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Künstliche Intelligenz

Eine Serie über die Digitalisierung der Medizin.
Teil 2: Künstliche Intelligenz

Die Pille aus dem Datenstrom
Mit Künstlicher Intelligenz verbinden sich viele Hoffnungen, gerade im Gesundheitswesen. Das gilt auch für die Herstellung von Medikamenten. Ein Blick in die Fabrik der Zukunft.
Foto: Faceland
Von Dr. Hans-Joachim Hoffmann
Lesedauer: 5:30 Minuten

M it welcher Macht der digitale Wandel schon heute mehr und mehr in das Leben der Menschen eingreift, lässt sich besonders am Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) im Gesundheitswesen ablesen. Allein die Zahl entsprechender Projekte scheint, im globalen Maßstab betrachtet, regelrecht zu explodieren. An einem davon arbeitet Sven Meister vom Fraunhofer-Institut für Software- und Systemtechnik (ISST) in Dortmund: Gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Bonn erforscht der promovierte Informatiker derzeit ein Programm, das mittels der Daten eines Sensors im Ohr von Epilepsie-Patienten anhand von Herzfrequenz, Temperatur und anderen Messergebnissen vorhersagen kann, ob und wann ein Anfall droht – bevor das die Betroffenen selbst wissen. „Ein erster Test mit 80 Erkrankten hat gezeigt, was gut läuft, auf der Basis haben wir das Programm weiter optimiert“, berichtet Meister, im Sommer sollen die Ergebnisse eines Testlaufs mit nun über 160 Probanden vorliegen. Eines von Meisters anderen Projekten besteht in einem KI-Programm, das neurogenerative Erkrankungen wie Parkinson lange vor deren Ausbruch vorhersagen soll. In zahlreichen Kooperationen mit Krankenhäusern, aber auch Arzneimittelkonzernen, bringt der Abteilungsleiter Digitization in HealthCare das Knowhow von Fraunhofer mit ein.

Künstliche Intelligenz ist auf vielen medizinischen Gebieten dabei zu punkten. Ihre Stärke liegt darin, in riesigen Datenmengen, die für Menschen praktisch gar nicht mehr überschaubar sind, Muster zu erkennen. Ein besonders spektakuläres Beispiel bot der Fall einer Patientin in Japan, bei der eine Krebstherapie nicht anschlug. Die Ärzte zogen die Künstliche Intelligenz des IBM Watson zu Rate. Die fand beim Prüfen von 20 Millionen Datensätzen innerhalb von zehn Minuten heraus, dass die betroffene Frau an einer besonders seltenen Form von Leukämie litt, deren Symptome sie mit nur etwa 40 Menschen weltweit teilte. Die nächste Therapie griff dann.

Nun ist es keineswegs so, dass Ärzte bald durch KI ersetzt werden, die Vorteile liegen im Zusammenspiel. Beim Rennen um Trefferquoten hat KI die menschlichen Intelligenzen im weißen Kittel zwar teilweise schon eingeholt, allerdings ist es notwendig, ein Auge auf sie zu haben – schließlich könnten Missinterpretationen nicht nur bei autonomen Fahrzeugen zu tödlichen Unfällen führen.

In der Sicht des Medizininformatikers Meister kann die Rolle der Digitalisierung im Bereich von Medizin und Pharmazie gar nicht hoch genug eingeschätzt werden:

 

„Es geht um nicht weniger als die Frage: Wie stelle ich mich als Konzern neu auf? Produziere ich auch in 20 Jahren nur Medikamente, oder biete ich diese zusammen mit einer App an, unterstütze ich künftig sogar Therapien, indem ich ganze Versorgungsprogramme anbiete?“

 

Nach seiner Einschätzung hätten nicht alle Unternehmen im Gesundheitswesen wirklich verstanden, was die Uhr geschlagen hat, gerade Gerätehersteller seien „oft noch beim Löten und Schweißen“, so Meister. Ein häufig zu beobachtender Fehler sei, das Thema den Informatikern ausschließlich der IT-Abteilung zu überlassen. So seien zwar inzwischen immer mehr Geräte mit Sensoren versehen, die brav Messergebnisse liefern, aber es fehle häufig an einer Strategie, auch etwas aus den Datenschätzen zu machen – „Pharma ist da weiter“.

W ie weit, beschreibt Dr. Michelangelo Canzoneri von Sanofi. Der promovierte Bioverfahrenstechniker ist so etwas wie ein Lotse, der den Konzern im Auftrag der Kommandobrücke auf Digitalisierungskurs bringt. Mehrere Produktionsstätten weltweit macht Digital Operations Leader Canzoneri mit seinem Team und den Kolleginnen und Kollegen vor Ort fit für die digitale Zukunft. Einfach gesagt, aber wenn der Bioverfahrenstechniker über seine Arbeit berichtet, klingt das, als würde ein ziemlich großes Orchester ein ziemlich kompliziertes Werk aufführen. Was nicht weiter verwundert bei einem Konzern wie Sanofi, der allein fast eine halbe Milliarde Insulinpens im Jahr produziert.


