KI im Gesundheitswesen

Von der Prävention bis zur Nachsorge, von der OP bis zur Physiotherapie, vom Abfallmanagement von Kliniken bis zur Optimierung von Verwaltungsabläufen: Künstliche Intelligenz (KI) ist aus dem Gesundheitssektor nicht mehr wegzudenken. 

„Bei der Bewältigung der komplexen Herausforderungen in der globalen Gesundheitsversorgung ist KI nicht mehr nur ein Instrument, sondern eine transformative Kraft, die das Gesundheitswesen umgestaltet“, ist man bei der Europäischen Kommission überzeugt. 

Diese Umgestaltung ist in vollem Gange. Gerade in der Region Bonn/Rhein-Sieg, die sich laut der jüngsten Creditreform-Studie „Wirtschaftsdynamik in der Region Bonn/Rhein-Sieg“ im Vergleich als besonders starker Standort für Gesundheit- und IT-Wirtschaft zeigt. 

Dieter Knospe, Amt für Wirtschaftsförderung der Stadt BonnDer Gesundheitsstandort Bonn sei von einer „hervorragenden und vielfältigen medizinischen Infrastruktur“ geprägt, sagt Dieter Knospe vom Amt für Wirtschaftsförderung der Stadt Bonn. Hinzu kommen zahlreiche Forschungs- und Wissenschaftseinrichtungen mit gesundheitsbezogenem Fokus, mehrere Behörden, Stiftungen und Verbände des Gesundheitswesens sowie Unternehmen aus den Bereichen Telemedizin, bildgebende Systeme, Gesundheitsberatung und Arbeitsschutz. „Viele Akteurinnen und Akteure sind miteinander vernetzt“, sagt Knospe, „und wir sehen, dass die Themen Digitalisierung und KI immer stärker werden.“

Der eigentliche Mehrwert von KI im Gesundheitswesen liegt dabei nach Überzeugung von Prof. Dr. Jürgen Bajorath, Leiter der Forschungs-Area Life Sciences & Health am Lamarr-Institut für Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz in Bonn, in ihrer systematischen Integration in Versorgungs- und Innovationsprozesse. ImInterviewsagt Bajorath: „Entscheidend ist dabei das Zusammenspiel von Forschung, klinischer Praxis und wirtschaftlicher Umsetzung.“

Martina Thelen, Geschäftsstellenleiterin des Vereins Gesundheitsregion KölnBonn und Geschäftsführerin der HRCB Projekt GmbHDas sieht auch Martina Thelen, Geschäftsstellenleiterin des Vereins Gesundheitsregion KölnBonn und Geschäftsführerin der HRCB Projekt GmbH (einer hundertprozentigen Tochtergesellschaft des Vereins Gesundheitsregion KölnBonn e. V.), so: „Entscheidend ist eine sektorenübergreifende Zusammenarbeit in der Region, damit Daten sinnvoll verknüpft, Innovationen schneller in die Praxis überführt und Patientinnen und Patienten sicher versorgt werden können.“ Genau für diese Zusammenarbeit bietet sich in der Region reichlich Anschauungsmaterial. 

Fraunhofer IAIS: Abläufe in der Radiologie optimieren

Wir beginnen mit dem Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme (IAIS). Dario Antweiler leitet dort ein Forschungsteam, dass sich mit KI im Gesundheitswesen befasst. „Und zwar ausgehend von ganz realen gegenwärtigen Herausforderungen etwa in Kliniken, Pharmaunternehmen oder Arztpraxen“, erzählt er. 

Dario Antweiler, Teamleiter Healthcare Analytics, Fraunhofer IAISZwei aktuelle Beispiele aus der Forschungsarbeit seines Teams: In einem Kooperationsprojekt mit dem Universitätsklinikum Bonn (UKB) geht es darum, Abläufe in der Radiologie zu optimieren. Hintergrund: „Die Großgeräte sind extrem teuer in Anschaffung und Betrieb und sollen deshalb so gut wie möglich ausgelastet sein“, erklärt Antweiler. Gleichzeitig treffen verschiedene Untersuchungsarten, medizinische Teams, geplante Termine und Notfalltermine aufeinander. „Dazu entwickeln wir zurzeit eine KI, die auf Basis von Mustern aus der Vergangenheit in der Lage ist, die Auslastung der Geräte zu steigern, eine Überlastung des Personals zu verhindern und die Wartezeiten im vertretbaren Rahmen zu halten“, sagt der Forscher.

