Artificial Intelligence verändert das Gesundheitswesen grundlegend: Von präziseren Diagnosen bis hin zu personalisierten Behandlungsplänen – hier erfahren Sie, wie KI-gestützte Technologien die Patientenversorgung verbessern und menschliche Fehler verringern.

Künstliche Intelligenz (KI) entwickelt sich rasch zu einem Eckpfeiler des modernen Gesundheitswesens und revolutioniert eine Vielzahl von medizinischen Verfahren und Prozessen. 

Von der diagnostischen Bildgebung bis hin zu personalisierten Behandlungsplänen - die Fähigkeit der KI, riesige Datenmengen mit beispielloser Geschwindigkeit und Genauigkeit zu analysieren, verändert die Art und Weise, wie Gesundheitsdienstleister die Patientenversorgung angehen. Die Technologie wird zur Früherkennung von Krankheiten, zur Optimierung von Behandlungsentscheidungen und sogar zur Vorhersage von Patientenergebnissen eingesetzt. 

Durch die Automatisierung von Routineaufgaben, die Verbesserung der Diagnosepräzision und die Bereitstellung von Erkenntnissen in Echtzeit trägt die KI dazu bei, menschliche Fehler zu reduzieren und die Effizienz der Gesundheitsversorgung zu verbessern.

Mit der weiteren Ausweitung ihrer Anwendungen wird KI nicht nur die Fähigkeiten von Fachkräften im Gesundheitswesen verbessern, sondern auch die Zukunft der Medizin neu definieren. 

Diagnostik mit Künstlicher Intelligenz

In den letzten Jahren hat die künstliche Intelligenz in der Diagnostik viel verändert und die Fähigkeiten von klinischen Entscheidungsunterstützungssystemen (CDSS) erheblich verbessert. Durch die Integration von Technologien wie maschinelles Lernen, Deep Learning und die Verarbeitung natürlicher Sprache (NLP) können CDSS nun grosse Mengen von Gesundheitsdaten schnell und präzise verarbeiten. 

Algorithmen des maschinellen Lernens, einschliesslich neuronaler Netze und Entscheidungsbäume, ermöglichen diesen Systemen die Analyse komplexer Datensätze, die Identifizierung von Mustern und die Aufdeckung von Korrelationen, die für Kliniker möglicherweise nicht sofort erkennbar sind. Auf diese Weise können KI-gestützte CDSS eine genauere Diagnoseunterstützung bieten, was letztlich die Ergebnisse für die Patienten verbessert und die klinische Entscheidungsfindung fördert.

Die Rolle der KI in der personalisierten Medizin

Die Fähigkeit der KI, riesige Mengen unterschiedlicher Patientendaten zu analysieren und zu integrieren, einschlieslich genetischer Informationen, medizinischer Aufzeichnungen, Bilddaten und Echtzeit-Gesundheitsmetriken von tragbaren Geräten, ermöglicht eine umfassende Bewertung des Gesundheitszustands eines Patienten. 

Dies führt zu genaueren Diagnosen, personalisierten Behandlungsplänen und besseren Ergebnissen für den Patienten. 

In der Genom-Medizin kann die KI genetische Marker und Mutationen identifizieren, was Forschern bei der Vorhersage von Krankheitsanfälligkeit und der Auswahl gezielter Therapien hilft. KI-gestützte prädiktive Analysen tragen zur Krankheitsprävention und Frühintervention bei, indem sie Risikofaktoren identifizieren und das Ansprechen auf eine Behandlung abschätzen. 

Darüber hinaus beschleunigt KI die Entdeckung und Entwicklung von individuell passenden Medikamenten, optimiert klinische Studien und ermöglicht eine stetige Gesundheitsüberwachung durch tragbare Geräte. Da sich die KI-Technologie weiterentwickelt, wird erwartet, dass ihr Einfluss auf die personalisierte Medizin zunimmt und möglicherweise die Gesundheitsversorgung verändert und die Patientenversorgung in verschiedenen medizinischen Fachbereichen verbessert.

