Auf den ersten Blick ist die Neuvermessung der Wehrmedizin und Wehrpharmazie mit dem Potential der KI wirklich überwältigend. Mit ihren Fähigkeiten riesige Datenmengen schnell zu verarbeiten, Muster zu erkennen, die für den Menschen möglicherweise nicht sichtbar sind, bietet die KI eine Technologie für die Diagnostik und Therapie sowie für die Entlastung von Verwaltungs- und Organisationsaufgaben. Wer zu spät kommt, den bestraft das Leben! Dieser Satz ist für eine weltpolitische Epoche in Stein gemeißelt worden. Wenn wir uns heute thematisch der KI in der Medizin und im Gesundheitswesen zuwenden, bewegt ein Zuspätkommen alle Gruppen unserer Gesellschaft. Kaum ein anderes Thema bewegt uns derzeit mehr als der digitale, disruptive Umbruch. Im Großen und Ganzen spricht man darüber wie IT und KI die Gesundheitsversorgung nicht nur einseitig als Personalisierte Medizin, sondern mehr noch ganzheitlich als universale Medizin-Technik angetrieben wird. Wie kann Künstliche Intelligenz (KI) uns dabei helfen, eine bessere Gesundheitsversorgung auf allen Ebenen zu erreichen?
Welche Entwicklungen und Praxisbeispiele gibt es bereits heute schon? Und tragen die ethischen Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie zu einem richtigen Handeln im Umgang mit allen Daten und Informationen bei?
In diesem Beitrag werden die Chancen der IT sowie die Herausforderungen der Künstlichen Intelligenz allgemein betrachtet, um einen Blick auf die Rolle möglicher Interaktion werfen zu können. Es möge der Blick über den Tellerrand erlaubt sein, um auch die Wehrmedizin und Wehrpharmazie thematisch in die Diskussion einzubeziehen.
Anwendungsspektrum
KI als Schlüsseltechnologie wird zurzeit in der Medizin hauptsächlich für die Bildverarbeitung, Diagnoseunterstützung, personalisiertes Medikamentendesign, Patientenüberwachung, automatisierte Chirurgie, aber auch für Chatbots eingesetzt.
- Medizinische Bildverarbeitung und Diagnoseunterstützung:
Künstliche Intelligenz nutzt Convolutional Neutral Networks (CNNs) zur Analyse von Bilddaten, um Krankheiten wie Krebs, Herzkrankheiten und Augenkrankheiten frühzeitig zu erkennen. Diese Systeme analysieren Röntgenaufnahmen, MRT-Bilder und CT-Scans und unterstützen Radiologen dabei, Diagnosen genauer und schneller zu stellen. KI bietet dabei nicht nur eine höhere Genauigkeit, sondern auch eine enorme Zeitersparnis in der Befundung. Ein Beispiel für die Vorteile von KI in der Medizin ist die verbesserte Erkennungsrate schwerer Erkrankungen. Auf MRT-Aufnahmen lassen sich entzündliche Herde im Gehirn und Rückenmark erkennen, die für MS typisch sind. Zu den Nachteilen von KI in der Medizin gehört jedoch das Risiko von Fehldiagnosen bei unvollständigen oder fehlerhaften Datensätzen.
- Anwendungen von KI In der Zahnmedizin:
KI-Systeme werden in Praxen und Dental-Laboren vielerorts bereits erfolgreich eingesetzt. Mithilfe von KI erstellen Zahnärztinnen und Zahnärzte hochauflösende 3-D-Bilder von Zähnen und Kiefern, um passgenaue Behandlungspläne zu entwickeln. Die Technologie ermöglicht es, Zahnprobleme wie Karies, Zahnfehlstellungen oder Entzündungen schneller und genauer zu erkennen. Bei Karies, Parodontitis oder Zahnfrakturen kommt die Bilddiagnostik zum Einsatz. Hier kann KI durch bessere Mustererkennung die Anzahl der Röntgenaufnahmen reduzieren und damit auch die Strahlenbelastung in der Praxis minimieren.
