Wie nutzt die Medizin KI-Systeme?

Das medizinische Fernsehdrama „House“ war in den 2000er Jahren ein großer Hit, und das nicht nur wegen des typischen sarkastischen Witzes, den die griesgrämige Hauptfigur, gespielt von Hugh Laurie, mit so böser Geschicklichkeit beherrschte. Ein weiterer wichtiger Teil der Attraktivität der Show bestand darin, dem brillanten Dr. House und seinem fast ebenso talentierten Team von Diagnostikern zuzusehen, wie sie als eine Art Schwarmgeist zusammenarbeiten, um verwirrende medizinische Mysterien zu untersuchen. Sie fügten Informationen zusammen und diskutierten ihre Bedeutung, bis sie schließlich zu einer Lösung gelangten und eine ausgeklügelte Behandlung entwickelten, um den Patienten zu retten.

Das alles sorgte für ein faszinierendes Drama. Wäre es nicht großartig, wenn Ihr Arzt einen Diagnostiker konsultieren könnte, der noch brillanter, sachkundiger und einfallsreicher als Dr. House (und viel weniger stachelig) wäre? Und was wäre, wenn jeder Arzt diese Unterstützung mit nur wenigen Tastendrücken vom Computer auf seinem Schreibtisch erhalten könnte?

Die gute Nachricht ist, dass Ärzte jetzt dank einer neuen Generation von medizinischen Softwareprogrammen, die künstliche Intelligenz (KI) verwenden – die Fähigkeit von Computern, menschliches Denken zu emulieren und zu verbessern – jetzt auf diese Art von Expertenhilfe zurückgreifen können. KI-Systeme haben das Potenzial, die Medizin zu revolutionieren. Während ein menschlicher Arzt – besonders ein müder am Ende einer langen Schicht – die subtilen Symptome einer seltenen Krankheit, die er oder sie seit dem Medizinstudium nicht mehr erlebt hat, übersehen oder falsch interpretieren könnte, brauchen Computer keinen Kaffee und keinen Schlafund sie vergessen keine Informationen. Besser noch, ein KI-System kann möglicherweise auch die neuesten medizinischen Forschungsergebnisse verfolgen und sogar kontinuierlich auf die Beobachtungen und Erfahrungen anderer Ärzte zurückgreifen und dann all diese Daten verarbeiten, um statistisch validierte Behandlungsoptionen zu entwickeln [Quelle: de la Torre ].

KI -Forscher suchen seit mehreren Jahrzehnten nach Möglichkeiten, solche Software in der Medizin einzusetzen [Quelle: Patel, et al .]. Aber die jüngste Entwicklung des künstlichen neuronalen Netzes, oder ANN – ein Programm, das das kombinierte Wissen seiner Netzwerkverbindungen nutzt und dann wie ein biologisches Gehirn aus den Daten lernt – hat wirklich die Tür geöffnet. Im Jahr 2009 berichteten Forscher der Mayo Clinic, dass sie Daten von 189 Herzpatienten mit implantierten medizinischen Geräten in ein solches System eingegeben hatten und dass die Software sie mit einer Genauigkeit von mehr als 99 Prozent auf potenziell tödliche Herzinfektionen untersucht hatte. Die Software entdeckte nicht nur 72 von 73 implantatbedingten Infektionen, sondern erreichte dies auch, ohne ein Endoskop in den Hals einführen zu müssen, um sich umzusehen – ein potenziell riskantes invasives Verfahren [Quelle: Mayo Clinic ].

Obwohl niemand möchte, dass Computer menschliche Ärzte ersetzen, können KI-Systeme dazu beitragen, sie bei der Behandlung von Patienten effektiver zu machen. Wie sind diese Systeme für den medizinischen Bereich vielversprechend?

Maschinen haben keine Emotionen – zumindest noch nicht. Sie haben also guten Grund, sich über eine digitale Arztpraxis Gedanken zu machen. Aber sehen Sie es sich so an: Egal wie fürsorglich und mitfühlend diese Ärztin aus Fleisch und Blut ist, sie kann erschreckend oft falsch liegen. Untersuchungen von Autopsien haben in der Tat gezeigt, dass Ärzte tödliche Krankheiten in etwa einem von fünf Fällen ernsthaft falsch diagnostizieren. Und noch alarmierender ist, dass sich diese Fehlerquote seit den 1930er Jahren nicht wesentlich verbessert hat, trotz der enormen Menge an neuem medizinischem Wissen und Diagnosewerkzeugen – von MRT -Scans bis hin zu Gentests – die wir seitdem angehäuft haben [Quelle: Leonhardt ].

Die beunruhigende Tatsache ist, dass menschliche Heiler Anzeichen übersehen und Fehler machen, und hier können Computer hilfreich sein. In den späten 1990er Jahren wäre ein britisches Mädchen namens Isabel Maude fast gestorben, nachdem ihre Ärzte eine Infektion mit fleischfressenden Bakterien als Windpocken diagnostiziert hatten. Ihr Vater Jason war von der Erfahrung so erschüttert, dass er beschloss, seine Karriere zu ändern. Er gab seinen Job in der Unternehmensfinanzierung auf, um ein neues Unternehmen, Isabel Healthcare, zu gründen, um zur Verbesserung von Diagnosen beizutragen. Das Unternehmen hat ein Programm namens Isabel entwickelt, mit dem Ärzte die Symptome eines Patienten eingeben können. Nach dem Durchsuchen einer Datenbank mit 100.000 medizinischen Quellen verwendet Isabel eine Reihe speziell entwickelter Problemlösungsalgorithmenum eine Liste aller möglichen Ursachen zu erstellen, einschließlich nicht offensichtlicher Ursachen, die Ärzte möglicherweise übersehen haben. Innerhalb weniger Monate nach seiner Markteinführung im Jahr 2002 zog Isabel 20.000 medizinische Nutzer in 100 Ländern an. Heute wird das Programm in Krankenhäusern in den USA und im Ausland eingesetzt, und die American Medical Association bietet es ihren Mitgliedern als Hilfsmittel auf ihrer Website an [Quelle: Leonhardt , Isabelhealthcare.com ].

