Wiro Niessen, Professor für medizinische Bildverarbeitung am Erasmus MC und an der TU Delft, erhielt 2015 den Simon Stevin Master-Preis für einen Computer, der Krankheiten vorhersagen kann. Schon damals konnte man erkennen, dass der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) enorm zunimmt, sagt Niessen. “Es ist zu einer großen Bewegung geworden. Dieser Preis war ein Vorbote für eine Revolution im Gesundheitswesen.”
Simon Stevin Master-Preis
Der Simon Stevin Preis war ein Ehrentitel, der bis 2017 an herausragende technisch-naturwissenschaftliche Forscher an niederländischen Universitäten und para-universitären Instituten verliehen wurde. Der Preis war mit einer halben Million Euro dotiert. Seit 2018 verleiht die Niederländische Organisation für wissenschaftliche Forschung (NWO) neben dem Spinoza-Preis auch den Stevin Preis. Der Stevin-Preis ist eine personenorientierte Forschungsförderung und zielt darauf ab, die Nutzung und gesellschaftliche Wirkung von Wissen zu fördern und aufzuwerten.
Laut Niessen kam der Durchbruch der KI durch den großen Erfolg von Deep-Learning-Methoden bei der Klassifizierung von Bildern während des internationalen ImageNet-Wettbewerbs im Jahr 2012. Niessen: “Damals wurde KI verwendet, um anzuzeigen, welche Bäume oder Blumen auf einem Bild zu sehen sind. Aus diesem Grund hat die KI-Revolution auch im Gesundheitswesen in großem Umfang Einzug gehalten.”
Im Rahmen seiner Arbeit in der Radiologie und Bilderkennung analysiert Niessen große Mengen medizinischer Bilder von CT- und MRI-Scans. “Im Jahr 2015 lag der Schwerpunkt darauf, was man aus diesen Daten lernen kann. Welcher Zusammenhang besteht zum Beispiel zwischen dem, was man sieht, und dem Ergebnis einer Behandlung? Auf dieser Grundlage kann man dann vorhersagen, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass eine Behandlung erfolgreich ist.
Optimale Behandlung
KI-Modelle können dafür sorgen, dass Gesundheit in Zukunft proaktiv statt reaktiv angegangen wird. Niessen: “Man kann Risikofaktoren erkennen und so einen gesunden Lebensstil fördern. Für Patienten ermöglicht die KI bessere Diagnosen und Prognosen. Auf diese Weise kann man die Behandlung für den einzelnen Patienten optimieren und eine Über- oder Unterbehandlung vermeiden.”
Bei einigen Krankheiten ist die Früherkennung wichtig. Deshalb gibt es bereits Screening-Programme, zum Beispiel für Brustkrebs oder Darmkrebs. “Eine frühzeitige Erkennung ist von großem Nutzen. Wenn wir eine relativ billige, nicht schädliche Methode haben, um Krankheiten in einem früheren Stadium zu erkennen, können wir enorme gesundheitliche Vorteile erzielen. Vor allem dann, wenn es in diesem Stadium auch eine gute Behandlungsmethode gibt.” Im Jahr 2015 konzentrierte sich Niessens Forschung vor allem auf die Vorhersage von kardiovaskulären und neurodegenerativen Erkrankungen, wie z. B. der Alzheimer-Krankheit. Zurzeit entwickelt die Gruppe auch mehrere Anwendungen für die Onkologie.
Im Vergleich zu 2015 hat sich das Arbeitsfeld erweitert, sagt Niessen. “Damals haben wir uns hauptsächlich mit der Analyse von Bilddaten beschäftigt. Jetzt kombinieren wir diese Daten zunehmend mit anderen Daten. Denken Sie an genetische Daten, Lebensstil und Umweltfaktoren. Dadurch erhalten wir einen viel besseren Einblick in die Faktoren, die Gesundheit und Krankheit bestimmen.” Kürzlich haben Forscher aus Niessens Gruppe ein Rahmenwerk für die Analyse genetischer Daten mit KI veröffentlicht.
