Bewertung des biologischen Alters anhand von Gesichtszügen
Neue Technologie könnte verändern, wie wir das biologische Alter bei Patienten einschätzen.
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Wenn wir älter werden, durchlaufen unsere Körper viele Veränderungen. Aber nicht jeder altert im gleichen Tempo. Verschiedene Faktoren wie Gene und Lebensstil - also was wir essen, wie viel wir uns bewegen und ob wir rauchen - können beeinflussen, wie schnell wir altern. Neueste Studien haben gezeigt, dass einige dieser Faktoren sogar unser DNA im Laufe der Zeit verändern können.
Während das chronologische Alter einfach sagt, wie viele Jahre wir gelebt haben, geht es beim biologischen Alter darum, wie gut unsere Körper funktionieren. Es gibt keine einzige Methode, um das biologische Alter genau zu messen, aber Wissenschaftler arbeiten daran, Möglichkeiten zu finden, bestimmte Hinweise, sogenannte Biomarker, zu nutzen, die mit unserer Lebensdauer verknüpft sein könnten. Das biologische Alter zu messen, anstatt nur das chronologische Alter, kann Ärzten ein besseres Bild von der Gesundheit einer Person geben, besonders bei der Entscheidung über Behandlungen für Krankheiten.
Das ist besonders wichtig in Bereichen wie der Krebsbehandlung. Einige ältere Patienten sehen jünger aus und fühlen sich auch so, wegen guter Gesundheitsgewohnheiten, während andere, die jünger sind, biologisch älter erscheinen können durch Krankheit oder ungesunde Lebensweisen. Zu wissen, wie alt jemand biologisch ist, könnte Ärzten helfen, die besten Behandlungsoptionen auszuwählen oder die Ergebnisse genauer vorherzusagen.
Die Rolle der Ärzte bei der Beurteilung von Patienten
In Krankenhäusern verlassen sich Ärzte oft auf ihre Erfahrung und den Gesamteindruck eines Patienten, um dessen Gesundheitszustand einzuschätzen. Diese Einschätzung hilft ihnen vorherzusagen, wie der Patient auf eine Behandlung reagieren könnte oder wie lange er leben könnte. Aber diese Methode kann ziemlich subjektiv sein und zu ungenauen Bewertungen führen. Für Krebspatienten ist das besonders riskant. Ärzte müssen wissen, ob ein Patient stark genug ist, um die Behandlung zu bewältigen und wie viel er davon profitieren wird. Ohne solide Daten zum biologischen Alter müssen Ärzte oft schwierige Entscheidungen auf Grundlage von Schätzungen treffen.
Diese Lücke an verlässlichen Informationen verlangt nach neuen Wegen, um das biologische Alter zu messen. Ein vielversprechender Ansatz ist die Nutzung von Technologie - speziell Deep Learning-Algorithmen, die Bilder von Gesichtern analysieren. Indem sie Gesichtszüge beobachten, könnten diese ausgeklügelten Programme Einblicke in das biologische Alter einer Person bieten.
Gesichtszüge als Indikatoren für das biologische Alter
Neueste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass unsere Gesichter unser Biologisches Alter widerspiegeln. Forscher glauben, dass Deep Learning-Algorithmen Fotos unserer Gesichter analysieren können, um unser biologisches Alter automatisch zu schätzen. Diese Methode könnte ein wichtiges Werkzeug für Ärzte sein, um genauere Informationen über den Gesundheitszustand eines Patienten zu erlangen.
Studien haben gezeigt, dass es mit fortschrittlichen Bildgebungstechniken möglich sein könnte, Gesichtsmerkmale mit spezifischen biologischen Markern des Alterns zu verknüpfen. Diese Studien konzentrierten sich jedoch hauptsächlich auf gesunde Personen und erkundeten nicht, wie effektiv diese Methode in echten klinischen Umgebungen sein könnte.
Implementierung der Gesichtsalteranalyse
In dieser Studie nutzten Forscher neue Fortschritte im Deep Learning, um ein System namens "FaceAge" zu entwickeln. Dieses System verwendet ein Foto des Gesichts einer Person, um ihr biologisches Alter zu schätzen. Der Prozess umfasst zwei Hauptschritte: Zuerst identifiziert das System das Gesicht im Foto; dann analysiert es die Merkmale des Gesichts, um eine Schätzung des biologischen Alters zu erzeugen.
Dieses System wurde mit einem grossen Datensatz gesunder Personen trainiert, um sicherzustellen, dass es ein gutes Verständnis dafür hat, wie Gesichter in verschiedenen biologischen Altern aussehen. Es validierte auch seine Wirksamkeit mit verschiedenen Gruppen von Krebspatienten, um zu sehen, wie gut es in realen Situationen funktioniert.