Zusammen mit fünf Krankenhäusern in Deutschland haben Antweiler und sein Team zudem ein KI-Tool entwickelt, das ärztliche Entlassbriefe vorbereitet. „Das Schreiben oder Diktieren solcher Briefe und andere administrative Aufgaben nehmen bis zu 50 Prozent der Arbeitszeit von Krankenhausärzten in Anspruch“, sagt Antweiler. „Mit unserem Tool lässt sich die Zeit um die Hälfte reduzieren.“ Eine immense Zeit- und Arbeitsersparnis, denn in Deutschland müssen jährlich rund 150 Millionen Arztbriefe geschrieben werden.

KI in der Prävention am Arbeitsplatz

Auch in der Prävention spielt KI inzwischen eine Rolle. Die nach eigenen Angaben größte überbetriebliche Dienstleisterin für Arbeitsgesundheit und -sicherheit, BG Prevent, sitzt in Bonn. Das Unternehmen zählt über 200.000 Betriebe mit rund vier Millionen Beschäftigten zu seinen Kunden. 

Frank Roth, Unternehmenssprecher BG PreventAuf KI setzt das Beueler Unternehmen inzwischen in mehreren Bereichen. Zum Beispiel, wenn es um psychische Belastungen am Arbeitsplatz geht. Um sie zu erfassen, gibt es die sogenannte „Gefährdungsbeurteilung psychische Belastung“. BG prevent hat dafür eine digitale Lösung entwickelt: „Pria Psych“. Grundlage ist ein KI-Sprachmodell. „Das Tool funktioniert wie ein Chatbot, lässt sich intuitiv bedienen und kann von Beschäftigten genutzt werden, ohne dass persönliche Gesprächstermine erforderlich sind“, erklärt Unternehmenssprecher Frank Roth. Das spare viel Zeit und senke die Hürde, über ein so sensibles Thema zu sprechen. Weiterer Vorteil: „Weil die KI mit sehr vielen einschlägigen Daten trainiert wurde, kann sie nicht nur in kurzer Zeit eine genaue Gefährdungsbeurteilung liefern, sondern zugleich Empfehlungen geben, wie sich die psychische Belastung reduzieren lässt.“

Ein anderes Beispiel: der KI-Coach zur Beurteilung von physischen Gefahren am Arbeitsplatz. Dazu hat BG prevent ein mit mehreren Sensoren ausgestattetes Gerät entwickelt, das etwas größer als ein Smartphone ist. Es erfasst für zwei Wochen am Arbeitsplatz – im Büro oder zu Hause – Daten zu Licht, Lärm und Luft. Auch ergonomische Informationen fließen ein. „Das ist möglich, weil Sensoren die Menschen am Arbeitsplatz schemenhaft erfassen und die KI anhand dieser Einzelheiten auch Aussagen zur Körperhaltung treffen kann“, erklärt Roth. 

Chirurgie I: Sicherer Operieren 

Am Bonner Bogen erhält man Einblicke in die Zukunft der Chirurgie. Hier unterhält das UKB das „Bonn Surgical Technology Center“, kurz: BOSTER. Es ist Forschungs-, Ausbildungs- und Trainingszentrum sowie Show-Room, Veranstaltungs- und Netzwerkort, an dem Lehrende und Lernende, Forschende und Kooperationspartner aus Unternehmen zusammenkommen. 

