KI sieht, was du nicht siehst
Eine Computersoftware, die Krankheit und Therapie für Patienten vorhersagt? An der Phillipps-Universiät in Marburg ist das schon bald keine Zukunftsmusik mehr.
Sieht der Arztbesuch in ein paar Jahren wie folgt aus? Alle Daten eines Patienten – seine Vorgeschichte, seine physische wie psychische Gesundheit – werden in ein System eingepflegt, und das spuckt dem Arzt nur noch Diagnose und Therapie aus? Stopp. Künstliche Intelligenz (KI) kann keinen Arzt ersetzen. Das betont der Lungenspezialist Bernd Schmeck. „Mittlerweile gibt es dank neuer Technologien die Möglichkeit, große Mengen an Patientendaten zu sammeln“, erklärt der Leiter des Instituts für Lungenforschung an der Philipps-Universität Marburg. Zur Auswertung dieser Daten reiche eine informatische Methode nicht aus. „Mit Hilfe des maschinellen Lernens, können wir Patienten bald besser einschätzen“, führt er fort.
Unter „wir“ versteht sich der Forschungsverbund, den Schmeck letztes Jahr ins Leben rief. Zudem bekäme er Hilfe von Lungenspezialisten aus den Niederlanden und einem österreichischen Unternehmen, das sich speziell mit Softwarelösungen für maschinelles Lernen befasse.
Zwei Finger stützen die Zigarette und führen sie zwischen die Lippen. Mit einem genüsslich tiefen Zug verbreitet sich der Rauch im Lungengewebe und quillt beim Ausatmen als Wolke aus Nase und Mund. Rund 65 Millionen Menschen sind weltweit von COPD, der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung betroffen, die vom Nikotinkonsum ausgelöst und beschleunigt werden kann. Das Krankheitsbild setzt sich zusammen aus einer Entzündung der Atemwege und einer Zerstörung des Lungengewebes. Aufgrund der Atemwegsverengung leiden viele Patienten nach ein paar Treppenstufen oder anderen sportlichen Aktivitäten an Luftnot und verstärkter Schleimproduktion – auch bekannt als Raucherhusten. „Rauchen ist die häufigste Ursache für Lungenkrebs“, betont Schmeck. Global betrachtet spielt die Umweltverschmutzung auch eine große Rolle. Es gibt Studien, die nahe legen, dass in China etwa die Hälfte der COPD-Fälle durch das Rauchen verursacht werden und die andere Hälfte durch industrielle Abgase.“
COPD wird bei Patienten in der Regel erst sehr spät festgestellt, sodass der Verlauf der Krankheit nicht mehr gestoppt werden kann. „Das ist ein großes Problem“, hebt der Arzt hervor. Möglicherweise beginne die Erkrankung bereits mit Mitte zwanzig ohne erkennbare Symptome. Die neue Software soll hier Abhilfe schaffen. Sie soll helfen herauszufinden, wer besonders empfänglich ist und wie sich die Krankheit in einem früheren Stadium erkennen lässt. „COPD ist eben keine einheitliche Erkrankung, bei der jeder Patient dem anderen gleicht“, erklärt Schmeck. „Es gibt deutliche Untergruppen, von denen wir einige kennen und andere wiederum nur erahnen.“ Es gebe bereits Behandlungsmöglichkeiten für solche Untergruppen, doch dafür müsse der richtige Patient der richtigen Therapie zugewiesen werden.
Daten von mehr als 6000 Menschen – das entspricht der Einwohnerzahl einer Kleinstadt – werden ins System eingepflegt. Dazu zählen Lungenfunktionswerte, Erbinformationen, Röntgenbilder und Krankheitsverläufe. Nach dem Füttern aus Patientenakten soll die Software neue Verdachtsfälle erkennen, den Krankheitsverlauf vorhersagen und die optimale Therapie vorschlagen. Das funktioniert so: Wird ein Patient ins System eingepflegt, kann er in ein sogenanntes Cluster fallen. Dieses Cluster kann man sich wie eine Wetterkarte vorstellen – mit abgegrenzten Flächen und verschiedenen Farben. „Es werden Patienten identifiziert, die sich nicht nur ähnlich sind, sondern insgesamt als Gruppe Analogien besitzen, die sie von anderen Gruppen wiederum unterscheiden“, erklärt Schmeck.
Angenommen, 500 dieser Patienten leiden an einer Stoffwechselerkrankung und besitzen eine hohe Wahrscheinlichkeit, an Diabetes zu sterben: Das Cluster, dem diese Patienten zugeteilt werden, betrachten Schmeck und seine Kollegen genau. Im nächsten Schritt wird verglichen und geprüft, welches Medikament zur Behandlung eingesetzt werden könne. „Dabei schauen wir nach Komplikationen, die für den Patienten besonders gefährlich sein könnten“, sagt er. „Das ist keine Momentaufnahme, sondern wir beobachten und verfolgen diese Patienten über Jahre hinweg.“
Möglicherweise gibt es bereits Behandlungsmöglichkeiten für solche Untergruppen. Die Software hilft diese zu identifizieren und eine Therapie auf den Patienten zuzuschneiden. „Das ist eins der zentralen Ziele unseres Projekts“, sagt Schmeck optimistisch. „Die Software wird eine Hilfe für den Arzt in der Praxis oder im Krankenhaus sein und Dinge in Betracht ziehen, die ihm nicht offensichtlich gewesen wären.“ Die eigene klinische Erfahrung bleibe jedoch immer das Wichtigste und sei für Schmeck auch das, was ein Vertrauensverhältnis zwischen Arzt und Patient ausmache.