Künstliche Intelligenz in der Medizin
Die Digitalisierung und die damit einhergehenden neuen Technologien sorgen für rasante Veränderungen im Gesundheitswesen und der Medizin. Gesundheitsapps und Wearables sind bereits lange ein fester Bestandteil des Alltags vieler Menschen und ermöglichen diesen, die eigene Gesundheit zu dokumentieren. Nicht nur Alltagsgadgets, sondern auch intelligente Systeme und KI Anwendungen sind auf dem Vormarsch und prägen mittlerweile auch zahlreiche Gesundheitseinrichtungen. Doch was hat es mit künstlicher Intelligenz und Machine Learning auf sich?
Stand Sept. 2023
Was bedeutet KI?
Künstliche Intelligenz (KI) beschreibt den Versuch menschliches Lernen und Denken auf computerbezogene Anwendungen zu übertragen und damit ein maschinelles Lernen zu erzielen. Auf diese Art wird dem Computer eine Form der Intelligenz beigebracht, sodass die KI anschließend selbstständig Antworten finden, aber auch Problemstellungen lösen kann. Anwendungen wie ChatGPT zeigen, dass künstliche Intelligenz das menschliche Denken bereits erschlossen hat – sei es in der Kommunikation, Sprache oder dem Bildverstehen.
Die künstliche Intelligenz umfasst zahlreiche Methoden und Vorgehensweisen, sodass auch die entsprechenden Anwendungsbereiche vielfältig sind. KI kann vor allem bei der Analyse großer Datensätze, dem Erkennen von Mustern oder der Entscheidungsfindung unterstützen. Dies ermöglicht die Nutzung sowohl im Alltag, aber auch bei der Bearbeitung wissenschaftlicher Fragestellungen oder eben in der Medizin und entwickelt damit ein ganz neues Bild von Möglichkeiten.
Das zentrale Ziel in der Entwicklung von KI ist es, die Funktionen des menschlichen Gehirns und Verstandes einerseits zu verstehen, aber darüber hinaus auch künstlich nachbauen zu können. Was anfangs für viele wie Science Fiction klang, ist mittlerweile fester Bestandteil des Alltags vieler Menschen.
Was ist maschinelles Lernen?
Unter maschinellem Lernen wird die Fähigkeit eines Computers verstanden, künstlich Wissen zu generieren und aus Erfahrungen zu lernen. Es ist ein Teilbereich der künstlichen Intelligenz, der mithilfe von Algorithmen Zusammenhänge und Muster in Daten erkennt und auf dieser Grundlage Entscheidungen und Vorhersagen trifft. Das maschinelle Lernen kann in vier verschiedene Lernmodelle gegliedert werden: überwacht, unüberwacht, teilüberwacht oder bestärkend. Diese unterscheiden sich neben der Art der Daten auch in dem jeweiligen Ergebnis, welches erzielt werden soll. Die innerhalb des maschinellen Lernens erstellten Algorithmen dienen dann zu den vorab angesprochenen Möglichkeiten der Musterkennung oder Entscheidungsfindung. Machine Learning bietet damit ein enormes Potenzial und bringt zahlreiche neue Entwicklungen mit sich.
Was macht KI in der Medizin?
Künstliche Intelligenz unterstützt den medizinischen Bereich in zahlreichen Aspekten und kann dabei als Hilfe und Entlastung für Ärzte und Ärztinnen sowie das medizinische Personal angesehen werden. KI steigert unter anderem die Effizienz in der Diagnostik von Krankheiten oder auch der Entwicklung entsprechender Medikamente. Methoden der künstlichen Intelligenz ermöglichen es große Datensätze besser zu analysieren und dadurch nicht nur neues Wissen über bestehende Krankheitsbilder zu gewinnen, sondern auch die zugehörigen Behandlungsmöglichkeiten auszubauen und stärker zu personalisieren. KI in der Medizin bedeutet eine innovative Weiterentwicklung der Gesundheitsversorgung und wirkt sich damit sowohl auf das Gesundheitssystem, als auch auf die Gesundheitswirtschaft aus.
