Künstliche Intelligenz – die Zukunft der Medizin?

Künstliche Intelligenz (KI) ist in der Medizin angekommen und überzeugt schon mehr als die Hälfte der Deutschen: Sie kann Diagnosen verbessern und hat das Potenzial, die Medizin von morgen zu prägen. Auch in der Therapie oder beim Monitoring soll KI schneller, genauer und besser als der Mensch sein. Wie weit ist der Stand der Technologie schon heute und wo geht die Reise hin? Was bedeutet ihr Einsatz für Patienten, welche Rolle spielen Daten und wo liegen (noch) Probleme?

Ist KI der bessere Arzt?

Das aktuell größte Einsatzgebiet der KI in der Medizin liegt in der Diagnose von Krankheiten. Vor allem die Bildanalyse und die darauf basierende Erkennung von Krankheiten ist ein prädestiniertes Einsatzgebiet, da die Technologie dem Menschen heute schon in einzelnen Punkten überlegen ist. Jährlich werden tausende Aufnahmen, die im Rahmen von bildgebenden Verfahren wie MRT, Ultraschall oder CT entstehen, ausgewertet. Für Ärzte sind diese Bilder die Basis, um Krankheiten zu diagnostizieren. Eine Aufgabe, die nicht nur einen konzentrierten Blick fordert, sondern auch viel Zeit in Anspruch nimmt. Während Ärzte wertvolle Zeit mit der Auswertung der Bilder verbringen, existiert mit KI eine Technologie, die diese Aufgabe übernehmen kann – und zwar viel schneller und präziser. Diese Präzision ergibt sich aus der Tatsache, dass eine KI tausende von Bildern und Bilddaten in kürzester Zeit analysieren und vergleichen kann. Hier ist das menschliche Gehirn limitierter: Welcher Arzt kann sich schon abertausende MRT-Aufnahmen detailgetreu merken und miteinander auf kleinster Ebene vergleichen? Bei der KI ist das beinahe umgekehrt: Je mehr Bilddaten die Technologie verarbeitet, umso mehr lernt sie dazu und umso treffsicherer werden die Analysen. So ist es schon heute möglich, dass KI selbst minimale Veränderungen in Patientenbildern bemerkt, die dem menschlichen Auge nicht auffallen.

So funktioniert die Zusammenarbeit zwischen Mensch und KI

Wie KI in der Praxis eingesetzt werden kann, zeigt beispielsweise das Startup Mediaire. Deren Softwarelösung arbeitet mit KI und wird vor allem in der Radiologie eingesetzt. Hier soll sie die Diagnose von Erkrankungen wie Multipler Sklerose erleichtern. Dazu werden Bilddaten aus einer vorher durchgeführten MRT von der Software analysiert. Innerhalb weniger Minuten erhält der behandelnde Arzt einen ausführlichen Report mit den Analyseergebnissen. Dieser Report dient als Basis für die Diagnose durch den Arzt. Der Einsatz der Technologie spart Ärzten also einerseits Zeit, andererseits erhöht sich auch die Objektivität und damit die Präzision der Analyse.

Neben der Auswertung von Bilddaten werden maschinelle Lernverfahren und KI auch in anderen Feldern der Diagnose eingesetzt. Smart Watches wie beispielsweise die Apple Watch nutzen Algorithmen auf Basis von KI, um ein stetiges EKG aufzuzeichnen. Dadurch ist das Wearable sogar in der Lage, Vorhofflimmern mit hoher Zuverlässigkeit festzustellen. Diese Fähigkeit ergibt sich aus einem entscheidenden Vorteil gegenüber der ärztlichen Überwachung: Die Smartwatch zeichnet Vitalwerte kontinuierlich auf – im Gegensatz zur Momentaufnahme beim Arzt.

KI als Retter in der Corona-Krise

Auch in der Behandlung verschiedener Krankheitsbilder entwickeln sich erste Einsatzmöglichkeiten der KI. Ein aktuelles Beispiel ist die Beatmung von COVID19-Patienten. Infolge der Infektion mit dem Virus kommt es in schweren Fällen zu einer krankhaften Veränderung des Lungengewebes. Das beeinträchtigt die Sauerstoffaufnahme und Patienten müssen künstlich beatmet werden. Bei der Behandlung mit Beatmungsgeräten gibt es jedoch eine Schwierigkeit: Das Gerät muss jeweils individuell an den Patienten angepasst werden. Um die richtigen Einstellungen zu finden, werden in der klassischen Behandlung statistische Anhaltspunkte sowie ein Trial- und Error-Prozess genutzt. Der Arzt kann die richtigen Einstellungen hier nur anhand grober Indizien abschätzen, schädigende Einstellungen bleiben oft unbemerkt. Die Folge: Zusätzliche Lungenschäden – verursacht durch die Beatmung – sind kaum vermeidbar. Auch hier ermöglicht der Einsatz von KI neue Einblicke, die dem Menschen verwehrt bleiben.

