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Diagnostik mit künstlicher Intelligenz und Grenzen der KI

Transformation in der Medizin

Die Herzmedizin hat sich in den vergangenen vier Jahrzehnten enorm entwickelt. Ebenfalls vier Jahrzehnte lang arbeiten Dr. Thomas Kuntze, Klinik für Herzchirurgie, und Prof. Harald Lapp, Klinik für Kardiologie und Internistische Intensivmedizin, als Ärzte. Die beiden Chefärzte am Herzzentrum der Zentralklinik Bad Berka sprechen über Künstliche Intelligenz und den Nutzen in der Medizin.

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Dr. Thomas Kuntze​ | Foto: © Delf Zeh/ZBB

Lapp: Es gibt Dinge, die wohl nur die KI kann. Zum Beispiel gibt es gute Untersuchungen, die zeigen, dass man einer KI das Passfoto eines Menschen zeigen kann und die KI sagt mit extrem hoher Trefferwahrscheinlichkeit voraus, ob der Mensch jetzt eine relevante koronare Herzerkrankung hat. Am Ende imitiert es das, was wir als erfahrene Kliniker auch jetzt schon leben. Als erfahrener Arzt verarbeitet man in kurzer Zeit so viele Impulse und Informationen. Das kann die KI reproduzieren, wahrscheinlich auch besser als jeder Mensch.

Gibt es etwas, was Künstliche Intelligenz nicht leisten kann?

Kuntze: In der Diagnostik wird KI fast alles leisten können, was wir uns im Moment noch gar nicht vorstellen können. Das, was wir vielleicht mit viel Erfahrung bewusst oder unbewusst registrieren und dann in Verbindung setzen, dafür kann KI systematisch trainiert werden – nicht an 100 Erkrankten, sondern an Zehntausenden. Letztlich hat die generative KI tatsächlich das Potenzial, komplexe Zusammenhänge schnell zu erkennen. Dazu sind wir als Menschen nicht in diesem Umfang und mit der enormen Geschwindigkeit in der Lage.

Früher hat man oft von „Big Data“ gesprochen, schon, als es den Begriff KI noch nicht gab. Ein klassisches Beispiel sind die verschiedensten Arten der Überwachung von Körperfunktionen, auch durch die Smartwatches. Das ist ein Thema, mit dem ich mich gerne beschäftigt habe.

So gelingt es großen Firmen, viele Millionen Menschen ständig in der Überwachung zu haben, wo 24 Stunden lang verschiedene Körperparameter registriert werden. Da wird nicht nur die Herzfrequenz oder das EKG aufgezeichnet, es wird auch die Herzfrequenz-Variabilität gemessen oder die Sauerstoffsättigung, und all diese Größen werden zueinander in Beziehung gesetzt. Das wäre jetzt gar nicht spannend, wenn man das bei zehn Personen misst und untersucht. Aber wenn man Messwerte von zehn Millionen Menschen hat und diese in Beziehung zu anderen Daten setzen kann, ist es erstaunlich, wie gut die entstehenden Algorithmen sind und wie hoch deren Treffsicherheit wird.

Lapp: Das ist ein ganz spannendes Thema. Wir sind da nicht immer einer Meinung. Also ich habe eine analoge Uhr, die muss ich jeden Morgen noch mechanisch aufziehen. Die sagt mir nicht, wie ich geschlafen habe. Wozu will ich all diese Daten wissen? Als Individuum, aber natürlich als Gesellschaft als Ganzes, kann ich natürlich Risikofaktoren herausarbeiten, mit denen ich noch lernen muss, umzugehen. Aber das ist eine ganz andere Diskussion.

Kuntze: Ich sehe Vorteile bei diesen Uhren, will aber nicht missionieren. Für Menschen, die gesundheitsbewusst leben, ist es ein zusätzliches Instrument, das den Weg zu einer gesunden Lebensweise durch Feedback über die Uhr erleichtert. Wenn man abends ein bisschen zu viel Alkohol getrunken hat, dann ist das, was man auf der Uhr sieht, mitunter schon dramatisch, sodass einem bewusst wird, man muss sein Verhalten ändern. Man sieht, dass die Herzfrequenz-Variabilität stark abnimmt und die Schlafrhythmik komplett kaputtgeht.

Interview: Anke Geyer

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Photonen-Computertomographie in der Zentralklinik

Innovation in Bad Berka

Auch die Medizin hat in den vergangenen Jahrzehnten enorm von der technischen Entwicklung profitiert. Diagnostik und Therapie wurden durch Innovationen immer präziser und individuell abgestimmter.

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PD Dr. med. Birger Mensel, Chefarzt Radiologie​ | Foto: ZBB / Delf Zeh

Diese Verkalkungen können zu einer Einengung des Gefäßes führen und so die Entstehung eines Schlaganfalls, Herzinfarktes oder die Entwicklung einer oft schlecht heilenden Wunde am Fuß herbeiführen oder begünstigen. Unser neuer CT kann diese Veränderungen noch genauer erfassen und helfen, die richtigen therapeutischen Entscheidungen zu treffen.“

Welche Vorteile gibt es für die Patienten?

