Künstliche Intelligenz „Das verändert alles“

Gesundheitspolitik Autor: Cornelia Kolbeck

Ob als Rechenprozess im Hintergrund oder in Form menschenähnlicher Roboter – künstliche Intelligenz sucht Raum. Ob als Rechenprozess im Hintergrund oder in Form menschenähnlicher Roboter – künstliche Intelligenz sucht Raum. © sdecoret – stock.adobe.com
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Ein vom Sprachproduktionssystem GPT-3 erzeugter Text wurde von einer Webcommunity zum Post des Monats gewählt. Nur wenige hatten bemerkt, dass es ein künstlich erzeugter Text war. Solche Erfolge zeigen das große Potenzial der KI – auch in der Medizin.

Mit einer eindrucksvollen Rede verdeutlichte Professor Dr. Stefan Wrobel vor Blut- und Krebsspezialisten aus Deutschland, Österreich und der Schweiz die Bedeutung des Einsatzes von Künstlicher Intelligenz im Gesundheitsbereich. Eingangs seines Referats nannte der Professor für Informatik an der Universität Bonn und Leiter des Fraunhofer-Instituts für Intelligente Analyse- und Informationssys­teme IAIS spektakuläre KI-Erfolge: Watson gewinnt ein Jeopardy-Quiz, Roboter „Curfly“ meistert Curling, die KI ruft zur Terminvereinbarung beim Friseur an und die Mitarbeiterin merkt nicht, dass sie mit einem Computer redet.

Auch in der Medizin gebe es Durchbrüche, so der Forscher. KI hilft bei der Früherkennung von Hautkrebs, sie steckt im Sepsis-Frühwarnsystem in Kliniken und mittels KI wurde das hoch wirksame Antibiotikum Halicin entwickelt, das resistente Bakterien auf neue Art und Weise bekämpft.

„Das verändert alles“ sei die neueste Schlagzeile zum Programm AlphaFold, entwickelt vom Unternehmen Deep Mind, so Prof. Wrobel. Deep Minds habe mit den Möglichkeiten der künstlichen Intelligenz zu einem wirklichen Durchbruch in der Wirkstoffforschung führen können. 350.000 3D-Modelle gefalteter Proteine, u.a. vom menschlichen Körper, hätten ermittelt werden können. „Die Erwartungen an KI können deshalb kaum höher sein.“ Auch die Entwicklung neuer Arzneistoffe kann KI drastisch beschleunigen. So konnte erst in diesem Jahr mithilfe der KI-Designplattform „Centaur Chemist“ der Entdeckungsprozess für einen A2a-Rezeptor-Antagonisten für erwachsene Patienten mit fortgeschrittenen soliden Tumoren von 4–5 Jahren auf acht Monate verkürzt werden.

Hoffnung, dass KI auch bisher unheilbare Krankheiten heilt

Eine Umfrage des Digitalverbandes Bitkom zur Situation in 6–10 Jahren zeigt, dass die Menschen im Gesundheitswesen vor allem Fortschritte in der medizinischen Forschung erwarten (36 %), bei individuellen, abgestimmten Therapien (23 %) sowie bei Hinweisen zur Krankheitsvermeidung (31 %). Auch die Unterstützung von Ärzten bei Routineaufgaben wird angedacht (28 %). Ein kleiner Prozentsatz der rund 1.000 Befragten geht zudem davon aus, dass KI ohne menschliches Zutun Diagnosen erstellt und Arztbesuche ersetzt sowie bisher noch unheilbare Krankheiten heilt (jeweils 5 %).

„KI ist in allen Bereichen der Gesundheit tatsächlich zu verzeichnen“, so Prof. Wrobel. Kollegen aus Erlangen/Nürnberg z.B. hätten ein Assistenzsystem für Pathologen zur automatischen Detektion von Darmkrebs entwickelt. Das Tool zeige an, wie sicher es ist, dass es sich um Tumorzellen handelt – auch wenn die Gewebsveränderungen ggf. noch sehr klein und schwer zu erkennen seien. Angezeigt würden Größe, Gewebskomposition, Invasionstiefe, Wachstumsmuster.

