Der Computer übertrifft den Menschen
Künstliche Intelligenz in der Intensivmedizin. TU Wien und Med Uni Wien entwickeln Anwendung im Bereich Bildgebung und Diagnostik. Im Fokus steht Kategorisierung im Kontext mit krankhaften Veränderungen.
Künstliche Intelligenz (KI) wird in der Medizin in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Erfolgreiche Tests gibt es etwa bereits in der Diagnostik : Der Computer kann zum Beispiel lernen, mit großer Treffsicherheit Bilder danach zu kategorisieren, ob sie krankhafte Veränderungen zeigen oder nicht. Schwieriger ist es, eine KI darauf zu trainieren, den zeitlich veränderlichen Zustand von Menschen zu untersuchen und Behandlungsvorschläge zu berechnen. Das gelang nun der TU Wien in Zusammenarbeit mit der Medizinischen Universität Wien.
Die optimale Nutzung der vorhandenen Daten
Mit Hilfe umfangreicher Daten aus Intensivstationen unterschiedlicher Krankenhäuser wurde eine künstliche Intelligenz (KI) entwickelt, die Vorschläge für die Behandlung von Menschen liefert, die wegen einer Sepsis intensivmedizinische Betreuung brauchen. Analysen zeigen, dass die künstliche Intelligenz die Qualität menschlicher Entscheidungen bereits übertrifft. Wichtig ist nun aber auch eine Diskussion über die rechtlichen Aspekte solcher Methoden.
„Auf einer Intensivstation werden rund um die Uhr viele verschiedene Daten erhoben. Die PatientInnen werden laufend medizinisch überwacht. Wir wollten untersuchen, ob sich diese Daten vielleicht noch besser nutzen lassen als bisher“, sagt Clemens Heitzinger vom Institut für Analysis und Scientific Computing der TU Wien. Heitzinger ist zudem Co-Direktor des fakultätsübergreifenden „Center for Artificial Intelligence and Machine Learning“ (CAIML) der TU Wien.
Maschinelles Lernen als sogenanntes Reinforcement Learning
Grundsätzlich einmal trifft das ärztliche Personal seine Entscheidungen auf Basis gut begründeter Regeln. Meistens ist exakt bekannt, welche Parameter zu beachten sind, um die beste Krankenversorgung zu gewährleisten. Der Computer kann aber problemlos auch noch viele andere Parameter berücksichtigen, die ein Mensch vielleicht ignorieren würde und das kann dann in manchen Fällen zu noch besseren Entscheidungen führen.
„Wir setzten in unserem Projekt eine Form von maschinellem Lernen ein, die als Reinforcement Learning oder bestärkendes Lernen bezeichnet wird“, erläutert Clemens Heitzinger. „Dabei geht es nicht nur um einfache Kategorisierung von Bildern in solche mit und ohne Tumore, sondern um einen zeitlich variablen Verlauf, um die Entwicklung, die eine ganz bestimmte Person im Krankenbett voraussichtlich durchmachen wird“, so Heitzinger.
Die Fähigkeiten der KI übertreffen bereits den Menschen
„Sepsis ist eine der häufigsten Todesursachen in der Intensivmedizin und stellt eine enorme Herausforderung für Ärzte und Krankenhäuser dar. Frühzeitige Erkennung und Behandlung ist entscheidend für das Überleben der Patienten“, sagt Oliver Kimberger von der Uniklinik für Anästhesie, Allgemeine Intensivmedizin und Schmerztherapie der Med Uni Wien. „Durch den Einsatz von KI-Technologien besteht die Möglichkeit, die Diagnose und Behandlung von Sepsis zu verbessern und so letztendlich die Überlebenschancen der Patienten zu erhöhen“, unterstreicht Kimberger.
Analysen zeigen, dass die Fähigkeiten der künstlichen Intelligenz den Menschen bereits übertreffen : „Die Heilungsquote ist mit der KI-Strategie mittlerweile höher als mit rein menschlichen Entscheidungen. In einer unserer Untersuchungen konnte die Heilungsquote in Bezug auf die 90-Tage-Mortalität um rund 3 Prozent auf 88 Prozent gesteigert werden“, ergänzt Clemens Heitzinger.
Notwendige Diskussion über juristische Fragen
Diese neuen Entwicklungen werfen auch juristische Fragen auf. „Wer wird für eventuelle Fehler der künstlichen Intelligenz haftbar gemacht ? Aber auch umgekehrt : Was ist, wenn die KI die richtige Entscheidung getroffen hätte, der Mensch sich aber anders entschieden hat, und der Patient deshalb Schaden erleidet?“, so Heitzinger. Setzten sich die Ärzte dann dem Vorwurf aus, man hätte doch der KI vertrauen sollen ? Oder muss es zu jedem Zeitpunkt das Recht des Menschen sein, die Ratschläge des Computers zu ignorieren ?
„Das Forschungsprojekt zeigt : Bereits mit heutigem Stand der Technik lässt sich künstliche Intelligenz (KI) mit Erfolg in der klinischen Praxis einsetzen. Parallel nötig sind eine gesellschaftliche Diskussion über die Rahmenbedingungen dafür und über klare juristische Regeln“, resümiert Clemens Heitzinger vom Institut für Analysis und Scientific Computing der TU Wien.