Neben den verbesserten Bildeigenschaften und daraus folgender frühzeitiger Diagnose von Erkrankungen profitieren unsere Patienten von einer gleichzeitig reduzierten Strahlendosis, weil die eingesetzte Strahlung effizienter zur Bildentstehung genutzt wird. Dies hat insbesondere Vorteile in Vorsorgeprogrammen, wie zum Beispiel dem Lungenkrebsscreening, da hier mit minimalen Strahlendosen gearbeitet werden kann.

Eingebrachtes metallisches Material beispielsweise nach Wirbelsäulenoperationen oder Gefäßstützen (Stents) in Blutgefäßen kann an herkömmlichen CT-Geräten Bildstörungen (Artefakte) verursachen und die Beurteilbarkeit der Untersuchungen einschränken. Diese Einschränkungen sind mit dem neuen CT deutlich geringer ausgeprägt und treten zum Teil gar nicht mehr auf, so dass Veränderungen, die sich hinter den Artefakten verborgen haben, nun erkannt werden können. Zudem wird Kontrastmittel, welches häufig zur Beurteilung von Gefäßen und Weichteilgewebe eingesetzt wird, schon in geringerer Konzentration besser abgebildet und erlaubt so eine Reduzierung des verwendeten Kontrastmittelvolumens bei gleicher Bildqualität.

Warum freuen Sie sich auf den Einsatz mit dem neuen Gerät?

Wir freuen uns besonders darauf, diese bahnbrechende Technologie zu nutzen und auszureizen, um frühzeitig Krankheiten zu erkennen oder auszuschließen und diese in ihrer Entstehung zu verhindern. Für unsere Patienten freut uns auch außerordentlich, dass bisher noch notwendige invasive diagnostische Untersuchungen, beispielsweise Herzkatheteruntersuchungen, durch dieses nichtinvasive Verfahren ersetzt werden können. (ag)

Auch Patienten mit Lungenerkrankungen profitieren: Das photonenzählende CT ermöglicht die Darstellung detaillierter Strukturen und kombiniert sie mit funktionellen Informationen und das bei einer sehr niedrigen Strahlendosis. Mit dieser Technologie können bereits kleinste Läsionen bei sehr niedriger Strahlendosis detektiert werden. Aufgrund der spezifischen Geometrie des Gerätes und der verbesserten Bildqualität bei niedriger Strahlendosis ist auch die Untersuchung stark übergewichtiger Menschen in hoher Qualität möglich.

Da die Nachfrage nach der neuen Bildgebung sehr groß ist, wird um Geduld bei der Terminvergabe gebeten. „Wir versuchen den Wünschen gerecht zu werden, können allerdings auch nicht ausschließen, dass Patienten sich gedulden müssen“, erklärt Prof. Harald Lapp.

Technologiesprung

Die Entwicklung des Gerätes bis zur Serienproduktion dauerte rund 15 Jahre. Nach Angaben von Siemens eröffnet das NAEOTOM „völlig neue Möglichkeiten in der CT-Bildgebung mit der Fähigkeit, ultradünne Schichten zu erzeugen“. Das Photonen-CT enthält auch eine 3D-Kamera, die KI-gestützte automatisierte Workflows ermöglicht, um eine „gleichbleibend hohe Präzision bei der Patientenpositionierung zu gewährleisten, unabhängig von den individuellen Fertigkeiten“. Die lasergestützte Nadelführung ist auch eine Neuerung. Die Vorteile ergeben sich laut Siemens Healthineers durch eine einzigartige CT-integrierte Option zur Steigerung der Effizienz und Präzision, eine automatische Projektion des Nadeleinstichpunktes und des Stichwinkels auf die Körperoberfläche des Patienten. Zudem sind weniger Arbeitsschritte nötig und die verbesserte Nadelführung kann die Zahl der Kontrollscans reduzieren. Die Frage, was das „Photonenzählen“ für die Computertomografie (CT) bedeutet, beantwortet Stefan Ulzheimer, Programm Manager Photon-Counting CT, so: „Die Entwicklung ist vergleichbar mit der vom verpixelten Schwarzweißfernsehen hin zum HD-Farbfernsehen“. (ag)

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Brustschmerzzentrum in Bad Berka erneut ausgezeichnet

Wenn das Herz Probleme macht

Das Brustschmerzzentrum an der Zentralklinik wurde von der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie als „Chest Pain Unit – DGK zertifiziert“ erneut ausgezeichnet. Das Zentrum ist seit 2021 ein spezialisierter Bereich im Interdisziplinären Notfallzentrum und wird kooperativ zwischen Notfallmedizinern und Kardiologen organisiert.

Brustschmerzzentrums-Team: Dr. Matthias Schreiber, Oberarzt an der Klinik für Kardiologie, Dr. Stephanie Döll, Oberärztin, Marco Trübner, Stationsleitung, Dr. Christian Hohenstein, Chefarzt Interdisziplinäres Notfallzentrum. | Foto: ZBB