werden die Gelenke extrahiert. Die Bildausschnitte werden an den n\u00e4chsten Verarbeitungsschritt weitergereicht. Im dritten Schritt wird die Erosion der Gelenke auf einer Skala von 0 bis 5 ermittelt. Die Ergebnisse werden gesammelt und an den Client zur\u00fcckgeliefert.<\/p>\n\t\t<\/div>\n\t<\/div>\n<\/div>\n\n\n<div class=\"blue-box\">\n\t<div class=\"row\">\n\t\t<div class=\"col-md-12\">\n\t\t\t<p><strong>Projekte mit Studierenden f\u00fcr Ihr Unternehmen<\/p>\n<p><\/strong>Wollen Sie in Ihrer Organisation ein neues Informatik-Projekt umsetzen? Oder hilft es Ihnen, wenn eine Fachperson f\u00fcr Sie eine neue Idee ausserhalb Ihres Alltagsgesch\u00e4ftes austestet? Lassen Sie sich bei derartigen Vorhaben von Studierenden der Hochschule Luzern \u2013 Informatik unterst\u00fctzen. Greifen Sie auf deren frisch erworbenes Fachwissen zur\u00fcck! Sie nutzen damit zugleich das Expertenwissen von deren Betreuungspersonen! Diese sind fachlich immer auf dem aktuellsten Stand. Unsere Studierenden bearbeiten w\u00e4hrend ihres Studiums zahlreiche Praxisprojekte. Auch f\u00fcr ihre Bachelorarbeit packen sie gerne Auftr\u00e4ge von externen Unternehmen oder Organisationen an. Damit sammeln sie Erfahrungen in der Praxis und lernen auf die Bed\u00fcrfnisse von Auftraggebenden einzugehen. Diese wiederum profitieren von erfrischenden Aussenansichten und neuen Erkenntnissen. Bitte reichen Sie Ihre Projektidee bis sp\u00e4testens November (oder Juni f\u00fcr das darauffolgende Semester) ein. Am Ende des Projektes erhalten Sie in der Regel kein fertiges Produkt. Vielmehr bekommen Sie einen Prototyp, eine Analyse oder ein Konzept zur freien Verf\u00fcgung. Weitere Informationen und das Weitere Informationen und das Projekteingabeformular finden Sie <a href=\"https:\/\/www.hslu.ch\/de-ch\/informatik\/ueber-uns\/unternehmen-und-institutionen\/projekte-mit-studierenden\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">hier<\/a>.<\/p>\n<p><strong data-rich-text-format-boundary=\"true\">Einstieg in die IT-Welt<\/p>\n<p><\/strong>Das <a href=\"https:\/\/www.hslu.ch\/de-ch\/informatik\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Departement Informatik<\/a> der Hochschule Luzern bietet Bachelor-Studieng\u00e4nge in Artificial Intelligence &amp; Machine Learning, Digital Ideation, Informatik, Information &amp; Cyber Security, International IT Management und Wirtschaftsinformatik an. Im Master-Studium vertiefen Studierende die Bereiche Informatik oder Wirtschaftsinformatik.<\/p>\n<p><strong data-rich-text-format-boundary=\"true\">Informiert bleiben<\/p>\n<p><\/strong>Tipps, Trends und Neuigkeiten aus der Welt der Informatik, Portr\u00e4ts von IT-Vordenkerinnen, Vision\u00e4ren und spannenden Menschen: <a href=\"https:\/\/hub.hslu.ch\/informatik\/#newsletter\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Abonnieren Sie jetzt unseren Blog<\/a>!<\/p>\n\t\t<\/div>\n\t<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<!--more-->\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator has-css-opacity\" \/>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator has-css-opacity\" \/>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Voneinander lernen und profitieren: Unternehmen spannen mit Studierenden zusammen. Sie vergeben ihnen Auftr\u00e4ge, damit diese neue Ideen oder Modelle pr\u00fcfen, testen oder analysieren. 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