KI für Medizinprodukte und das digitale Gesundheitswesen

KAPITEL

Kapitel 1

Anwendungsmöglichkeiten von KI in der Medizin

Die Digitalisierung hat das Gesundheitswesen verändert. Von elektronischen Gesundheitsakten und Telemedizin bis hin zu digitalen Bildgebungsverfahren für Diagnosezwecke und anderen intelligenten Medizinprodukten – digitale Hilfsmittel gibt es in Hülle und Fülle. Und das Ergebnis? Eine Unmenge von Daten. Ingenieure, Forscher und Wissenschaftler im Gesundheitswesen erkennen das Potenzial, künstliche Intelligenz (KI) zu nutzen, um diese Datensätze zu erschließen und Diagnosen, Eingriffe und Dienstleistungen zu entwickeln, die die Qualität der Gesundheitsversorgung verbessern.

Ein Beispiel ist das SureNet System von Kaiser Permanente, das mithilfe von KI elektronische Gesundheitsakten scannt, um Patienten mit bislang unentdeckten Erkrankungen zu ermitteln. In einem Beispiel durchsuchte das System 3,86 Millionen Datensätze nach Patienten, die bisher nicht auf abdominale Aortenaneurysmen untersucht worden waren (was für die meisten Männer zwischen 65 und 75 Jahren empfohlen wird). Das Ergebnis waren 2.062 neu diagnostizierte Aneurysmen, von denen 87 operiert werden mussten. Das System senkte den Anteil der Patienten ohne Screening von 51,7% auf 20%[1].

Ein KI-gestütztes System zum Scannen von Akten reduziert den Anteil Patienten ohne Screening (in Gelb) in der Datenbank von 51% auf 20%.

Die KI simuliert ein intelligentes Verhalten, kann aber, wie das SureNet-Beispiel zeigt, in kürzester Zeit Datenmengen verarbeiten, die für einen Menschen zu groß und zu komplex sind, um sie zu interpretieren. Durch die Integration von KI-Algorithmen, wie Machine Learning und Deep Learning, in komplexe Umgebungen, die eine Automatisierung ermöglichen, können KI-gesteuerte Systeme auf vielfältige Weise eingesetzt werden.

Im Gesundheitswesen gibt es viele Bereiche, in denen die KI eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Patientensituation und der allgemeinen Verbesserung der Volksgesundheit spielt:

Verbesserung der medizinischen Entscheidungen in großen Bevölkerungsgruppen.
Verbesserung der Diagnosen durch direkte Auswertung von Bildern oder physiologischen Signalen.
Entwicklung neuartiger Behandlungsmöglichkeiten und Interventionen.
Bereitstellung skalierbarer Screening- und Therapieoptionen, die den Zugang zur Gesundheitsversorgung verbessern.

Das Potenzial der KI ausschöpfen

KI hat das Potenzial, die Zukunft der Medizinprodukte zu sein. Um dieses Versprechen einlösen zu können, müssen Sie – Ingenieure und Wissenschaftler im Gesundheitswesen – hierzu in der Lage sein:

Implementierung von KI-Lösungen, auch wenn Sie kein Experte für Data Science sind.
Schnelle und kostengünstige Entwicklung, Simulation und Validierung von KI-basierten Modellen.
Generierung, Erfassung und Aufbereitung qualitativ hochwertiger, entsprechend gekennzeichneter Daten.
Kostengünstige Integration von KI in bestehende Algorithmen und Systeme.
Zertifizierung Ihrer KI-basierten Modelle zur erfolgreichen Einführung auf einem regulierten Markt.

MATLAB^® und Simulink^® erleichtern den Einstieg in die Arbeit mit KI-Modellen für Anwendungen in der Medizinbranche. Sie verfügen über einen vollständigen KI-Workflow, der die Aufbereitung der Daten, die Erstellung eines Modells, die Entwicklung des Systems, auf dem das Modell ausgeführt wird, und die Bereitstellung auf Hardware oder Unternehmenssystemen umfasst. Darüber hinaus bieten MATLAB und Simulink auch Workflows, die Sie bei der Zertifizierung Ihrer KI-basierten Software als Medizinprodukt unterstützen.

MATLAB- und Simulink-Workflow zur erfolgreichen Implementierung von KI.

In den folgenden Kapiteln werden Fallstudien beschrieben, die zeigen, wie MATLAB und Simulink von Unternehmen eingesetzt wurden, um KI zur Verbesserung der Patientenversorgung in verschiedenen Bereichen der Diagnose und Therapie sowie zur Verbesserung der Gesundheit verschiedener Bevölkerungsgruppen einzusetzen.

Referenzen

[1] Rochman, Sue. „Researchers conduct largest-ever study of abdominal aortic aneurysms“ Kaiser Permanente. Aktualisiert am 20. September 2021.