Philipp Feodorovici, Director of Technology BOSTERVerantwortlich für den Transfer klinischer Problemstellungen in technische Lösungen ist Philipp Feodorovici. Eine solche Problemstellung: Immer mehr OPs werden heute robotisch-minimalinvasiv durchgeführt, man operiert also von außen, führt lediglich ein Endoskop für die Bildgebung sowie das OP-Instrumentarium in den Körper ein. „Eine ständige Herausforderung für den Arzt oder die Ärztin ist es dabei, sich exakt zu orientieren“, sagt Feodorovici. Die Bilder, die das Endoskop liefert, seien gut, würden aber nur die Oberfläche zeigen. Die Forschenden im BOSTER setzen deshalb auf Augmented Reality (AR), also die computergestützte Erweiterung der echten Umgebung durch virtuelle Elemente in Echtzeit. 

Der Bildschirm im OP zeigt dann nicht nur das endoskopische Bild. Sondern das AR-System – und hier kommt KI ins Spiel – führt digitale Inhalte aus vielen verschiedenen Quellen zusammen. Es entsteht ein Gesamtbild, in das auch alle übrigen Daten zu der operierten Person einfließen, etwa aus Röntgen- und CT-Bildern, sowie Informationen zum Krankheitsbild, zum spezifischen Verhalten der Organe und zu anderen relevanten Aspekten. „Damit lassen sich die speziellen anatomischen Strukturen noch besser erkennen sowie mögliche Komplikationen vorhersagen, bewerten und gezielt vermeiden“, erklärt Feodorovici.

Chirurgie II: Trainieren mit KI-Unterstützung

David Lähner, Inhaber, Gründer und Geschäftsführer, MindPort GmbHAuch David Lähner und sein Team befassen sich mit Abläufen in der Chirurgie. Der Informatiker gründete 2021 in Bonn die MindPort GmbH. Das Start-up hat sich auf die Ausbildung von Beschäftigten in ganz unterschiedlichen Branchen mit Hilfe von Virtueller Realität (VR) spezialisiert – von der Luftfahrt bis zum produzierenden Gewerbe. Stets geht es darum, Mitarbeitende im Umgang mit komplexen Maschinen zu ertüchtigen und dabei alle Abläufe so realitätsnah wie möglich zu simulieren. In einem Forschungsprojekt mit mehreren Partnern, darunter das UKB, bringt MindPort Erfahrung und Technologie zum Trainieren mit VR nun auch in die Medizin ein.

Um chirurgische Handgriffe zu üben, können angehende Ärztinnen und Ärzte Kunststoffmodelle nutzen oder an präparierten Leichenteilen üben. „Letzteres ist sehr aufwändig, teuer und nur begrenzt möglich. Beide Methoden bilden nicht die Vielfalt und Komplexität im menschlichen Körper ab“, sagt Lähner. 

In dem Projekt geht es deshalb darum, die Haptik bei chirurgischen Eingriffen so exakt wie möglich zu simulieren, also unter Einbeziehung aller Widerstände und Kräfte, die sich bei einer individuellen OP ergeben können. Außerdem kreiert MindPort mithilfe von KI virtuelle Trainingspartner für die Person, die in einer OP-Simulation den Eingriff übt. Dazu wurden mehrere KI-Sprachmodelle kombiniert. Die trainierende Person kann dabei virtuelle OP-Pflegekräfte um die erforderlichen Geräte bitten oder den virtuellen Coach um Rat fragen, ohne dass dafür weitere reale Personen anwesend sein müssen.

Kliniken: Abfallmanagement optimieren

Meike Lutz, Geschäftsführerin CIRCULARMED GmbHIn Krankenhäusern fallen täglich große Abfallmengen an – von Spritzen und Verbänden über Schläuche und Kanülen bis zu Einweginstrumenten. Die Recyclingquote ist bisher niedrig. Die 2023 in Bonn gegründete CIRCULARMED GmbH will den Ressourcenverbrauch in Kliniken durch Digitalisierung und Optimierung des Abfallmanagements reduzieren. Dazu hat das Start-up eine Plattform entwickelt, die die Abfallprozesse eines Krankenhauses transparent macht. 

