Doc KI oder digitale Arztassistenz?

02. Juni 2022

Von der Brustkrebsdiagnose bis zur Schlaganfallprävention: KI kommt in der modernen Medizin zum Einsatz. Die Ärztinnen und Ärzte ersetzt sie dabei nicht – vielmehr liefert sie zuverlässige Daten für eine bessere Entscheidungsgrundlage. Fünf Beispiele.

In Bildern Muster zu erkennen gehört zu den Kernkompetenzen von KI. Diese Fähigkeit kann sie auch in der Medizin ausspielen, beispielsweise bei der Diagnose von Hautkrebs oder auch von Brustkrebs. Gut 25.000 Röntgenaufnahmen der weiblichen Brust begutachtet das medizinische Personal etwa an der Klinik Dr. Hancken in Stade pro Jahr. Auf diesen Aufnahmen Auffälligkeiten zu erkennen erfordert viel Training und Erfahrung. Und die Expertinnen und Experten müssen immer aufmerksam bleiben, um nichts zu übersehen. Jede Mammografie wird daher von zwei Fachkundigen der Radiologie beurteilt. Um die Diagnose noch sicherer zu machen, sucht am Brustzentrum in Stade im Hintergrund auch eine KI nach Auffälligkeiten – ohne die Ärztinnen und Ärzte in ihrem Urteil zu beeinflussen. Erst wenn ein Befund in den Augen der Radiologinnen und Radiologen in Ordnung ist, die KI aber zu anderen Ergebnissen kommt, meldet sich die Software zu Wort. Dann nehmen die Medizinerinnen und Mediziner die Aufnahme erneut unter die Lupe. Die KI arbeite dabei nicht unbedingt besser, aber immer auf demselben Niveau und grundsätzlich unermüdlich, so Thilo Töllner, leitender Arzt am Brustzentrum der Klinik. So könne die künstliche Intelligenz menschliche Medizinerinnen und Mediziner unterstützen und ihre Arbeit teils deutlich beschleunigen.

Ungeborene Babys werden im Mutterleib von der Plazenta mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt. Ist der sogenannte Mutterkuchen zu klein, droht eine Unterversorgung des Fötus. Dies ist aber schwer zu ermitteln, weshalb Ärztinnen und Ärzte bei den Kontrolluntersuchungen zurzeit vor allem auf das Wachstum des Fötus achten. „Dabei bemerken sie eine Unterversorgung meist relativ spät“, sagt Julia Schnabel, Professorin für Computational Imaging and AI in Medicine an der Technischen Universität München. Schnabel und ihr Team haben daher ein KI-gestütztes Verfahren zur Plazentavermessung entwickelt. Es besteht aus einer Konstruktion mit mehreren Ultraschallköpfen. An denen kann der Computer fast gleichzeitig Aufnahmen speichern und daraus dann das Volumen der Plazenta ermitteln. Damit die KI die Plazenta erkennen kann, wird sie zunächst mit sehr vielen Ultraschallaufnahmen des Organs trainiert. Die Ergebnisse des Pilotprojekts seien vielversprechend, so Schnabel. Die Software messe nicht nur die Größe der Plazenta recht gut aus. Gefüttert mit weiteren Daten, könne sie auch Organe und Körperteile des Fötus erkennen. Ersetzen sollen die Algorithmen die menschlichen Expertinnen und Experten allerdings nicht. „Wenn es darum geht, zu beurteilen, ob ein Kind früher geholt werden soll oder nicht, dann wird auch in Zukunft immer eine Ärztin oder ein Arzt die Entscheidung treffen“, sagt Schnabel.

