Marburg
Der digitale Arzthelfer
Intelligente Computertechnik im Krankenhaus soll Medizinern künftig die Arbeit erleichtern

Von  Martin Schäfer, 
30. November 2016, 02:00 Uhr
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Mit Verfahren der Künstlichen Intelligenz versuchen Computerforscher, Knochenmetastasen zu entdecken, die in der klinischen Praxis übersehen werden können. Grafik: Radboudumc/Fraunhofer MEVIS

Verfahren der Künstlichen Intelligenz dringen auf immer neue Anwendungsfelder vor. In den USA ist das KI-System Watson in der Krebsmedizin an Diagnose und Therapieplanung beteiligt. Nun führt der Krankenhaus-Konzern Rhön-Klinikum das Computersystem auch in Deutschland ein.

Der Krankenhauskonzern Rhön-Klinikum und der US-amerikanische Computerhersteller IBM starten das erste Gemeinschaftsprojekt der Künstlichen Intelligenz an einem deutschen Klinikstandort. Das Computersystem Watson soll an der Uniklinik Marburg bei der Auswertung von Patientendaten helfen. Es kann Ärzte bei der Diagnose unterstützen oder eine Zweitmeinung zu einem Krankheitsfall anbieten.

Der Vorgänger des Watson-Systems namens Deep Blue machte im Jahr 1997 als Schachcomputer Furore, als er den damaligen Weltmeister Garri Kasparow schlug. Im Jahr 2011 stach Watson dann in der US-amerikanischen Quizzsendung Jeopardy die menschliche Konkurrenz aus. Danach entwickelte IBM andere Anwendungen der Künstlichen Intelligenz. Dazu gehören auch medizinische Themen. So hilft Watson in einem weltweit führenden Krebsbehandlungszentrum, dem Memorial Sloan Kettering Cancer Center in New York, bereits bei der Diagnose und Therapieplanung. Das Computersystem besteht aus mehreren Modulen, die je nach Anwendung zusammenwirken. Dazu gehören Programme zum Sprachverstehen, andere verknüpfen Diagnosen, Patienteninformationen und Studien. Das System ist dabei in der Lage, sich selbst Wissen anzueignen.

Die menschliche Sprache ist mehrdeutig. Sprechen Menschen von einer Bank, dann erfassen sie intuitiv, ob es sich um eine Sitzgelegenheit handelt oder um ein Geldinstitut. Dieses sogenannte Weltwissen kann sich auch ein Computersystem erarbeiten. Etwa bei der Diagnose von Krankheiten und der Auswertung medizinischer Studien. Dabei bietet der Computer bei der Datenverarbeitung einen Geschwindigkeitsvorteil. Er scannt zum Beispiel für eine Krebsdiagnose Tausende Studien in Sekundenschnelle. Im Dialog mit dem Arzt kann das Computersystem dann einen Therapieplan vorschlagen oder den Mediziner darauf hinweisen, welche Blutwerte, Fragestellungen oder Informationen noch zu klären sind, um die Diagnose und den Therapieplan zu verfeinern. Nach Angaben der New Yorker Krebsklinik und von IBM ist das System erfolgreich.

Die zweite Entwicklung führt zu Professor Jürgen Schäfer an die Uniklinik in Marburg. Er leitet das Zentrum für unerkannte und seltene Erkrankungen. Schäfer und sein Team sind chronisch überlastet. Patientenakten für ein Arbeitspensum von ein bis zwei Jahren liegen in der Warteschlange. „Nicht selten schickt ein Patient einen Aktenberg von fünf Kilogramm Gewicht“, sagt Schäfer. Oft sind es Details, eine simple Frage, die eine Diagnose klärt, nach der ein Patient jahrelang gesucht hat. Auch hier soll Watson helfen. In einer sechsmonatigen Testphase haben die Mediziner mit den Entwicklern von IBM an rund 500 Fällen das System trainiert. „Jetzt sind wir bereit für reale, neue Fälle“, sagt Schäfer. Der Computer Watson soll dabei keinen Arzt ersetzen. Er soll vielmehr schnell Akten und Daten eines Falls auswerten und den Medizinern Diagnosen vorschlagen. „Watson hat hier eine Assistenzfunktion und übergibt dem Arzt eine Liste“, erklärt IBM-Forscher Matthias Reumann in Zürich. Die Ärzte beurteilen das Ergebnis. „Was bei uns Ärzten normalerweise Tage dauert, erledigt Watson in Sekunden“, sagt Schäfer.

Das Computersystem Watson soll schließlich das Patientenmanagement im Krankenhaus unterstützen. Offene Fragen werfen noch Daten- und Arbeitsplatzsicherheit auf. Das Rechner- und Softwarepaket ist kein Computer, der in einem gesicherten Raum der Uniklinik steht. Vielmehr werden die Daten in einen Internet-Speicher (Cloud) von IBM transferiert und dort bearbeitet. Die Auflagen für Patientensicherheit und Datenschutz müssen daher extrem sein. Patientendaten würden nur anonymisiert transportiert, heißt es. „Alle wichtigen Daten bleiben in Marburg“, sagt Schäfer. Zu Fragen der Arbeitsabläufe und möglichen Rationalisierungen gibt es noch keine klaren Aussagen. Um zu prüfen, wie sich ein Tumor bei einer Krebstherapie entwickelt, sind Ärzte bisher auf Erfahrung und Augenmaß angewiesen, wenn sie zum Beispiel Computertomogramme auswerten. Nun haben Ingenieure der Fraunhofer-Gesellschaft ein Computerprogramm vorgestellt, das erfassen kann, wie sich ein Tumor verändert, und das auch neue Geschwulste aufspüren soll.

Die Software setze auf Techniken des sogenannten Deep Learnings, eine Art des maschinellen Lernens, erläutert Mark Schenk vom Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin in Bremen. Je mehr Datensätze ein solches Programm analysiere, umso besser werden seine Ergebnisse. Ein weiteres Einsatzfeld ist die sogenannte Bildregistrierung. Hier bringt die Software Aufnahmen, die zu unterschiedlichen Zeiten gemacht wurden, so zur Deckung, dass Mediziner sie direkt vergleichen können. Das soll es unter anderem erleichtern, Knochenmetastasen in Aufnahmen des Oberkörpers zu finden.



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