Stellen Sie sich das menschliche Auge als eine hochmoderne Kamera vor, die unglaublich detaillierte, Querschnittsbilder der Retina aufnimmt, der lichtempfindlichen Schicht an der Rückseite des Auges. Ärzte nutzen diese Bilder, sogenannte Optical Coherence Tomography (OCT)-Scans, um Krankheiten wie Glaukom oder Makuladegeneration zu erkennen, bevor sie zur Erblindung führen. Um diese Bilder interpretieren zu können, muss die Kamera spezifische Dinge messen, wie etwa die Dicke der Retina oder wie breit der Sehnerv erscheint. Es gibt jedoch ein massives Problem: Die großen Unternehmen, die diese Kameras herstellen, sperren ihre Daten oft in geheime, private Formate ein. Es ist, als würde man ein Spielzeug kaufen, das nur mit seiner eigenen spezifischen Batterie funktioniert, oder ein Videospiel, dessen Fortschritt in einem Code gespeichert ist, den nur das Spieleunternehmen lesen kann. Dies macht es für Ärzte schwierig, Daten zwischen verschiedenen Geräten auszutauschen oder für Forscher, tausende Scans gleichzeitig zu untersuchen, ohne teure, proprietäre Software kaufen zu müssen.

Um dies zu lösen, verwenden Wissenschaftler eine universelle Sprache namens DICOM, die wie ein standardisierter USB-Stick ist, den jeder Computer lesen kann. Noch besser ist es, wenn sie ein strukturiertes Berichtssystem (TID 1500) verwenden, das Messungen in eine klare, kodierte Liste von Fakten verwandelt – ähnlich wie ein digitaler Kassenbeleg, der genau auflistet, was gekauft wurde und wie viel es gekostet hat, anstatt nur ein unscharfes Foto des Belegs zu sein. Das Ziel ist es, die geheimen, abgeschotteten Daten von verschiedenen Kameramarken in diese universelle, offene Sprache zu übersetzen, damit jedes Krankenhaus oder jeder Forscher sie nutzen kann. Dies ist entscheidend, denn ohne diese Übersetzung liegen wertvolle medizinische Daten in „Silos“ fest und können weder Patienten helfen noch die Wissenschaft voranbringen.

Der große Übersetzer: Die Geheimsprache des Auges entschlüsseln

Lernen Sie Transducin kennen. Betrachten Sie es als einen superintelligenten Open-Source-Übersetzer, der gebaut wurde, um in zwei sehr unterschiedliche, sehr gut verschlossene Tresore von Augenscan-Daten einzubrechen. Ein Tresor gehört zu Optopol, einem Unternehmen, das seine Scans in einem mysteriösen Dateiformat namens .OPT speichert, das sonst niemand lesen konnte. Der andere Tresor gehört zu Zeiss Cirrus, einer anderen Kameramarke, die zwar die universelle Sprache (DICOM) spricht, aber ihre wichtigsten Messwerte (wie die Dicke der Retina) in geheimen, privaten Tags verbirgt, die Standardsoftware ignoriert.

Die Autoren dieser Arbeit, unter der Leitung von Dr. Jesús Noel Jaurrieta Hinojos, haben nicht einfach nur geraten, wie diese Tresore funktionieren; sie haben sie per Reverse Engineering entschlüsselt. Es ist, als würde man eine komplexe Uhr auseinandernehmen, um genau zu sehen, wie die Zahnräder drehen, und dann eine neue Maschine bauen, die die Zeit der Uhr lesen und sie in einer Sprache aufschreiben kann, die jeder versteht.

Den Optopol-Code knacken
Für die Optopol .OPT-Dateien entdeckte das Team, dass die Daten in „Chunks“ gespeichert sind, vergleichbar mit einer Reihe beschrifteter Boxen in einem Koffer. Sie fanden heraus, dass eine spezifische Box mit der Bezeichnung OCTPARAMS einen geheimen Schlüssel enthält: eine Zahl, die dem Computer mitteilt, zu welchem Auge der Scan gehört. Hier ist der clevere Teil: Die Zahl ist positiv für das linke Auge und negativ für das rechte Auge. Es ist kein von einem Menschen geschriebenes Etikett; es ist ein mathematisches Vorzeichen basierend auf der Geometrie des Auges selbst. Die Autoren testeten dies an 18 verschiedenen Dateien und stellten eine Genauigkeit von 100 % fest. Das bedeutet, dass die Software automatisch wissen kann, ob ein Scan für das linke oder rechte Auge ist, ohne dass jemand das manuell eingeben muss, selbst wenn der Dateiname unordentlich ist oder Informationen fehlen.