Seit 2019 ist ein KI-gestütztes Sensorsystem von Bosch im All im Einsatz. Auf der Raumstation ISS zeichnen die hellhörigen Sensoren kontinuierlich die Geräusche von Maschinen und Geräten auf. Diese Geräusche werden dann von der KI analysiert, um herauszufinden, wann Wartungen erforderlich sind. Künftig soll das System auch in der Kindermedizin zum Einsatz kommen – und Lungenerkrankungen wie Asthma frühzeitig erkennen. Die Versuchsanordnung: Ein empfindliches Mikrofon zeichnet die Geräusche von Kindern beim Sprechen und Atmen auf. Diese Töne werden in einer Datenbank gespeichert, zusammen mit der Diagnose des Kindes. Gestützt auf diese Informationen, soll die KI dann lernen, welche Atemgeräusche Anzeichen von Krankheiten sind. Eine erste Studie mit den hellhörigen Sensoren ist Anfang 2022 in den USA gestartet.

Jeder 40. Mensch in Deutschland hatte bereits einen Schlaganfall. Ein Viertel der Betroffenen bleibt dauerhaft pflegebedürftig. Ein von der Berliner Charité geleitetes Konsortium internationaler Forschender will die Prävention und Therapie des Schlaganfalls verbessern und die Lebensqualität von Patientinnen und Patienten erhöhen – mittels KI: Computergestützte Vorhersagemodelle sollen beim Projekt Precise4Q eine optimierte Betreuung ermöglichen, abgestimmt auf die individuellen Bedingungen und Erfordernisse der einzelnen Patientinnen und Patienten. Hierzu sammeln die Forschenden große Datenmengen aus unterschiedlichen Quellen, mit denen sie selbstlernende Computermodelle füttern. Diese Modelle werden dann in eine Informationsplattform integriert, die Ärztinnen und Ärzte und Krankenhäuser als Unterstützungssystem für ihre Entscheidungen nutzen können. „Mit Precise4Q werden wir einen entscheidenden Impuls zur personalisierten, zielgerichteten und verantwortungsvollen Nutzung von digitalen Daten für die Medizin geben“, zeigt sich Dietmar Frey von der Charité überzeugt, der das mit sechs Millionen Euro von der EU geförderte Projekt koordiniert.

Auch chirurgische Eingriffe könnten mittels KI künftig optimiert werden, sagt die Informatikerin Lena Maier-Hein. Sie leitet die Abteilung Intelligente Medizinische Systeme am Deutschen Krebsforschungszentrum. „In der Chirurgie gibt es in den Krankenhäusern Millionen abgeschlossener Fälle. Mit einer Auswertung der Fälle über künstliche Intelligenz können wir die Erfahrungen aus diesen Behandlungen zukünftig teilen, auswerten und nutzen, um Patientinnen und Patienten bestmöglich zu behandeln“, sagt Maier-Hein. Das Problem dabei: OP-Daten würden oft nicht aufgezeichnet oder zumindest nicht permanent gespeichert. Auch bürokratische Hürden können ihrer Verwendung im Wege stehen. Der Lösungsvorschlag der Informatikerin: ein Datenspendeausweis für Patientinnen und Patienten. „Auf diese Weise könnte jeder Patient und jede Patientin letztlich helfen, die Chirurgie mittels künstlicher Intelligenz zu revolutionieren“, so Maier-Hein. Auch für die Zentrale Ethikkommission der Ärztekammer (ZEKO) hat die Verwendung von KI in der Medizin viel Potenzial, um Ärztinnen und Ärzte bei ihren Entscheidungen zu unterstützen. Fehlerfrei seien die Systeme allerdings nicht. Die Verantwortung für Diagnose und Therapie könnten und sollten sie dem menschlichen medizinischen Personal daher auch künftig nicht abnehmen, so die Kommission: „Nur Ärztinnen und Ärzte vermögen das Krankheitsbild gesamtbiografisch zu verorten und auch psychische sowie emotionale Faktoren zu berücksichtigen, die sowohl für die Diagnose Gewicht haben als auch für eine angemessene Therapie ausschlaggebend sein können.“ Im OP-Saal wie im Sprechzimmer wird künstliche Intelligenz also auch in Zukunft nicht den Arztkittel anhaben.