Ergebnisse über Krebspatienten
Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass Krebspatienten oft ein biologisches Alter hatten, das höher war als ihr chronologisches Alter. Im Durchschnitt sahen Krebspatienten etwa fünf Jahre älter aus als ihr tatsächliches Alter. Dieser Trend war über verschiedene Krebsarten hinweg konsistent. Im Gegensatz dazu sahen gesunde Personen aus einem anderen Datensatz näher an ihrem tatsächlichen Alter aus, was zeigt, wie Krankheit das wahrgenommene Altern beeinflussen kann.
Weitere Analysen zeigten, dass bestimmte Lebensstilentscheidungen, wie Rauchen, auch beeinflussten, wie alt jemand erschien. Aktuelle Raucher tendierten dazu, älter auszusehen als Nichtraucher, während ehemalige Raucher näher an ihrem tatsächlichen Alter aussahen. Interessanterweise hatte das Körpergewicht nur eine geringe Beziehung zum wahrgenommenen Alter, was zeigt, dass es kein starker Indikator für biologisches Altern war.
Die Bedeutung genauer Altersvorhersagen
Über das blosse Aussehen hinaus zielte die Forschung auch darauf ab, herauszufinden, wie gut biologische Altersvorhersagen Ärzten helfen könnten, die Überlebenschancen von Krebspatienten einzuschätzen. Die Studie umfasste verschiedene Patientengruppen, und die Ergebnisse zeigten, dass mit steigendem biologischen Alter auch das Sterberisiko zunahm. Das deutete darauf hin, dass die Nutzung von FaceAge-Vorhersagen wichtige Informationen für eine bessere Patientenversorgung und Behandlungsplanung liefern könnte.
In einer bestimmten Patientengruppe konnte die Studie biologische Alter mit mehreren wichtigen Gesundheitsfaktoren verknüpfen. Das zeigte, dass FaceAge relevant war, um Ergebnisse vorherzusagen, auch nachdem andere bekannte Risiken wie Alter und Geschlecht einbezogen wurden. Es lieferte ein differenziertes Bild vom Status des Patienten und kann medizinische Entscheidungen besser unterstützen.
Verbesserung der klinischen Entscheidungsfindung
Das Potenzial von FaceAge, die klinische Entscheidungsfindung zu verbessern, ist erheblich, insbesondere für Patienten, die palliative Pflege erhalten. In diesen Fällen könnte das Wissen um das biologische Alter eines Patienten den Gesundheitsdienstleistern helfen, das angemessene Behandlungsniveau festzulegen und die Überlebenszeit vorherzusagen. Zum Beispiel fanden Forscher bei einem Vergleich von FaceAge-Vorhersagen mit traditionellen Bewertungen heraus, dass FaceAge eine bessere Patientenstratifizierung ermöglichte.
Ausserdem verbesserte sich die Fähigkeit der medizinischen Fachkräfte, vorherzusagen, welche Patienten länger überleben würden, als sie FaceAge in ihren Bewertungen verwendeten. Dieses Ergebnis ist entscheidend, da es zu individuelleren und effektivere Behandlungsplänen führen könnte.
Überwindung von Einschränkungen in aktuellen Praktiken
Eine grosse Herausforderung in der aktuellen medizinischen Praxis ist die Abhängigkeit von subjektiven Bewertungen des Gesundheitszustands von Patienten. Diese Bewertungen können von den persönlichen Erfahrungen und Vorurteilen des Arztes beeinflusst werden. Die Einführung eines objektiven Masses wie FaceAge in klinische Bewertungen könnte eine genauere Methode zur Vorhersage von Patientenergebnissen bieten.
Durch die Nutzung vorhandener Gesichtsbilddaten in Patientenakten können Ärzte das FaceAge-Modell problemlos anwenden, ohne dass Änderungen ihrer Arbeitsabläufe erforderlich sind. Dieses Modell kann Echtzeiteinblicke liefern und somit eine praktische Lösung zur Verbesserung der Gesundheitsbewertungen darstellen.
Ethische Überlegungen
Während die Nutzung von Gesichtsanalyse im Gesundheitswesen vielversprechend ist, wirft sie auch mehrere ethische Fragen auf. Datenschutz ist ein wichtiges Anliegen, da Gesichtsbilder einzigartig identifizierend sind. Patienten müssen darüber informiert werden, wie ihre Bilder in medizinischen Umgebungen verwendet werden könnten, und es sollte eine Einwilligung eingeholt werden. Eine klare Kommunikation über den Zweck der Nutzung von Gesichtsdaten ist unerlässlich.
