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Alzheimer früh erkennen mit hyperspektraler Technologie

Die Früherkennung von Alzheimer gewinnt immer mehr an Bedeutung. Moderne Verfahren wie hyperspektrale Bildgebung und künstliche Intelligenz könnten dabei eine entscheidende Rolle spielen.

RetiSpec entwickelt ein Verfahren, das Alzheimer nichtinvasiv, kostengünstig und frühzeitig über die Netzhaut erkennen kann. Cubert entwickelt und designt hierfür die passenden Hyperspektralkameras. Somit könnte ein jährlicher Besuch beim Augenarzt künftig deutlich mehr leisten als nur einen Sehtest.

Ein großer Vorteil: Retinale Untersuchungen gehören schon heute zum medizinischen Alltag, besonders bei älteren Menschen. Die Technologie von Cubert und RetiSpec lässt sich genau dort integrieren – ohne zusätzlichen Aufwand oder lange Untersuchungszeiten. Für Patienten bedeutet das: wenige kurze Lichtblitze statt langer Scanprozesse.

Eine Person geht bei Sonnenuntergang durch ein Feld mit dem Schriftzug "RetiSpec".

Warum Alzheimer-Früherkennung so wichtig ist

Alzheimer ist die häufigste Form der Demenz und für etwa 60–80 % aller Fälle verantwortlich. Eine von drei Personen entwickelt im Laufe ihres Lebens eine Demenzerkrankung – mit erheblichen Folgen für Betroffene, Angehörige und das Gesundheitssystem.

Eine frühe Diagnose ermöglicht:

  • bessere Therapiechancen
  • langsamere Krankheitsverläufe
  • höhere Lebensqualität
  • rechtzeitige Therapieüberwachung moderner Alzheimer-Medikamente

Gerade neue Alzheimer-Medikamente erfordern präzise, regelmäßige Kontrolle. Hyperspektrale Technologien können hier wertvolle Hinweise liefern – insbesondere zur Stoffwechselaktivität oder Wirksamkeit der Therapie.

Bisherige Diagnoseverfahren wie PET-Scans oder Liquoranalysen (Rückenmarksflüssigkeit) sind jedoch teuer, invasiv oder schwer zugänglich. Eine Rückenmarkspunktion ist nicht nur aufwendig, sondern auch schmerzhaft – ein Grund, warum viele Menschen davor zurückschrecken.

Genau hier setzt die Kombination aus Cubert Snapshot-Hyperspektraltechnologie und RetiSpec KI-Analyse an.

Die Netzhaut: ein Fenster ins Gehirn

Die Netzhaut enthält eine Vielzahl von Biomarkern, da sie als Teil des zentralen Nervensystems direkt mit dem Gehirn verbunden ist. Ein Blick auf die Retina erlaubt damit gewissermaßen einen Blick ins Gehirn.

Studien zeigen, dass retina-basierte Veränderungen häufig auftreten, bevor erste Alzheimer-Symptome sichtbar werden. Dazu gehören:

  • Ausdünnungen einzelner Netzhautschichten
  • Veränderungen im Stoffwechsel
  • spezifische spektrale Signaturen, die auf Beta-Amyloid hindeuten

Eine Partnerstudie von RetiSpec zeigte bereits eine Spezifität von über 90 % bei der Erkennung solcher Veränderungen – ein deutliches Signal für das klinische Potenzial.

Die Retina ist damit besonders geeignet für Alzheimer-Screenings:
leicht zugänglich, nichtinvasiv und ohne Strahlenbelastung.

Opthalmologische untersuchung

Hyperspektrale Bildgebung: Was macht Cuberts Technologie besonders?

Cubert ist führend im Bereich der Snapshot-Hyperspektraltechnologie. Diese Technik ist besonders entscheidend für Messungen am Auge, denn hier zählt jede Millisekunde. Wesentliche Vorteile:

Snapshot statt Scanning

Während klassische hyperspektrale Kameras Pixel für Pixel scannen, nimmt Cuberts Technologie die komplette Szene in einem einzigen Moment auf.
Das verhindert Bewegungsartefakte – ein zentraler Vorteil, da selbst kleinste Augenbewegungen sonst das Ergebnis verfälschen würden.

120–130 Spektralkanäle pro Aufnahme

Jeder Pixel enthält ein vollständiges Spektrum. So entsteht ein kompletter 3D-Datenwürfel, der innerhalb weniger Millisekunden aufgenommen wird.

Für Patienten bedeutet das:
Keine langen Scanzeiten, kein lästiges Fixieren – nur wenige kurze Lichtimpulse und die Messung ist abgeschlossen.

