Die wissens- und datenbasierte Personalisierung der Therapie ist eines der Zukunftsthemen der Medizin. Hierbei nimmt die universitäre Medizin eine Schlüsselrolle ein, verfügt sie doch über einen immer größer werdenden Datenschatz, aus dem die Wissenschaft immer neue Erkenntnisse ziehen und so zunehmend individuellere Therapieansätze finden kann. Mittels KI lassen sich völlig unbekannte, hochkomplexe Zusammenhänge, Muster und Kausalitäten erkennen. Damit das strukturiert klappt, bedarf es jedoch neuer Methoden zur Daten- und Wissensintegration. Hier setzt ein gemeinsames Graduiertenkolleg (WisPerMed) der Fachhochschule Dortmund und der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen an. Nachwuchswissenschaftlerinnen und

-wissenschaftler forschen daran, medizinisches Fachwissen und Daten von Patientinnen und Patienten so zu verzahnen, dass immer individuellere Therapieansätze möglich werden. Die teilnehmenden Doktorandinnen und Doktoranden können in Informatik, Psychologie sowie in Medizininformatik promovieren. Von den Ergebnissen können Patientinnen und Patienten direkt profitieren. Geforscht wird interdisziplinär zum Beispiel im Hinblick auf die Behandlung von schwarzem Hautkrebs – früh erkannt ist er gut heilbar, im fortgeschrittenen Stadium sinken die Chancen hingegen rapide.

Ein anderes Beispiel ist SmartHospital.NRW: Die neue Initiative will zeigen, wie Digitalisierung im Krankenhaus funktionieren kann. In einem Konsortium aus Wissenschaft und Praxis unter Führung der Universitätsmedizin Essen werden Konzepte und Lösungen erarbeitet, wie Krankenhäuser aus NRW in „Smart Hospitals“ transformiert werden können. Ziel ist zum einen, ein Vorfahrensmodell zu erarbeiten, das auf Krankenhäuser mit unterschiedlichen Digitalisierungsgraden übertragen werden kann. Zum anderen werden innovative, KI-basierte Anwendungen für reale Einsatzszenarien entwickelt und exemplarisch erprobt, wie beispielsweise die intelligente Erstellung und Verarbeitung medizinischer Dokumente, die KI-gestützte Gesundheitsdatenanalyse zur Diagnostikunterstützung oder der Einsatz von Sprachinterfaces zur kontaktlosen und damit sterilen Bedienung von Computern am Arbeitsplatz.  Mit der Einrichtung eines Showrooms werden die entwickelten Anwendungen einer Fachöffentlichkeit präsentiert und deren klinische Einsatzmöglichkeiten mit Vertreterinnen und Vertretern anderer Krankenhäuser evaluiert. 

Mit KI gegen Blutkonserven-Verschwendung

Die Technologie KI hat auch das Potential, für einen optimaleren Umgang mit Blutspenden zu sorgen. Denn täglich werden allein in Deutschland etwa 800 Blutkonserven entsorgt, weil sie nicht rechtzeitig verbraucht werden konnten. Nicht nur ist es ethisch bedenklich, wenn Blutspenden einfach auf dem Müll landen, auch der finanzielle Schaden ist enorm. Während Erythrozytenkonzentrate (rote Blutkörperchen) sieben Wochen gelagert werden können, sind Thrombozyten, die für die Blutgerinnung wichtig sind, nur wenige Tage haltbar. Hier liegt die Verlustrate sogar bei mehr als zehn Prozent. Eingesetzt werden sie bei Eingriffen mit viel Blutverlust, also beispielsweise bei Tumoroperationen.

Ziel des Projektes „AutoPiLoT“ ist es, unter medizinischen, ethischen und ökonomischen Gesichtspunkten einen optimaleren Umgang mit Blutspenden zu ermöglichen. Dazu wird eine KI trainiert, die die Nachfrage nach Blut prognostiziert. Interessant dabei: Neben zahlreichen Parametern beeinflusst auch das Wetter die Nachfrage. Bei Glatteis und an den ersten schönen Tagen im Frühling kommt es häufiger zu Verkehrsunfällen. Die Unfallchirurgie braucht dann mehr Blutkonserven. Die KI soll aber nicht nur den allgemeinen Bedarf vorhersagen, sondern Laborassistenten bei der Auswahl des passenden Blutproduktes unterstützen – aktuell müssen sie dazu noch Listen abarbeiten. Schließlich arbeiten die Forscher auch noch an der Verknüpfung zu einer App, mit der gezielt potentielle Spenderinnen und Spender angesprochen werden.

Digitale Werkzeuge gegen Vorhofflimmern und Schlaganfall

Auch bei einem der größten Gesundheitsproblemen weltweit soll die Digitalisierung helfen: Die Herzrhythmusstörung und der Schlaganfall gehören zu den größten Gesundheitsproblemen weltweit. Allein in Deutschland leiden etwa 1,8 Millionen Menschen an der Herzrhythmusstörung, die unbemerkt häufig der Grund für einen Schlaganfall ist. Ursache ist oftmals eine nicht diagnostizierte Kardiomyopathie der Vorhöfe. Dabei handelt es sich um eine Muskelschwäche des Herzens, die nur sehr schwer festzustellen ist. Ein multidisziplinäres Team aus 18 Kliniken, Instituten und Pharmaunternehmen will der Erkrankung deshalb im EU-Großprojekt MAESTRIA („Machine Learning and Artificial Intelligence for Early Detection of Stroke and Atrial Fibrillation“) mit Hilfe Künstlicher Intelligenz gemeinsam zu Leibe rücken. Dazu möchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beispielsweise Gewebeproben aus Patienten untersuchen, unter anderem das kardiale Fettgewebe, das den Herzmuskel umgibt, und mit Blutproben der Erkrankten validieren. Davon erhoffen sie sich, neue Biomarker zu finden, die das rechtzeitige Aufdecken von Vorhofflimmern erleichtern und das Risiko für Schlaganfälle besser abschätzen lassen.