Zeitreihenanalyse zur Vorhersage von Krankheiten

Die Zeitreihenanalyse wird im Gesundheitswesen zur Vorhersage von Krankheiten eingesetzt. Ein konkretes Beispiel für diese Anwendung stammt aus der Forschung an der TU Wien, wo ein KI-System entwickelt wurde, das geeignete Behandlungsschritte für Fälle von Blutvergiftung (Sepsis) auf Intensivstationen vorschlägt. 

Diese KI verwendet Reinforcement Learning, eine Form des maschinellen Lernens, die es ihr ermöglicht, zeitlich veränderliche Verläufe von Patientenzuständen zu analysieren statt sie einfach zu kategorisieren.

Durch die Auswertung von Trends in den Patientendaten im Laufe der Zeit kann die KI Muster erkennen, die auf künftige Krankheitsentwicklungen hinweisen, und proaktive Massnahmen vorschlagen. Das System berücksichtigt viel mehr Parameter als ein Mensch, was in manchen Fällen zu besseren Entscheidungen führen kann. 

Analysen zeigen, dass die Fähigkeiten der KI den Menschen in bestimmten Aspekten bereits übertreffen. So wurde in einer Studie berichtet, dass bei einer Sepsis die Heilungsrate in Bezug auf die 90-Tage-Sterblichkeit mit der KI-Strategie im Vergleich zu rein menschlichen Entscheidungen um etwa 3 Prozentpunkte auf etwa 88 % gestiegen ist. Diese Anwendung der Zeitreihenanalyse in KI-Systemen zeigt das Potenzial zur Verbesserung der Patientenergebnisse in der Intensivpflege.

Robotergestützte Chirurgie

Das Potenzial der künstlichen Intelligenz wird auch im Operationssaal deutlich. KI-gesteuerte Roboter können Chirurgen bei minimalinvasiven Eingriffen unterstützen und so die Präzision von Operationen erhöhen. Chirurgische Robotersysteme wie die Da-Vinci-Plattform sind in der Lage, feinste Bewegungen auszuführen und komplexe Aufgaben zu übernehmen, die für menschliche Hände nur schwer zu bewältigen wären. 

Augmented-Reality-Technologien (AR) unterstützen zusätzlich, indem sie während des Eingriffs relevante Bilddaten und Videos einblenden. So können Chirurgen fundiertere Entscheidungen treffen und die Effizienz von Operationen steigern.

Kurz: Der Einsatz von KI im Operationssaal kann die medizinische Praxis umkrempeln und die Behandlungsergebnisse für Patienten verbessern.

KI in der Intensivpflege

Mit KI lassen sich die Prognosen von Patientenergebnissen auf Intensivstationen erheblich verbessern. Denn KI kann schnell komplizierte Beziehungen zwischen zahlreichen Variablen erkennen, wodurch sie weit mehr Patientendaten als Menschen verarbeiten kann. Zudem ermöglicht sie die Überwachung und Analyse elektronischer Patientenakten in Echtzeit und bewertet stetig Patientenvariablen – um zu warnen, wenn sich die Lage verschlechtert. 

Überwachung und Frühwarnsysteme

Die fortschrittliche Mustererkennung der KI kann subtile Trends in den Patientendaten erkennen, die von menschlichen Beobachtern eher übersehen werden, und so frühe Anzeichen für klinische Instabilität identifizieren. KI verbindet vor allem verschiedene Datentypen wie Vitalparameter, Laborergebnisse, bildgebende Verfahren, genetische Informationen und klinische Notizen, was umfassende Bewertungen erlaubt.

Studien haben gezeigt, dass KI-Modelle traditionelle Scoring-Systeme wie SIRS, MEWS, SOFA und qSOFA bei der Vorhersage von Ereignissen – etwa Sepsis – übertreffen. 

AI kann auch unerwünschte Ereignisse früher vorhersagen, z. B. kardiorespiratorische Instabilität 90 Minuten vor ihrem Auftreten, Tachykardie 75 Minuten vor ihrem Auftreten und Hypotonie mit einer Sensitivität von 92,7 % zu 15 Minuten im Voraus. Personalisierte Risikobewertungen sind eine weitere Stärke der KI, da sie individualisierte Vorhersagen auf der Basis der einzigartigen Merkmale eines Patienten und nicht auf der Grundlage von populationsbasierten Durchschnittswerten bieten.(Quelle)

All das weckt Hoffnungen für die Zukunft: Denn die KI-Modelle verbessern sich ständig, indem  sie mehr Daten verarbeiten, was mit der Zeit zu immer genaueren Vorhersagen führt. 