KI in der Medizin zielt dabei auf keinen Fall auf eine Ablösung der Ärzte und Ärztinnen sowie des medizinischen Personals ab, sondern stellt nur eine Unterstützung der Experten dar, um diesen eine bessere Basis für ihre Entscheidungen zu schaffen.
KI in der Medizin: 3 Beispiele
Medizinisches Bildgebung
Künstliche Intelligenz kann unter anderem zur Auswertung medizinischer Bildaufnahmen genutzt werden und zeigt besonders bei Krebserkrankungen bereits große Erfolge. Die KI ist dabei fähig die Aufnahmen hinsichtlich möglicher Krankheitsanzeichen zu untersuchen und diese zu erkennen. Aber auch Schlaganfälle oder mögliche Herzerkrankungen können durch die künstliche Intelligenz unter anderem in MRT Aufnahmen, festgestellt werden. Ob in der Krebsmedizin, Pathologie oder Radiologie, KI bietet zahlreiche Chancen – letztendlich sollte allerdings immer der Arzt oder die Ärztin über mögliche Diagnosen und Therapien entscheiden.
Diagnostik- und Therapieauswahl
Auch wenn der behandelnde Arzt stets die finale Entscheidung über die richtige Therapie trifft, kann die künstliche Intelligenz auch dabei stark unterstützen. Bei der Wahl der individuell am besten geeigneten Therapie, müssen zahlreiche Informationen in der Entscheidung berücksichtigt werden. Diese Fülle an Daten sind ohne technische Unterstützung nur schwer zu überblicken, die KI ist hingegen im stande alle bis dato gesammelten und digital erfassten Behandlungsabläufe und – ergebnisse anderer Patienten auszuwerten und aus den bisherigen Erfahrungen die bestmögliche Therapie auszuwählen.
Arzneimittelentwicklung
In der Arzneimittelentwicklung dient künstliche Intelligenz zur effizienteren Gestaltung der Vorgänge und damit einhergehend zur Einsparung jahrelanger Arbeitszeit sowie hoher Investitionskosten. KI hat sich dabei bereits in den einzelnen Schritten der Medikamentenherstellung bewährt. Dazu zählen unter anderem das Finden passender Medikamentennutzer sowie das Herausstellen bestimmter Biomarker zur Krankheitsdiagnose.
Regulierung der Künstlichen Intelligenz
Neben ausreichend Freiraum für Weiterentwicklung erfordert die Anwendung und Nutzung künstlicher Intelligenz auch ein hohes Maß an Regulierung. Dabei geht es vor allem um die Bereiche des Datenschutzes sowie der Ethik, welche gerade im Gesundheitswesen eine enorme Rolle spielen.
Datenschutz
Die Nutzung von KI basiert auf dem Vorliegen besonders großer Datenmengen, welche gespeichert, ausgetauscht und zu Analysen herangezogen werden. Der Datenschutz der Betroffenen stellt folglich einen zentralen Aspekt im Rahmen der Regulierung dar. Während vor allem in Europa die meisten Aspekte durch die Datenschutz-Grundverordnung geregelt werden, liegen in anderen Ländern noch zahlreiche Unsicherheiten vor. Doch auch in Deutschland stellt die Erfassung von Daten, auch zu Forschungszwecken, aufgrund von fehlendem Vertrauen eine Hürde dar. An dieser Stelle gilt es über neue Vorschriften bezüglich KI-Verfahren das Vertrauen der Bürger und Bürgerinnen zu gewinnen.
Ethik
Die Vorteile künstlicher Intelligenz in der Medizin sind nicht zu übersehen. Es besteht ein enormes Potenzial die bislang bestehenden Möglichkeiten auszubauen und zu verbessern. Gleichzeitig müssen jedoch auch ethische Fragen beantwortet werden, welche festlegen wie weit die Anwendung künstlicher Intelligenz gehen darf. In der Medizin entstehen häufig Situationen in denen eine Entscheidung über Leben und Tod stattfindet – in wie weit sollte hier KI angewendet werden? Und welche Rahmenbedinungen müssen aufgestellt werden, damit die Technik dem Menschen nicht irgendwann einen Schritt voraus ist? Neben der bestehenden Faszination für diese neue Entwicklung ist es wichtig die ethischen, als auch möglichen gesellschaftlichen und rechtliche Fragen zu beantworten. Ein empirisch fundierter Bewertungsrahmen für die KI-Anwendungen kann hier die Lösung darstellen.