Wie dies funktioniert und wie KI somit auch in der Corona-Krise unterstützen kann, zeigt das Startup Ebenbuild aus München. Das Team erstellt schon im Vorfeld der Therapie einen digitalen Zwilling der Lunge. Eine KI schlägt dann – basierend auf einer Vielzahl an Daten anderer Patienten – bestimmte Einstellungen für das Beatmungsgerät vor. Diese können an der digitalen Zwillingslunge systematisch getestet werden. Der mühsame und schädigende Trial- und Error-Prozess am Patienten entfällt im besten Fall komplett und seine Lunge kann geschont werden.

Der Einsatz von KI wird zum Interessenskonflikt

Nicht nur für Patienten kann der Einsatz von KI in der Medizin entscheidende Vorteile bringen. Vor allem auch Ärzte und das gesamte Gesundheitssystem profitieren von den Entwicklungen. Die enorme Zeitersparnis – beispielsweise bei der Bildanalyse – wirkt sich auch auf die Kosten aus. Erste Studien zum Thema lassen das immense Einsparpotenzial deutlich werden: Ein dreistelliger Milliardenbetrag könnte bei den Gesundheitsausgaben durch den Einsatz der KI eingespart werden – alleine in Europa! Die ersten Schritte in diese Richtung sind schon getätigt. Zur weiteren Entwicklung benötigt es jedoch größere Datenbestände: Je mehr Daten eine KI auswerten kann, desto präziser arbeitet sie. Stehen keine Daten zur Verfügung, hilft auch KI nicht weiter.

Obwohl die Möglichkeiten zur Datenerhebung bereits gesteigert wurden – Stichwort Fitnesstracker –, besteht weiterhin großes Potenzial zur Verbesserung. Das Sammeln und die Auswertung von Patientendaten stehen jedoch noch immer im Spannungsverhältnis zwischen datenschutzrechtlichen Interessen und dem gesellschaftlichen Nutzen. Aktuell schränken europäische Datenschutzgesetze die Verarbeitung von Patientendaten stark ein. Das mag gerechtfertigt sein, schließlich haben Patienten ein berechtigtes Interesse daran, dass sensible persönliche Informationen aus der elektronischen Patientenakte nicht über den Zweck der eigenen Behandlung hinaus verwendet werden. Dem steht der potenzielle gesellschaftliche Nutzen gegenüber, der letztendlich wieder dem Patienten zu Gute kommt. Die Ergebnisse, die maschinelle Lernverfahren aus der Vielzahl an Patientendaten ziehen, werden schließlich dazu verwendet, Diagnosen und Behandlungen zu optimieren. Um das Spannungsverhältnis zu lösen, müssen Kosten und Nutzen des Datenschutzes diskutiert werden, findet das Team von Ebenbuild: „Ein sozialdemokratischer Ansatz im Stil der erstmaligen gesetzlichen Sozialversicherung unter Bismarck, welche den Einzelnen absicherte und zugleich die volkswirtschaftliche Produktivität steigerte, wäre sehr wünschenswert. Beispielsweise hat Estland hier sehr vielversprechende Ansätze.“

Schneller, effektiver, präziser: Die Medizin der Zukunft

Für die Medizin der Zukunft erwarten uns Diagnose, Therapie, Monitoring und Medizingeräteentwicklung in nie gekannter Präzision und Effektivität, ist sich Ebenbuild sicher – alles dank KI. Dass dazu ein sorgfältig konzentriertes Miteinander von Mensch und Maschine notwendig sein wird, steht für das Startup außer Frage. „Wir sehen in Algorithmen und KI Präzisionswerkzeuge, die die Fähigkeiten des Menschen erweitern und verbessern sollen. Therapie und Therapieentscheidungen sollten in menschlicher Hand bleiben, KI kann hier unterstützen.“

Quelle Bild & Autor: Dr. Lutz Müller (Der Projektleiter bei der Gründerinitiative Science4Life e. V. betreut unter anderem den „Science4Life Venture Cup“, einen Businessplan-Wettbewerb für Life Sciences Startups. Hier erhalten Gründer aus dem Life Sciences Bereich umfassendes Feedback und Zugang zu einem Netzwerk aus mehr als 300 Branchenexperten.)

 

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