- Personalisiertes Medikamentendesign sowie die Entwicklung von Impfstoffen:
KI analysiert biomedizinische Daten, um individuelle Medikamente für Patienten zu entwickeln. Algorithmen durchsuchen genetische sequenzierte Daten und Krankheitsmuster, um personalisierte Therapien zu erstellen. Zu deren Ergebnissen gehören neue personalisierte Therapiemöglichkeiten, darunter Tumorvakzine, und Behandlungsansätze, die als therapeutische Impfung angesehen werden können. Insbesondere fallen darunter auch speziell angepasste Krebstherapien. Dies kann die Wirksamkeit von Behandlungen erheblich verbessern. Die Entscheidung über Therapieanpassungen bleibt selbstverständlich stets in ärztlicher Hand.
- Virtuelle Assistenten und Chatbots:
Chatbots in der Medizin werden zunehmend zur Patientenversorgung eingesetzt. Diese KI-Systeme beantworten Patientenfragen, beurteilen Symptome und vereinbaren Termine. Sie entlasten das medizinische Personal und verbessern den Zugang der Patienten zu wichtigen Informationen. Ablauforganisatorisch sorgen sie für ökonomisierende Verfahrensabläufe. Diese KI-Systeme beantworten Patientenfragen, beurteilen Symptome und vereinbaren Termine. Sie entlasten das medizinische Personal und verbessern den Zugang der Patienten zu wichtigen Informationen. Arztbriefe werden künftig nur noch automatisiert erstellt.
- Prädiktive Analysen in der Patientenüberwachung:
KI wird in Krankenhäusern zur Überwachung von Patienten eingesetzt, um frühzeitig auf mögliche Komplikationen wie Sepsis, Herzstillstand obstruktive Lungenerkrankungen oder Infektionen hinzuweisen. Mithilfe von prädiktiven Modellen werden Daten aus Patientenakten und Vitalparametern analysiert, um die Wahrscheinlichkeit von Komplikationen zu berechnen und frühzeitig Maßnahmen zu ergreifen. Einen weiteren sinnvollen KI-Einsatz sieht man etwa in der Kalkulation der Verweildauer von Patientinnen und Patienten in Krankenhäusern, weil diese zu mehr als 80 Prozent richtig eingeschätzt werde.
- Robotik und automatisierte Chirurgie:
KI in der automatisierten Chirurgie wird verwendet, um komplexe Operationen präziser und minimalinvasiv durchzuführen. Da-Vinci-Roboter nutzen KI in der Chirurgie unter anderem für die präzise Schnittführung. Die robotisch-assistierte Chirurgie besitzt einen festen Stellenwert in der Chirurgie des oberen G-Traktes und der kolonrektalen Chirurgie. Dazu ergeben sich zunehmende Einsatzmöglichkeiten in der hepatobilären Chirurgie und in der Chirurgie des Pankreas.
- Patientenüberwachung mit Wearables und Smartwatches:
Klinisch relevante Informationen werden als Echtzeitdaten oder als Langzeitdaten auf tragbaren Messgeräten generiert und können wie und wo auch immer abgerufen werden. Dies ist zweifelslos ein Bereich für die Notfall- und Katastrophenmedizin! Der Einsatz von Wearables und mobilen Gesundheitstechnologien, die kontinuierlich Vitaldaten überwachen, werden immer häufiger mit KI-Modellen gekoppelt, um Frühwarnsysteme für chronische Erkrankungen wie Diabetes, Herzinsuffizienz oder neurologische Störungen zu implementieren. Ein Beispiel für die Vorteile von KI in der Medizin ist die Vermeidung von Krankenhausaufenthalten durch kontinuierliche Fernüberwachung und gezielte Eingriffe
- KI als Vorhersage seltener Krankheiten:
KI kann helfen, seltene und komplexe Krankheiten, die oft schwer zu diagnostizieren sind, zu erkennen. Bei der Nutzung von biomedizinischen Daten, kann die Pharmaindustrie individuelle Medikamente für Patienten entwickeln. Algorithmen durchsuchen genetische Daten und Krankheitsmuster, um personalisierte Therapien zu erstellen, darunter auch speziell angepasste Krebstherapien. Dies kann die Wirksamkeit von Behandlungen erheblich verbessern.