Der Fraunhofervertreter stellte aber auch klar: „Wir setzen sehr stark auf interaktive Werkzeuge, die Medizinerinnen und Mediziner unterstützen, aber nicht ersetzen sollen.“ KI werde in der Diagnose und bei den Wirkstoffen unterstützen. Die Effizienzsteigerung sei schon heute z.T. Realität. So zeige sich beim „intelligenten Pflegewagen“ eine deutliche Reduktion der Laufwege und Zeitersparnis beim Pflegepersonal. Dieser mobile „Schrank“ kann von der Pflegekraft per Smartphone an einen gewünschten Ort gelotst werden. Mithilfe eines 3D-Sensors erkennt er entnommenes Material und dokumentiert den Verbrauch. Er fährt auch selbstständig zurück zum Lager und an die Ladestation. In 28 Krankenhäusern unterstütze KI auch schon bei der vollständigen Kodierung und Erlössicherung. Das Programm RICO ermögliche eine automatisierte, gewichtete Zuordnung von Abrechnungscodes zu den jeweiligen Akten.

Für KI benötige man allerdings neben großer Rechenleistung auch viele Daten. Verblüffenderweise gebe es in der Medizin allerdings nur wenige Daten bzw. der Zugang sei schwierig. Notwendig sei außerdem strukturiertes Wissen. „Um solches Wissen zu erzeugen, brauchen wir Sie“, hob der Professor in Richtung der Zuhörenden hervor. Wenn man nur einen großen Haufen an Zahlen und Parametern habe, dann sei es schwer, über die medizinische Relevanz zu sprechen. Es brauche auch Fachvokabular, um Kommunikation und Erklärbarkeit zu vereinfachen.

Und, wie er weiter erklärte, muss man beim Einsatz von KI auch die Gesamtstruktur im klinischen Betrieb im Blick haben. Als Beispiel nannte er das Projekt SmartHospital.NRW, welches 2021 bis 2026 von der Landesregierung Nordrhein-Westfalen mit 14,2 Millionen Euro gefördert wird.

Projekt SmartHospital.NRW sucht Transformationsprozess

Fraunhofer und Universitäten sind im Projekt dabei, ebenso Unternehmenspartner. Ziel ist es herauszuarbeiten, wie Versorgung vom jetzigen Niveau zu einer Versorgung mit KI-Unterstützung transformiert werden kann. Das geschieht, wie Prof. Wrobel erläutert, mittels Use Cases (Anwendungsfällen). So soll bspw. die Extraktion von Informationen aus Arztbriefen und Berichten in die elektronische Patientenakte automatisiert werden. Das sei eine komplexe Aufgabe, weil Dokumente bisher in nicht standardisierter Form vorlägen.

Entwickelt werden soll letztlich ein Vorgehensmodell, das bei den Voraussetzungen für die Transformation ansetzt und bis zum fertigen KI-Krankenhaus reicht. Angedacht ist die Automatisierung von Prozessen, der Einsatz von Sprach- und Dialogsystemen (z.B. im Krankenzimmer) und eine KI-gestützte Gesundheitsdatenanalyse zur Dia­gnostikunterstützung. Letztere könnte auch der Überwachung von Vitalparametern dienen oder zur Langzeitüberwachung von Erkrankungen. Und letztlich soll auch die Bilanz zur Wirkung des neuen Systems per KI möglich werden.

Im Regelbetrieb soll dann alles auf hohe Praxisgüte getestet werden. „Wir wollen das Ganze nicht nur als Prototypen zeigen, sondern auch wirtschaftlich verwerten, von der Erstberatung bis zu Geschäftmodellen“, so Prof. Wrobel. Es reiche ja nicht, wenn in drei oder fünf Jahren die Umsetzung nur in drei Häusern erfolge.

Für den Bereich der Notfallversorgung von Schwerverletzten seien übrigens schon 49 Einsatzszenarien für KI-Systeme identifiziert und bewertet worden. Nun sei man dabei, sechs Use Cases rechtlich, ökonomisch, technisch und medizinisch aufzuarbeiten. Untersucht werde u.a., inwieweit KI-Systeme helfen können bei Umwandlung von Sprache in ein strukturiertes Textprotokoll, unter besonderer Berücksichtigung der Situation im Notfallsetting.

Der Informatikexperte verwies noch darauf, dass EU-Kommission, High Level Expert Group (HLEG) und Datenethikkommission allgemeine Leitlinien für die Entwicklung und vertrauenswürdige KI-Anwendung geschaffen haben, die bei KI-Projekten bzw. bei deren Einsatz zu beachten sind.

Quelle: Jahrestagung 2021 von DGHO, OeGHO, SGMO und SGH

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