Was bedeutet KI für die Zukunft?
Die zunehmende Digitalisierung hat in der Medizin bereits zu zahlreichen und umfangreichen Veränderungen geführt, welche eine Vielfalt an neuen Möglichkeiten mit sich bringen. Die künstliche Intelligenz (KI) wird eines der dominierenden Themen in der Gesundheitsforschung darstellen. Bereits jetzt spielt KI eine wichtige Rolle bei der Früherkennung und Diagnose von Krankheiten, in der Forschung, in Bezug auf neue Behandlungsmethoden sowie für viele weitere Bereiche im Gesundheitswesen.
Da es bei künstlicher Intelligenz aber vor allem um die Datenverarbeitung großer Datensätze mit Hilfe von Maschinen geht, ist es wichtig künftig entsprechende Rahmenbedingungen für die Nutzung von KI festzulegen.
Deutsches Gesundheitssystem als Vorreiter
Im Vergleich zu anderen Ländern wird in Deutschland häufig noch nicht das gesamte Potenzial in Hinblick auf Digitalisierung ausgeschöpft. Zukünftig soll Deutschland innerhalb Europas allerdings einen Vorreiter bezüglich digitaler Gesundheitsinnovationen darstellen. Um Digitalisierung und Medizin erfolgreich nutzen zu können, müssen die vorab genannten ethischen und rechtlichen Rahmenbedingungen gesetzt werden.
Zusammenfassung und Schlussbetrachtung
Die Digitalisierung und neue Technologien verändern das Gesundheitswesen und die Medizin rasant. Gesundheitsapps und Wearables sind weit verbreitet und ermöglichen die Überwachung der eigenen Gesundheit. Künstliche Intelligenz (KI) und Machine Learning sind auf dem Vormarsch und beeinflussen Gesundheitseinrichtungen. KI zielt darauf ab, menschliches Denken auf Computeranwendungen zu übertragen, um maschinelles Lernen zu ermöglichen. Sie kann selbstständig Antworten finden und Probleme lösen, wie Anwendungen wie ChatGPT zeigen.
KI hat vielfältige Anwendungen, darunter die Analyse großer Datensätze, Mustererkennung und Entscheidungsfindung. Dies hat Auswirkungen auf den Alltag, die wissenschaftliche Forschung und die Medizin. Das Ziel der KI-Entwicklung ist es, die Funktionen des menschlichen Gehirns nachzubilden.
Maschinelles Lernen ermöglicht Computern, Wissen zu generieren und aus Erfahrungen zu lernen. Es ist ein Teilbereich der KI, der Algorithmen verwendet, um Muster in Daten zu erkennen und Entscheidungen zu treffen.
KI unterstützt die Medizin in Diagnose, Therapieauswahl und Arzneimittelentwicklung. Sie verbessert die Effizienz und ermöglicht personalisierte Behandlungsansätze. KI soll jedoch Ärzte nicht ersetzen, sondern ihre Entscheidungsfindung unterstützen.
Beispiele für KI in der Medizin sind die Auswertung medizinischer Bildaufnahmen, die Diagnostik- und Therapieauswahl sowie die Effizienzsteigerung in der Arzneimittelentwicklung.
Die Regulierung von KI erfordert Datenschutz und ethische Überlegungen, insbesondere im Gesundheitswesen.
Die Zukunft der Medizin wird stark von KI geprägt sein. Deutschland strebt an, ein Vorreiter in digitalen Gesundheitsinnovationen zu werden, unter Berücksichtigung ethischer und rechtlicher Rahmenbedingungen.