- Prädiktive Analysen in der Patientenüberwachung:
KI wird in Krankenhäusern zur Überwachung von Patienten eingesetzt, um frühzeitig auf mögliche Komplikationen wie Sepsis, Herzstillstand oder Infektionen hinzuweisen. Mithilfe von prädiktiven Modellen werden Daten aus Patientenakten und Vitalparametern analysiert, um die Wahrscheinlichkeit von Komplikationen zu berechnen und frühzeitig Maßnahmen zu ergreifen. Ein Beispiel für die Zukunft der KI in der Medizin ist der proaktive Einsatz dieser Analysen.
- Automatisierte und intelligente Pathologie
KI-gestützte Systeme werden zunehmend in der Pathologie eingesetzt, um histologische Schnitte zu analysieren und Pathologen bei der Diagnose zu unterstützen. Systeme wie der Da-Vinci-Roboter könnten in Zukunft auch komplexe Korrelationen zwischen Tumormerkmalen und genetischen Daten erkennen.
- KI-gestützte Rehabilitationssysteme:
Robotik und KI könnten in Kombination für Rehabilitationssysteme verwendet werden, die Bewegungsabläufe analysieren und personalisierte Trainingspläne für Patienten erstellen. Dies wird besonders in der Physiotherapie und Neurologie erwartet, wo Patienten mit Schlaganfällen oder Traumata rehabilitiert werden.
- Digitaler Zwilling des Patienten:
KI-gesteuerte digitale Zwillinge könnten detaillierte Modelle des Patienten erstellen, basierend auf Gesundheitsdaten und genetischen Informationen. Diese digitalen Modelle helfen dabei, die Auswirkungen von Behandlungen zu simulieren und personalisierte Therapiepläne zu entwickeln. Der Einsatz solcher digitalen Zwillinge zeigt, wie die Zukunft der KI in der Chirurgie und der Medizin aussehen könnte.
- Medikamentenentwicklung:
Die Entdeckung neuer Medikamente und Therapien könnte durch KI erheblich beschleunigt werden. KI-Algorithmen analysieren dabei biologische Prozesse und simulieren die Wirkungen von Substanzen, um neue Wirkstoffe und Therapien schneller zu entwickeln und Kosten zu senken.
- KI in der Rechtsmedizin und digitalen Forensik:
Die Analyse, Aufbereitung und Auswertung digitaler Daten in der Rechtsmedizin und Forensik ist immer noch sehr schwierig, wenn es um die Rekonstruktion von Informationen aus einzelnen Fragmenten von Text-, Bild-, oder Audiodateien im Rahmen von Cyber-Ermittlungen (sogenanntes File Carving) geht.
Im Bereich der digitalen Forensik haben Methoden der künstlichen Intelligenz ein enormes Potential, das Auffinden von gelöschten Informationen sowie von be- oder entlasteten Beweisen zu erleichtern. Die Einführung von KI in die rechtsmedizinische Praxis erfordert deshalb eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen zahlreichen Disziplinen von Medizin und Biologie über Chemie und Informatik, um ganzheitliche Ergebnisse zu erzeugen.
Perspektivischer Ausblick
Im Hinblick auf die Potenziale als auch die Risiken und die erforderlichen Maßnahmen wird die Gesellschaft demnächst transformative Entscheidungen treffen müssen. Inmitten dieses Wandels entstehen enorme Chancen – nicht nur für Patienten, sondern auch für politische Entscheidungsträger.
Aber die ganz große Frage wird lauten: Anpassen, Umbau oder Neubau der zeitgemäßen Informationstechnologie. Das digitale Krankenhaus in einem digitalen Gesundheitssystem wird mehr und mehr Realität. Praxen, Institute, Abteilungen, Geräte und Systeme sind zunehmend vernetzt und sorgen idealerweise für die größtmögliche Transparenz und Verfügbarkeit der in der ambulanten Gesundheitsversorgung sowie im Klinikbetrieb relevanten Daten.
Die DS-GVO steht dabei im Mittelpunkt und die zusätzliche Nutzung extern angebotener Daten-Services (Cloud- oder Web-Services) macht effektive Datenschutz- und Sicherheitsmechanismen zur absoluten Notwendigkeit.