Darüber hinaus gibt es das Risiko von Vorurteilen. Technologien zur Gesichtserkennung wurden kritisiert, weil sie möglicherweise bestimmte ethnische oder rassische Gruppen benachteiligen. Entwickler müssen weiterhin diese Bedenken überwachen und angehen, um eine ungerechte Behandlung basierend auf den Vorhersagen der Algorithmen zu verhindern.
Zukünftige Forschungsrichtungen
Während sich dieses Forschungsgebiet weiterentwickelt, werden zukünftige Studien wahrscheinlich darauf abzielen, das FaceAge-Modell zu verfeinern, um seine Genauigkeit und Anwendbarkeit zu erhöhen. Forscher könnten untersuchen, wie FaceAge mit anderen biologischen Markern oder Lebensstilindikatoren kombiniert werden kann, um ein umfassendes Bewertungsinstrument zu schaffen.
Die Einbeziehung zusätzlicher Daten aus regelmässigen Gesundheitsuntersuchungen könnte helfen, Veränderungen des biologischen Alters im Laufe der Zeit zu verfolgen und zu bewerten, wie Lebensstiländerungen wie Ernährung oder Bewegung das Altern beeinflussen. Dieser ganzheitliche Ansatz könnte zu neuen Wegen führen, den Alterungsprozess zu verstehen und Einblicke in die Erhaltung der Gesundheit zu bieten.
Fazit
Die Erforschung des biologischen Alters durch Gesichtszüge stellt einen spannenden Durchbruch im medizinischen Bereich dar. Durch die Anwendung fortschrittlicher Technologien wie Deep Learning-Algorithmen auf Gesichtsfotos könnten Forscher möglicherweise genauere Vorhersagen über das biologische Alter eines Patienten anbieten. Das könnte die Entscheidungsfindung in der Krebsbehandlung und darüber hinaus verbessern und das allgemeine Gesundheitserlebnis verbessern.
Wenn diese Methoden weiter verfeinert und ethische Überlegungen angesprochen werden, könnte die Integration von Gesichtsanalyse in die klinische Praxis transformieren, wie Gesundheitsdienstleister Patienten bewerten und behandeln, was zu besseren Ergebnissen und Lebensqualität für Menschen mit verschiedenen Gesundheitszuständen führen könnte. Der Weg, das Altern und seine Auswirkungen auf die Gesundheit zu verstehen, geht weiter, und Werkzeuge wie FaceAge könnten eine wichtige Rolle dabei spielen.
Titel: Decoding biological age from face photographs using deep learning
Zusammenfassung: Because humans age at different rates, a persons physical appearance may yield insights into their biological age and physiological health more reliably than their chronological age. In medicine, however, appearance is incorporated into medical judgments in a subjective and non-standardized fashion. In this study, we developed and validated FaceAge, a deep learning system to estimate biological age from easily obtainable and low-cost face photographs. FaceAge was trained on data from 58,851 healthy individuals, and clinical utility was evaluated on data from 6,196 patients with cancer diagnoses from two institutions in the United States and The Netherlands. To assess the prognostic relevance of FaceAge estimation, we performed Kaplan Meier survival analysis. To test a relevant clinical application of FaceAge, we assessed the performance of FaceAge in end-of-life patients with metastatic cancer who received palliative treatment by incorporating FaceAge into clinical prediction models. We found that, on average, cancer patients look older than their chronological age, and looking older is correlated with worse overall survival. FaceAge demonstrated significant independent prognostic performance in a range of cancer types and stages. We found that FaceAge can improve physicians survival predictions in incurable patients receiving palliative treatments, highlighting the clinical utility of the algorithm to support end-of-life decision-making. FaceAge was also significantly associated with molecular mechanisms of senescence through gene analysis, while age was not. These findings may extend to diseases beyond cancer, motivating using deep learning algorithms to translate a patients visual appearance into objective, quantitative, and clinically useful measures.
Autoren: Hugo JWL Aerts, O. Zalay, D. Bontempi, D. S. Bitterman, N. Birkbak, D. Shyr, F. Haugg, J. M. Qian, H. Roberts, S. Perni, V. Prudente, S. Pai, A. Dekker, B. Haibe-Kains, C. Guthier, T. Balboni, L. Warren, M. Krishan, B. H. Kann, C. Swanton, D. De Ruysscher, R. H. Mak
Letzte Aktualisierung: 2023-09-12 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.09.12.23295132
Quell-PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.09.12.23295132.full.pdf
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