Sie fanden auch heraus, wie man die Art des Scans bestimmt, indem man lediglich prüft, welche „Boxen“ vorhanden sind. Wenn eine Box namens ANGPRV vorhanden ist, handelt es sich um einen Angiographie-Scan (zur Untersuchung des Blutflusses). Wenn eine Box namens DMARKERS vorhanden ist, ist es ein Scan des Sehnervs. Diese Logik funktionierte perfekt über 475 Dateien aus zwei verschiedenen Kliniken und vier verschiedenen Softwareversionen hinweg, die sich über acht Jahre erstrecken.

Den Zeiss-Eifer entschlüsseln
Bei den Zeiss Cirrus-Maschinen war die Herausforderung eine andere. Die Bilder waren bereits im universellen Format, aber die Zahlen waren versteckt. Das Team fand heraus, dass die Messwerte in privaten Tags (wie einem Geheimfach in einem Koffer) unter Verwendung eines geheimen Codes namens 99CZM versteckt waren. Sie dekodierten diese Geheimsprache und extrahierten die Zahlen für die Netzhautdicke und die Nervenfaserschichten. Anschließend verpackten sie diese Zahlen in einen „Strukturierten Bericht“ (TID 1500), der für jede einzelne Messung einen standardisierten medizinischen Code (SNOMED-CT) verwendet. Nun besitzt der Computer statt nur eines Bildes eine klare, kodierte Liste von Fakten: „Netzhautdicke beträgt 283,9 Mikrometer“, „Cup-to-Disc-Ratio des Sehnervs ist 0,56“.

Die Ergebnisse: Ein universeller Schlüssel
Das Team testete seinen neuen Übersetzer, Transducin, an einem riesigen Stapel realer Daten.

• Optopol: Sie verarbeiteten 387 Dateien aus einer Klinik und 88 aus einer anderen. Die Software konnte jede einzelne Datei erfolgreich lesen (100 % Erfolgsquote). Sie erstellte standardisierte medizinische Berichte für die Scans, die messbare Daten enthielten. Für die Scans, die nicht die notwendigen gespeicherten Daten hatten (wie etwa einige Weitfeldaufnahmen), übersprang sie diese korrekt, was zeigt, dass sie den Unterschied zwischen einer fehlenden Datei und einer fehlenden Messung erkennt.
• Zeiss: Sie testeten 41 Studien. Die Software generierte erfolgreich Berichte für alle 41 von ihnen. Die gefundenen Messwerte (wie die Netzhautdicke im Bereich von 203 bis 630 Mikrometern) stimmten mit den Werten überein, die Ärzte auf den Originalbildschirmen sahen.

Warum das wichtig ist
Die Arbeit zeigt, dass Transducin das erste Werkzeug ist, das dies sowohl für Optopol- als auch für Zeiss-Geräte leistet. Sie beweist, dass man nicht die teure Originalsoftware des Herstellers benötigt, um die Daten zu erhalten. Indem das Tool diese geheimen Formate in offene, Standardberichte umwandelt, ermöglicht es Krankenhäusern, all ihre Augen-Scans an einem Ort zu speichern, unabhängig davon, welches Gerät das Bild aufgenommen hat. Es bedeutet auch, dass Forscher endlich Daten von verschiedenen Geräten kombinieren können, um Krankheiten besser zu untersuchen.

Die Autoren sind sich ihrer Ergebnisse sehr sicher, da sie die Software mit echten Patientendaten (die zum Schutz der Privatsphäre anonymisiert wurden) getestet und die Ergebnisse direkt mit den Originalbildschirmen der Maschinen verglichen haben. Sie fanden heraus, dass die Messwerte fast perfekt übereinstimmten, mit Abweichungen von weniger als 5 Mikrometern (was kleiner als ein menschliches Haar ist). Sie bestätigten auch, dass die Software mit Dateien aus acht Jahren zurück sowie mit den neuesten Softwareversionen funktioniert, was beweist, dass sich der „Geheimcode“ über die Zeit kaum verändert hat.

Kurz gesagt: Transducin ist ein digitaler Schlüssel, der die Tür zu Augen-Daten öffnet, die zuvor hinter verschlossenen Türen festsaßen, und private, unlesbare Dateien in offene, standardisierte Informationen verwandelt, die Ärzten helfen können, Patienten zu behandeln, und Wissenschaftlern, neue Heilmittel zu entdecken. Der Code ist frei und Open Source verfügbar, um sicherzustellen, dass dieses Übersetzungswerkzeug der gesamten medizinischen Gemeinschaft zur Verfügung steht.