Michelangelo
Canzoneri

Canzoneris Kernteam selbst ist klein und arbeitet nach dem Prinzip des agilen Projektmanagements. Diese Vorgehensweise kommt, wie soll es anders sein, aus der Softwareentwicklung. Es bedeutet, ein komplexes Projekt mit dem kleinstmöglichen sinnvollen Teil zu starten, um in kürzester Zeit gemeinsam mit dem endgültigen Anwender zu einem ersten brauchbaren Ergebnis zu kommen. Dieses soll dann in stetigen, eng getakteten Wiederholungsschleifen – Iterationen sagen die Fachleute – immer weiter verbessert werden: gewissermaßen eine zielgerichtete Evolution en miniature. Die agile Vorgehensweise hat sich in den Zeiten digitaler Beschleunigung bewährt und setzt sich immer mehr gegen herkömmliches Projektmanagement durch, das zu unflexibel, zu langsam, zu bürokratisch ist, um mit den sich schnell ändernden technologischen Möglichkeiten und Kundenbedürfnissen mithalten zu können.

So hält Industrie 4.0 – also die von der Digitalisierung ausgelöste vierte industrielle Revolution nach der Erfindung von Dampfmaschine, Fließband und EDV – seit zwei Jahren Einzug in die Wirklichkeit des Konzernalltags von Sanofi. Und umgekehrt die Mitarbeiter in der virtuellen Realität, denn auch der Gegenbesuch ist möglich. So konnten die Beschäftigten am Standort Geel in Belgien die geplante Fabrik der Zukunft – besser gesagt, deren „digitalen Zwilling“ – schon mittels einer Datenbrille besichtigen, bevor diese überhaupt eingerichtet war. So konnten sie berichten, was sich am Hallenplan noch verbessern ließe. Die Augmented-Reality-Brille spielt dabei auch Informationen über den aktuellen Zustand der Geräte und der laufenden Prozesse in das Gesichtsfeld ihres Trägers ein.

Die Fabrik der Zukunft wird real: Mit Hilfe von Augmented Reality lassen sich wichtige Informationen in die Datenbrille einspielen. Wann steht die nächste Wartung an, läuft bei der Produktion alles rund? Mit Nachdruck treibt Sanofi wie hier in Frankfurt die Digitalisierung seiner weltweit 80 Produktionsstätten voran.

So werden Maschinen an digitalisierten Standorten wie diesem nicht mehr nach einem starren Plan gewartet, sondern wenn es die KI anhand der Messdaten für ratsam hält – also nur dann, wenn es auch tatsächlich notwendig ist.

Warum KI eine so zentrale Rolle in der Arzneimittelproduktion einnehmen wird, liegt auch an der zunehmenden Komplexität von Medikamenten, etwa aufgrund des aktuellen Trends zu biologisch statt chemisch erzeugten Wirkstoffen. Canzoneri, der auch an der Frankfurt University of Applied Sciences und am renommierten Massachusetts Institute of Technology (MIT) lehrt, verdeutlicht das anhand eines simplen Beispiels: „Der Mensch kommt mit zwei-, drei- oder vierdimensionalen Informationen noch halbwegs zurecht. Aber die Arzneimittelproduktion ist multidimensional – eine einfache zweidimensionale Tabelle, die beispielsweise Temperaturen und Mengen zugeführter Stoffe angibt, genügt da längst nicht mehr.“

So messen Sensoren bei der Herstellung einer einzigen Charge von Medikamenten mehrere Tausend Eigenschaften – Substanz, Qualität, pH-Wert, Zeitpunkte von Beimischungen und dergleichen – und werfen dazu mehrere Milliarden Datenpunkte aus. Die Fähigkeit der KI, diese Informationsmengen zu lesen, analysieren und in Sekundenschnelle die wesentlichen Informationen daraus zu ziehen, ermöglicht einen tieferen und erweiterten Einblick in die Komplexität der Medikamentenforschung, -entwicklung sowie Produktion und garantiert ihr damit einen festen Platz in der Fabrik der Zukunft.

„Im Kontrollzentrum der Produktion wird durch die multifaktorielle Datenanalyse der komplexen Umgebung eine einfache Überwachung der Betriebsleistung innerhalb der Anlage ermöglicht und die kontinuierliche Medikamentenverfügbarkeit für Patienten gewährleistet, indem sie das Risiko von operativen Problemen reduziert und dabei gleichzeitig eine erstklassige Produktivität sicherstellt.“

 

Lesen Sie bald die weiteren Teile der Serie eHealth

Sanofi erforscht, entwickelt und vermarktet therapeutische Lösungen – als lebenslanger Begleiter in Gesundheitsfragen

Insgesamt arbeiten etwa 9.800 Mitarbeiter an vier Standorten in Deutschland für Sanofi, weltweit sind es mehr als 100.000. Wir erforschen die Ursachen von Krankheiten, suchen nach Ansatzpunkten für die medikamentöse Behandlung, entwickeln Arzneimittel, produzieren Wirkstoffe und liefern Fertigarzneimittel sowie Wirkstoffe in die ganze Welt. Im Jahr 2017 erzielten wir damit in Deutschland einen Umsatz von 4,754 Milliarden Euro.

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Quelle: Sanofi

Veröffentlicht: 20.02.2019 11:02 Uhr