Die Herausforderung: die richtigen Spektren identifizieren

Die KI-Modelle wurden über Jahre optimiert. Das Ziel: ein spezifisches spektrales Muster erkennen, das klar auf Alzheimer hindeutet.
Hier arbeiten Optik-Experten und KI-Teams eng zusammen.

Wichtig:
Cubert liefert die Daten – die Diagnose trifft die Medizin.
Neben visuellen Spektren werden unter anderem Informationen zur Oxygenation (Sauerstoffversorgung) erfasst.

Wie KI aus Spektraldaten Alzheimer-Risiken erkennt

Die hyperspektralen Datensätze werden mittels Convolutional Neural Networks (CNNs) analysiert. Diese Algorithmen:

  • erkennen Muster in hochdimensionalen Daten
  • vergleichen Spektren mit klinisch validierten Referenzwerten
  • erzeugen einen Score, der Hinweise auf Alzheimer-Biomarker liefert

Durch die enorme Informationsdichte werden molekulare Veränderungen sichtbar, die klassischen Bildgebungsverfahren entgehen.

RetiSpec AI

Studienergebnisse: hohe Genauigkeit bei AD- und MCI-Erkennung

Die Ergebnisse aus bisherigen Studien mit Cubert-Kameras und RetiSpec-Algorithmen sind vielversprechend:

Studie 1: Alzheimer vs. Kontrollgruppe (108 Teilnehmer)

  • 86 % Sensitivität
  • 80 % Spezifität
  • Messung mehrerer Makula-Regionen
  • Auswertung mittels CNN

Eine frühere RetiSpec-Studie erzielte sogar über 90 % Spezifität – Grundlage für eine laufende FDA-Zulassung.

RetiSpec

Studie 2: Früherkennung von MCI (120 Teilnehmer)

  • zuverlässige Unterscheidung zwischen gesunden und MCI-Patienten
  • wichtiger Baustein für die Identifikation der Alzheimer-Vorstufe

Zusätzlich fließen Daten der großangelegten Bio-Hermes-001 und -002 Studien ein, die Blut-, digitale und PET-Biomarker vergleichen – und die Rolle der Retina weiter präzisieren.

Die Genauigkeit nähert sich damit etablierten Methoden an – ohne deren Nachteile.

Von der Forschung in den Alltag: Integration in die klinische Praxis

Cubert und RetiSpec arbeiten seit über sieben Jahren zusammen und haben bereits mehr als ein Dutzend Kameras in Studien und Pilotprojekten installiert.

Das Ziel:
Ein komplett einsatzbereites („turnkey“) Ophthalmoskop, das

  • in Augenarztpraxen
  • bei Hausärzten
  • in Kliniken

als neues Standard-Screening eingesetzt werden kann.

Unterstützung kommt u. a. von:

  • dem Bio-Hermes-Konsortium
  • der Pharmaindustrie (u. a. Eli Lilly)
  • internationalen Forschungsgruppen

Die Vision:
Ein jährliches Alzheimer-Screening könnte so selbstverständlich werden wie eine Blutdruckmessung.

Vorteile der hyperspektralen Alzheimer-Diagnostik auf einen Blick

  • Nichtinvasiv: Keine Nadeln, keine Tracer, keine Strahlenbelastung
  • Frühzeitig: Veränderungen erkennbar, bevor Symptome auftreten
  • Kosteneffizient: Günstiger als PET-Scans oder Liquoranalysen
  • Schnell: Aufnahme in wenigen Millisekunden
  • Massentauglich: Ideal für große Bevölkerungs-Screenings
  • Hilfreich in der Therapieüberwachung: Besonders wichtig bei neuen Alzheimer-Medikamenten

Fazit

Die Kombination aus Cubert Snapshot-Technologie und RetiSpecs KI eröffnet einen völlig neuen Ansatz für die Alzheimer-Früherkennung: präzise, nichtinvasiv und alltagstauglich.

Was heute noch hochmoderne Forschung ist, könnte schon bald fester Bestandteil jeder routinemäßigen Augenuntersuchung werden und die Diagnostik einer der häufigsten neurodegenerativen Erkrankungen nachhaltig verändern.

René Heine, CEO von Cubert, dem Hersteller von Hyperspektralkameras

Über den Autor

Dr. René Heine ist Mitgründer und CEO der Cubert GmbH, einem führenden Unternehmen im Bereich der Echtzeit-Spektralbildgebung. Seit der Gründung im Jahr 2012 prägt René maßgeblich die technologische Ausrichtung und das Wachstum von Cubert. Er promovierte in Physik an der Universität Ulm mit Auszeichnung und arbeitete während seiner Studienzeit auch an der Harvard Medical School. Mit seinem fundierten Wissen in Physik und seiner Vision für innovative Bildgebungstechnologien treibt René die Entwicklung bahnbrechender Lösungen bei Cubert voran.