Dafür werden Daten wie Entsorgungsmengen und -kosten, Transportgebühren, Kosten für CO2-Zuschläge, Behältermiete etc. erfasst. „Wir werten dazu die Rechnungen mithilfe von KI aus“, erläutert Geschäftsführerin Meike Lutz, „und erhalten somit exakte Hinweise auf Abfallarten, Mengen, Kosten, Verwertungsquote und weitere Einzelheiten.“ Auf dieser Basis wiederum lassen sich Verbesserungs- und Sparpotenziale ermitteln. 

„Bisher werden fachliche Rechnungsprüfungen sowie detaillierte Analysen vielerorts aus Kapazitätsgründen nicht durchgeführt“, sagt Lutz, „die KI ersetzt also keine Fachkräfte, sondern ermöglicht diesen mehr Zeit für wirklich wertschöpfende Tätigkeiten.“

Physiotherapie: Behandlung verbessern, Dokumentation erleichtern

Auch jenseits der Kliniken und Forschungszentren bahnt sich KI ihren Weg. Nicht nur in der Prävention, wie das Unternehmensbeispiel BG prevent zeigt. „Auch die Physiotherapie ist ein ideales Einsatzgebiet“, findet Ivan Golovko. Er betreibt in Bonn zwei Praxen für Physiotherapie und gründete zudem 2020 das IT-Unternehmen Raumly.

Ivan Golovko, PhysiotherapeutVon KI erhofft sich Golovko bessere Prozesse, eine einheitliche Qualität und mehr Zeit für die eigentliche Behandlung. Deshalb hat er eine App entwickelt, mit der sich die Befundaufnahme standardisieren lässt. 

„Es gibt in Deutschland zwar Leitlinien, aber keine verbindlichen einheitlichen Qualitätsstandards“, erklärt Golovko, „deshalb fällt die Behandlung je nach Praxis auch durchaus unterschiedlich aus.“ Mit seiner App ließe sich die „Therapievielfalt“ deutlich reduzieren. Ein weiterer Vorteil: „Dank KI erleichtern wir die Dokumentation, sodass den Therapeutinnen und Therapeuten mehr Zeit für die eigentliche Behandlung bleibt.“ Derzeit läuft noch die Entwicklungsphase, in Kürze soll die App in mehreren Praxen getestet werden.

Medizinische Hilfsmittel: KI erhöht Beratungsqualität

Ein weiteres Zeichen für die Transformation im Gesundheitswesen: Erst vor wenigen Tagen hat die rahm GmbH – mit 50 Filialen und 1.200 Mitarbeitenden einer der großen Gesundheitsdienstleister in der Region – am Hauptsitz in Troisdorf ein neues Technologie- und Innovationszentrum eröffnet.

Guido Laux, Leiter Business & Digital Solutions rahm GmbHDas Unternehmen befasst sich intensiv mit KI und testet in einer Pilotphase gerade eine Anwendung in ausgewählten Filialen. Dabei geht es um Einlagen, von denen rahm pro Jahr ungefähr 90.000 Paar fertigt. „Macht 90.000 Datensätze pro Jahr“, sagt Guido Laux, Leiter Business & Digital Solutions. Diese anonymisierten Messdaten, erhoben mithilfe einer sensorbestückten Laufmatte, werden von einer KI verarbeitet, die dann dem Beratungspersonal in kurzer Zeit eine Empfehlung für eine passende Einlage gibt. Gekoppelt mit dem ERP-System des Unternehmens, wird in einem die Bestellung ausgelöst und direkt die eigene 3D-Produktion angesteuert, um die Einlagen zu produzieren.

„Wir können auf diese Weise gleichzeitig die Prozesse erheblich beschleunigen und die Beratungsqualität erhöhen“, bringt Laux die Vorteile auf den Punkt. „Und die Kundinnen und Kunden erhalten noch schneller ihre Einlagen.“ 

Dabei wird es nicht bleiben. Schon jetzt arbeitet man bei rahm daran, die Tourenplanung bei der Belieferung der Kundschaft zu optimieren. Kürzere Wege, weniger Ressourcenverbrauch – und mehr Zeit für die Kundinnen und Kunden.

Von Lothar Schmitz, freier Journalist, Bonn