Lernfähiges Gesundheitssystem
Technologie wird in der Medizin immer wichtiger, sagt Niessen. “Ich arbeite sowohl am Erasmus MC als auch an der TU Delft. Seit langem bringe ich technische Fachleute zum Erasmus MC, um die Technologie für eine bessere Gesundheitsversorgung zu nutzen. Man kann sehen, dass dies immer selbstverständlicher wird.” Zusammen mit der TU Delft und der Erasmus-Universität Rotterdam (EUR) hat das Erasmus MC beispielsweise das Ziel, ein medizinisches Zentrum der Technischen Universität zu werden. “Techniken wie KI werden für die Zukunft des Gesundheitswesens immer wichtiger. Man kann zum Beispiel sehen, dass innerhalb der niederländischen KI-Koalition der Bereich Gesundheit und Pflege an Bedeutung gewinnt.”
Nicht nur die akademische Forschung zu Algorithmen im Gesundheitswesen nimmt zu. Auch die Unternehmen lernen zunehmend aus Patientendaten. Philips zum Beispiel konzentriert sich immer mehr auf die datengesteuerte Gesundheitsversorgung, sagt Niessen. Nicht nur Philips, sondern auch andere kleine und größere Unternehmen. Das Erasmus MC hat beispielsweise das Spin-off Quantib gegründet, um KI auf die medizinische Bildgebung anzuwenden.
“Man könnte sagen, dass wir alle auf ein lernfähiges Gesundheitssystem hinarbeiten. Dabei werden kontinuierlich Daten über die Menschen gesammelt und die Beziehung zwischen diesen Daten und der Gesundheit hergestellt. Damit wir künftig Patienten besser behandeln können.”
Datenschutz
Niessen stellt sich ein Gesundheitswesen vor, in dem alle persönlichen Daten verfügbar sind. “Der Arzt nutzt dies, um einen Einblick in meine Gesundheit und mein Krankheitsrisiko zu erhalten. Oder in den Status meiner Pathologie, das heißt, ob die Krankheit fortschreitet oder nicht.” Der Schutz personenbezogener Daten spielt dabei eine wichtige Rolle. “Natürlich können diese Daten nicht einfach so genutzt werden. Genau wie unsere Finanzdaten. Ein Arzt darf Daten über meine Gesundheit nur verwenden, wenn ein Behandlungsverhältnis besteht. Wenn die Daten für die wissenschaftliche Forschung verwendet werden, ist eine Genehmigung erforderlich.”
Weil es für Niessen so wichtig ist, aus Daten zu lernen, engagiert er sich bei Health-RI. Es handelt sich um eine niederländische Initiative zur Schaffung einer nationalen Infrastruktur für Gesundheitsdaten. Mehr als 70 Organisationen aus dem Bereich der Gesundheitsforschung und -versorgung sind daran beteiligt. “Eine solche Infrastruktur ist eine unabdingbare Voraussetzung für qualitativ hochwertige KI-Forschung im Gesundheitswesen. Wenn wir nicht aus den Patientendaten lernen können, können wir keinen vorhersagenden Computer entwickeln, der letztlich die Gesundheit der Menschen verbessert.” Anfang dieses Jahres erhielt Health-RI eine Investition in Höhe von 69 Millionen Euro aus dem Nationalen Wachstumsfonds, um Gesundheitsdaten für die Gesundheitsforschung und -innovation besser zugänglich zu machen.
Erweiterung
“Wir kommen Schritt für Schritt voran. Ich vergleiche die Entwicklung der KI im Gesundheitswesen mit der des Mobiltelefons. Das iPhone 13 ist um ein Vielfaches besser als die ersten Telefone, bei denen man Tasten drücken musste. Man muss neue Techniken in der Medizin einführen und ständig lernen und sich verbessern.”
So wie das Smartphone zu einem unverzichtbaren Werkzeug für unser tägliches Funktionieren geworden ist, so können diese technischen Hilfsmittel zu einer Erweiterung des Arztes werden. Niessen: “Im Moment führen KI-Techniken hauptsächlich spezifische Aufgaben aus. Ich kann mir vorstellen, dass ein Arzt in Zukunft auch KI-Systemen Fragen stellen kann. Dadurch wird er zu einem intelligenten Assistenten. Auch die Bürger werden eine proaktivere Rolle übernehmen, indem sie ihre eigenen Daten und die KI-Modelle verstehen. Der Arzt wird dann eher zu einem Berater, der die Daten gemeinsam mit dem Patienten betrachtet und interpretiert.”
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