Kürzlich hat die National Library of Medicine an der Entwicklung eines ähnlichen intelligenten medizinischen Assistenten gearbeitet, der die Fragen von Patienten teilweise basierend auf den Antworten auf fast 200.000 Fragen beantworten könnte, die sowohl von medizinischen als auch von Laienbenutzern auf der Website AskTheDoctor.com gestellt wurden [Quelle : PRWeb ].

Aber der Einsatz von Supercomputern, die noch größere Mengen an Informationen anhäufen und verarbeiten können, könnte das Potenzial von KI noch weiter steigern.

Isabel hat auch eine Art Bruder, einen IBM- Supercomputer namens Watson. Im Jahr 2011 demonstrierte Watson seine Fähigkeiten im Bereich der künstlichen Intelligenz, indem er zwei Champions aus Fleisch und Blut in der TV-Spielshow „Jeopardy“ mit Leichtigkeit besiegte. Aber Watson hat das Potenzial, viel mehr zu tun, als Trivia-Wettbewerbe zu gewinnen. Seine Entwickler beabsichtigen, die Fähigkeit des Systems zum Speichern und Abrufen von Daten zu nutzen, um die ultimative digitale Sammlung medizinischer Daten anzuhäufen, die es gibt. Aber das ist nicht alles.

Im Gegensatz zu weniger leistungsstarken Systemen ist Watson in der Lage, Fragen zu beantworten und Informationen in natürlicher Sprache zu analysieren – also der Art und Weise, wie Menschen sich ausdrücken – und alle möglichen Diagnosen zu erstellen, die sich aus den Informationen ergeben könnten. Nicht nur das, sondern Watson kann die Diagnosen tatsächlich nach seinem Verständnis des medizinischen Wissens in Lehrbüchern, medizinischen Fachzeitschriften und Berichten über medizinische Fälle einordnen. In einer Demonstration von Watsons diagnostischen Fähigkeiten gaben die Forscher dem System einen fiktiven Fall mit einem Patienten, der in Connecticut lebte und verschwommenes Sehen und eine Familiengeschichte von Arthritis hatte. Watson antwortete mit einer Liste möglicher Ursachen, gekrönt von der Lyme-Borreliose – eine scheinbar unwahrscheinliche Diagnose, aber die, nach der die Forscher gesucht haben [Quelle: Lucas-Fehm ].

Für die Zukunft stellen sich die Forscher eine Spracherkennung vorFähigkeiten an Watson, sodass Ärzte mit ihrem virtuellen Berater kommunizieren können, indem sie einfach in ein Smartphone oder ein anderes tragbares Gerät sprechen. Und Informationen, die Ärzte aus ihren Fällen in das System einbringen, können gesammelt und genutzt werden, um bei der Behandlung zukünftiger Patienten zu helfen. Aber es besteht auch die Möglichkeit, dass medizinische Supercomputer ihre Wissensbasis über die reine Forschung und Beobachtungen von Ärzten hinaus erweitern. Denkbar wäre auch, dass sie mit dem Data-Mining von Laienquellen wie Patientenblogs und Kommentaren auf medizinischen Websites beginnen könnten. „Was die Leute über ihre Behandlung sagen … es darf nicht ignoriert werden, nur weil es anekdotisch ist“, sagte Dr. Herbert Chase, Professor an der Columbia Medical School, gegenüber Physicians News. "Wir hören auf jeden Fall zu, wenn unsere Patienten mit uns sprechen" [Quelle:]. Und schließlich werden digitale Heiler das auch tun.

Als ich aufwuchs, bekam ich häufig Bronchialinfektionen, und als meine Mutter mich zum Arzt brachte, wurde bei mir eine lange Liste von Allergien gegen alles Mögliche diagnostiziert, von Pollen über Schokolade bis hin zu Tomatensauce. Infolgedessen musste ich täglich abschwellende Mittel einnehmen und alle zwei Wochen zur Immuntherapie-Injektionen in die Arztpraxis gehen. Die Spritzen schienen nicht viel zu bewirken, und die Dekongestionsmittel verursachten bei mir Schlaflosigkeit, die dazu führte, dass wir tagsüber benommen herumliefen. Als ich Mitte Teenager war, fing ich an, jeden Tag 3 oder 4 Meilen zu laufen und mit Gewichten zu trainieren, und als ich stärker und fitter wurde, verschwanden die Symptome zu meiner Überraschung allmählich. Als ich als Erwachsener einen weiteren Allergietest machte, zeigte sich überhaupt nichts. Ich weiß nicht, ob ich den Allergien einfach entwachsen bin oder meine Diagnose falsch war. Aber ich kann'

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