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Hoffnung für Patienten? Künstliche Intelligenz in der Medizin

Es klingt nach Science Fiction: Künstliche Intelligenz in der Medizin. Was bringt sie den Patienten? Werden bald Maschinen statt Menschen über unsere Gesundheit entscheiden? Eine Spurensuche in Deutschland und der Schweiz.

Von: Florian Heinhold

Stand: 07.10.2019

Künstliche Intelligenz in der Mammographie

In der Schweiz, im Universitätsspital Zürich, steht eine unscheinbare schwarze Box. Aber die hat es in sich. Hier ist Künstliche Intelligenz (KI) schon im Klinikalltag angekommen. Gesundheit! trifft eine Patientin, die am Universitätsspital zur Brustkrebsvorsorge geht. „Ich komme her, um eine Mammographie zu machen, um mich selbst zu beruhigen, dass alles in Ordnung ist“, berichtet sie vor dem Klinikgebäude. Sie hat gehört, dass hier auch KI zum Einsatz kommt und ist gespannt: „Ich glaube, dass es präziser ist, wenn das eine Maschine macht.“

Prof. Andreas Boss und sein Team haben das KI-System für die Brustkrebsvorsorge selbst entwickelt. Mammographie-Aufnahmen sind nämlich nur dann ausreichend aussagekräftig, wenn die Dichte des Brustgewebes nicht zu hoch ist. Bisher mussten Radiologen entscheiden, ob zusätzlich ein Ultraschall nötig ist. In Zürich macht das ein Algorithmus – die KI-Box wurde dafür mit den Daten tausender Mammographien gefüttert.

"Die Box ist zuverlässiger als der Arzt. Man weiß, wenn der Arzt die gleiche Mammographie eine Woche später anschaut, wird er in 15% der Fälle eine andere Entscheidung treffen, bezüglich der Brustdichte. Und dieses Problem gibt es natürlich nicht, wenn ein künstliches neuronales Netz vorhanden ist. Ein künstliches neuronales Netz wird immer die gleiche Entscheidung treffen."

Prof. Dr. med. Boss, Radiologe, Universitätsspital Zürich

Für die Patientin errechnet die KI-Box den Brustdichte-Typ B, was bedeutet: das Mammographiebild reicht zur Tumorfrüherkennung. Ein grundsätzliches Problem bei KI ist der Datenschutz, berichtet Prof. Boss – deshalb werden alle Patientendaten in Zürich nur lokal analysiert und nicht cloudbasiert verarbeitet.

"Das ist ein Riesen-Problem! Wenn Sie ein System haben, dass auf der Cloud läuft, dann müssen Sie all die radiologischen Bilder einmal um den Planeten schicken. Hier verlassen die Daten den Mammographie-Raum nicht."

Prof. Dr. med. Andreas Boss, Radiologe, Universitätsspital Zürich

Forschung am Klinikum Großhadern

Aber auch in Bayern ist Künstliche Intelligenz längst in der Medizin angekommen. Am Klinikum Großhadern erforschen Dr. Bastian Sabel und Prof. Michael Ingrisch, wie KI bei der Auswertung von Computertomographien helfen kann.

"Künstliche Intelligenz wird sicherlich in den nächsten Jahren mehr und mehr Einzug in die Radiologie erhalten. Wir sehen die KI als eine Art Sicherheitsnetz, welches den Radiologen unterstützt."

Dr. med. Bastian Sabel, Radiologe, Klinikum Großhadern München

Die ersten Forschungsergebnisse sind vielversprechend. Der KI-Prototyp erkennt auf den Tomographie-Bildern von Patienten etwa Lungen-Metastasen und markiert diese im 3D-Modell, vermisst Blutgefäße und Knochenstrukturen – Routineaufgaben, die jeden Tag etliche Male anfallen.

"Ein großer Unterschied zwischen KI und dem Menschen ist, dass es einem Computer nicht langweilig wird, ein Computer wird nicht müde. Das bedeutet wir können ihn für all die Tätigkeiten einsetzen, die Routinetätigkeiten sind, die repetitiv sind, bei denen Menschen relativ leicht Fehler unterlaufen."

Prof. Dr. rer. nat. Michael Ingrisch, Physiker, Klinikum Großhadern

Interaktive KI an der Uni Bamberg

Trotzdem: Ganz das Feld den Computern überlassen will niemand. An der Uni Bamberg entwickeln die Forscher um Prof. Ute Schmid KI-Systeme für verschiedene Medizinbereiche – und sind sich der Risiken bewusst.

"Die Gefahr ist, dass wir denkfaul werden und zu schnell dem System die Entscheidung überlassen: Das ist ja eine KI, die wird schon Recht haben, das akzeptiere ich, das hinterfrage ich gar nicht mehr. Das ist gefährlich. Genau wie der menschliche Experte, wird auch ein Machine-Learning-System immer mal einen Fehler machen."

Prof. Dr. rer. nat. Ute Schmid, Informatikerin, Universität Bamberg

Deswegen entwickeln die Bamberger Forscher Lösungen, bei denen der Arzt interaktiv eingebunden ist – das aktuelle Projekt: ein KI-System zur Einstufung und Klassifizierung von Darmtumoren.

KI in der Darmkrebsvorsorge

Das könnte vielen Patienten helfen: Denn Darmkrebs ist eine der häufigsten Krebserkrankungen in Deutschland. An der München Klinik Neuperlach werden die Gastroenterologen in den kommenden Wochen selbst ein KI-System testen.

"Insbesondere für die Einordnung großer Tumoren wird uns die Künstliche Intelligenz Nutzen bringen: Ist er gutartig? Ist er bösartig? Ist das etwas, was ich endoskopisch behandeln kann?"

Dr. med. Markus Dollhopf, Gastroenterologe, München Klinik Neuperlach

Gesundheit! begleitet Dr. Dollhopf bei einer Darmspiegelung – ein Patient, der nach einer Tumorentfernung zur Kontrolluntersuchung gekommen ist. Das Problem: Der Darm ist ein besonders verwinkeltes Organ mit vielen Falten und Biegungen, in denen sich kleine Tumoren verbergen können. In Zukunft könnte ein KI-System den Arzt während der Untersuchung auf besonders schwer erkennbare Veränderungen aufmerksam machen.

"Wenn ich jetzt hier entlangfahre und der Computer mich darauf hinweist: Hier oben sind noch kleine Polypen, dann ist das natürlich hilfreich."

Dr. med. Markus Dollhopf, Gastroenterologe, München Klinik Neuperlach

Auch in der Pathologie könnte KI entscheidende Hilfestellungen leisten, um Tumoren richtig zu klassifizieren und zu erkennen, ob wirklich das gesamte Tumorgewebe bei einem Eingriff entfernt wurde. Dr. Dollhopf glaubt, dass die neuen Technologien langfristig die Sicherheit für die Patienten erhöhen werden. Der Trend zu KI ist nicht mehr aufzuhalten. Aber gestalten können Ärzteschaft, Patienten und Politik ihn noch selbst.


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