Künstliche Intelligenz im Krankenhaus

Für eine bessere Medizin arbeiten Mensch und Maschine zusammen

Die Digitalisierung ist aus dem Wirtschafts-, Arbeits- und Privatleben nicht mehr wegzudenken. Doch die „Digitale Revolution“ ist noch längst nicht abgeschlossen. Das zeigt die computergestützte Medizin. Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz begründet eine neue Ära.

In den vergangenen Jahren hat vor allem die Wirtschaft bei der Digitalisierung den Ton angegeben. Doch das Gesundheitswesen und die Medizin holen besonders bei der Künstlichen Intelligenz (KI) stark auf. Ihr Einsatz hat sich im Krankenhausalltag bereits bewährt – allem voran in der Radiologie. Die bildgebende Diagnostik hatte hier einen entscheidenden Vorteil. Im Vergleich zu anderen medizinischen Fachgebieten standen bereits viele digitale Daten zur Verfügung, die als Grundlage für den Einsatz von KI dienen. Das Essener Universitätsklinikum kann hier auf einen rund 17-jährigen Erfahrungsschatz zurückblicken. Als erste Radiologie einer deutschen Universitätsmedizin wurde dieser Bereich damals vollständig digitalisiert.

Qualität statt Quantität

Daten allein reichen aber nicht aus. Vielmehr entscheidet deren Qualität. Daher hat die deutsche Universitätsmedizin einen Vorteil gegenüber IT-Riesen wie Microsoft, Google und Apple, die sich seit Jahren – meist erfolglos – im medizinischen Bereich tummeln. Sie haben zwar Zugriff auf große Datenmengen. Doch ihnen fehlen die Befunde, die beispielsweise täglich aus heterogenen Daten und an spezialisierten Instituten generiert werden. Denn nur, wenn ein intelligentes System auf einen veritablen und validen Datenschatz zurückgreift – also Bilder, Diagnosen sowie außergewöhnliche Pathologien zu seltenen und komplexen Krankheitsbildern –, kann KI einen wertvollen Beitrag leisten.

In der Medizin ist das Ziel angesichts steigender Patientenzahlen sowie personeller Engpässe in Zeiten des demografischen Wandels und Fachkräftemangels schnell ausgemacht: Innovative digitale Technologien können die medizinische Versorgung für die Menschen im Krankenhaus nachhaltig verbessern. Aus diesem Grund hat sich die Universitätsmedizin Essen Ende 2015 auf den Weg hin zum „Smart Hospital“ begeben. Ein wichtiger Bestandteil dabei ist, dass selbstlernende Maschinen vermehrt Routinetätigkeiten erledigen. Das gibt den Beschäftigten mehr Zeit für die Arbeit mit den Patienten.

KI macht Medizin sicherer, schneller und besser

Die KI-Applikationen entlasten Radiologen heute schon bei Screening- und Routinearbeiten. Beim Verdacht auf Multiple Sklerose etwa erfassen die Computer innerhalb von Sekunden vernarbtes Hirngewebe auf den Schädelaufnahmen. Auch Tumore vermisst die Technik schneller. Darüber hinaus erkennt sie kleinste Veränderungen, die das menschliche Auge nicht wahrnimmt. Das macht die Medizin sicherer, schneller und besser.

Darüber hinaus hilft KI, seltene Erkrankungen besser zu erkennen. So hat das Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie in Essen beispielsweise eine Applikation zur Früherkennung bestimmter und seltener Lungenfibrosen entwickelt. Die Software arbeitet wie ein schlaues Lehrbuch, das innerhalb von Sekunden vergleichbare Aufnahmen und deren Beurteilungen herausfiltert.

Arzt und innovative Technologie: Eine unerlässliche Kombination

Die Digitalisierung und allen voran die KI ermöglichen genauere Diagnosen sowie bessere Therapieempfehlungen. Eine aktuelle Studie bei Leberpatienten am Universitätsklinikum Essen macht diesen Fortschritt deutlich. Ein System analysiert die radiologischen Aufnahmen sowie die Labordaten bei Patienten, denen die Leber teilweise entfernt wurde. Dank der KI-gestützten Auswertung konnten die Ärzte mit einer Treffsicherheit von 77 Prozent bestimmen, ob das verbleibende Lebergewebe nach der Therapie ausreichend nachwächst. Der Erfolg beruht dabei vor allem auf der Kombination aus Mediziner und einer künstlich intelligenten Applikation. Arbeiteten Ärzte und KI getrennt voneinander, konnte nur in rund 70 von 100 Fällen die richtige Diagnose gestellt werden.

Die Angst, dass KI auf lange Sicht den Arztberuf überflüssig macht, ist jedoch unbegründet. Bei den intelligenten Applikationen handelt es sich nicht um vollständig autonom handelnde Systeme. Insbesondere bei komplexeren Fällen, wenn radiologische Aufnahmen zu mehreren Krankheitsbildern passen oder Bilder nicht exakt übertragbar sind, stößt die KI an ihre Grenzen. Hier ist nur ein Arzt in der Lage, auch bisherige Symptome, Krankheitsverläufe und äußere Einflüsse einzubeziehen. Zudem werden alle Berufsbilder im Krankenhaus verstärkt bei der Akzeptanz- und Wissensvermittlung gebraucht. Denn innovative Technologien werden sich nur durchsetzen, wenn die Menschen eine computergestützte Diagnose auch akzeptieren.

Die nächste Medizin-Revolution steht in den Startlöchern

Ein Blick in die Vergangenheit macht hier Mut. Noch vor 20 Jahren wurden unzählige Blutbilder am Mikroskop untersucht. Heute übernehmen das Maschinen. Was lange als undenkbar galt, hilft heute bei der täglichen Arbeit. Die Transformation hin zur digitalisierten Medizin beschränkt sich dabei nicht mehr auf einzelne Bereiche. In der Kardiologie und in der Schlafforschung werden Herz- und Hirnaktivitäten zunehmend mit intelligenten Programmen ausgewertet. Vor allem „Wearables“ – also Smartwatches und Co. – bieten künftig ungeahnte Möglichkeiten. Seit den ersten medizinischen Gehversuchen der Menschheit bis heute konnten Ärzte meist erst tätig werden, sobald die ersten Symptome einer Krankheit sichtbar wurden. Die innovativen Helfer bieten nun die Chance, Menschen kontinuierlich und proaktiv zu behandeln. Ohne stationären Krankenhausaufenthalt, ohne lange Wartezeiten auf einen Facharzttermin und vor allem – noch ohne Beschwerden.

Ein Gastbeitrag von

Prof. Dr. med. Michael Forsting,

Leiter des Instituts für Diagnostische und Interventionelle Radiologie und Neuroradiologie des Universitätsklinikums Essen