Und welche Probleme gibt es?

Trotz der vielen Vorteile, die künstliche Intelligenz in der Medizin bietet, gibt es auch zahlreiche Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt. Kliniken müssen technologische und organisatorische Hürden überwinden, um KI-Anwendungen effizient einführen zu können. Darüber hinaus bestehen Unsicherheiten wegen Haftungsfragen: Wer trägt die Verantwortung, wenn KI-Algorithmen falsche Entscheidungen treffen?

Datenschutz und die Qualität von Datenbanken sind kritische Themen im Gesundheitswesen und in der medizinischen Forschung. Gesundheitsdaten sind zwar für den medizinischen Fortschritt und die Patientenversorgung wichtig,, ihre Nutzung unterliegt jedoch strengen Datenschutzanforderungen und gesetzlichen Vorschriften. Diese strengen Massnahmen zum Schutz sensibler Gesundheitsdaten können für den medizinischen Fortschritt eine Herausforderung darstellen. Health Care Professionals und Forscher müssen das komplexe Gleichgewicht zwischen dem Zugang zu Daten für Innovationen und der Wahrung der Privatsphäre der Patienten finden. Kreative Lösungen sind gefragt, um die notwendige Datennutzung zu erleichtern und gleichzeitig die Rechte der Patienten und die Datenschutzgesetze einzuhalten.

KI in der medizinischen Forschung und Entwicklung 

Die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der künstlichen Intelligenz in der Medizin konzentriert sich auf die Schaffung innovativer Lösungen zur Verbesserung der Patientensicherheit und -versorgung. Die Kombination von biologischen Daten und Datenwissenschaft führt zu neuen medizinischen Ansätzen, die die Effizienz und Genauigkeit von Diagnose und Therapie erhöhen.

Das Quantencomputing spielt bei der Weiterentwicklung von KI-Systemen eine wichtige Rolle, indem es die Datenverarbeitungsgeschwindigkeit deutlich erhöht und damit die Diagnosezeiten verkürzt. 

KI in der Medizin: Vorschriften

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat aktiv Leitlinien für den Einsatz von KI im Gesundheitswesen entwickelt, um die Patientensicherheit zu verbessern und eine ethische Umsetzung zu gewährleisten. 

In den letzten Jahren hat die WHO mehrere Schlüsseldokumente veröffentlicht, darunter regulatorische Erwägungen für KI im Gesundheitswesen (Oktober 2023) und Leitlinien zu Ethik und Governance großer multimodaler Modelle (LMMs) im Gesundheitswesen (Januar 2024). Diese Leitlinien behandeln kritische Themen wie Transparenz, Risikomanagement, Datenqualität und ethische Überlegungen. 

Die WHO betont die Notwendigkeit der Zusammenarbeit zwischen Regierungen, Technologieunternehmen, Gesundheitsdienstleistern und Patienten, um KI-Technologien verantwortungsvoll in die Gesundheitssysteme zu integrieren. Ihre Empfehlungen zielen darauf ab, die potenziellen Vorteile der KI in Bereichen wie Diagnose, Patientenversorgung und medizinischer Forschung gegen die Risiken ungenauer oder verzerrter Ergebnisse, Datenschutzbedenken und potenzielle negative Auswirkungen auf die Gesundheitsversorgung abzuwägen.

Die wachsende Rolle der KI bei der Verbesserung der Gesundheitsversorgung

Mit den Fortschritten der KI-Technologie ist mit noch mehr innovativen Anwendungen im Gesundheitswesen zu rechnen, von virtuellen Pflegeassistenten bis hin zu KI-gestützter Prothetik und personalisierter Medizin. KI wird das medizinische Fachpersonal zwar nicht ersetzen, aber es wird dessen Fähigkeiten zunehmend erweitern und verbessern, was letztlich zu besseren Ergebnissen für die Patienten und einer effizienteren Gesundheitsversorgung führt.