Das Gesundheitswesen ist ein Gebiet, das sich ständig und exponentiell weiterentwickelt. Seit Anbeginn unserer Zivilisation suchten wir durchweg nach neuen Möglichkeiten, Leben zu retten und unsere Lebenserwartung zu verlängern. Dabei hatte jede historische Epoche mit eigenen Krankheiten und Problemen zu kämpfen: von Kindersterblichkeit und Kriegsverletzungen bis hin zu chronischen Krankheiten und Alterung. Was wir heute dank neuesten Fortschritte in der Medizintechnik behandeln können, wäre noch vor wenigen Jahrzehnten unvorstellbar gewesen - und dennoch stehen wir erst ganz am Anfang einer digitalen Revolution. Aktuell sind wir dabei, mit künstlicher Intelligenz und Robotik mehrere Aspekte unseres Lebens zu verändern. Doch wie verändert KI das Gesundheitssystem? Und wie wird die Zukunft der Medizin aussehen?

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Bessere Ausbildung für Ärzte

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Die medizinische Ausbildung ist so komplex, dass sie bis zu 10 oder mehr Jahre dauert. Das liegt daran, dass die Medizin eine Wissenschaft ist, in die bereits Jahrhunderte von Entdeckungen und technologischen Fortschritten eingeflossen sind. Durch unser umfangreiches Wissen über den menschlichen Körper können wir mittlerweile viele Krankheiten verstehen und behandeln. Gleichzeitig erfordert sie aber auch ein großes Wissen, das nur durch jahrelange Studien erworben werden kann. Dies und weitere Faktoren führen dazu, dass wir einen erheblichen Mangel an medizinischem Personal haben. Könnte eine künstliche Intelligenz uns daher vielleicht dabei helfen, dieses Problem zu lösen?

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Die Ausbildung

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Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen könnten in der medizinischen Ausbildung verschiedene Anwendungen übernehmen, wie zum Beispiel eine interaktive Simulationen des echten Lebens. Derzeit lernen angehende Ärzte oder Krankenschwestern die komplexe Anatomie des menschlichen Körpers nur anhand von anatomischen 2D-Bildern (und Körpern, die der medizinischen Wissenschaft gespendet werden). Mit Hilfe von digitalen Simulationen könnten sie jedoch jegliche funktionierenden Körperteile in 3D sehen, mit ihnen interagieren und sogar ihre Reaktionen beobachten, die durch Informationen aus der großen Datenbank der KI anhand von Szenarien nachgestellt werden. Somit könnten alle Studierenden aus Fehlern lernen, ohne, dass diese im wirklichen Leben Konsequenzen hätten. Eine KI-gestützte simulierte Ausbildung könnte sogar an den Wissensstand des Studierenden angepasst werden, um Aufgaben entsprechend den Lernbedürfnissen zu erstellen. Außerdem hätten angehende Ärzte und Ärztinnen die Möglichkeit, von jedem Ort und zu jeder Zeit zu üben.

Ein gutes Beispiel für eine medizinische Ausbildung mithilfe dieser neuen Technologie ist die Oxford Medical Simulation Mit Hilfe einer VR-Brille können die Studierenden das Gelernte mit dieser VR-Plattform in der Praxis anwenden, indem sie virtuelle Patienten untersuchen, diagnostizieren und behandeln.

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Medikamentenforschung

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Der Einsatz von künstlicher Intelligenz könnte auch dazu beitragen, dass Ärzte bessere Medikamente für die Behandlung ihrer Patienten zur Verfügung stellen können. Wie wir durch die aktuelle Pandemie festgestellt haben, kann es tatsächlich Jahre dauern, bis ein Medikament oder ein Impfstoff entwickelt werden kann, der einem bestimmten medizinischen Bedarf entspricht. Im Durchschnitt dauert es 10 bis 15 Jahre ehe ein Medikament aus dem Labor in die Apotheke gelangt.

Bei einem Arzneimittel handelt es sich z.B. um ein kleines chemisch synthetisiertes Molekül, das sich an ein Zielmolekül (in der Regel ein Protein) haftet, das an der Krankheit beteiligt ist. Um dieses Molekül zu finden, müssen die Forscher in der Regel große Molekülbibliotheken analysieren, bis sie schließlich ein Molekül finden, das eine potenzielle Wirkung haben könnte. Danach muss das aus diesem Molekül hergestellte Medikament eine Reihe von Tests durchlaufen, bevor es grünes Licht erhält und an die Öffentlichkeit verkauft werden darf. Dieser Prozess ist sowohl teuer als auch zeitaufwändig.

Und wie könnte in diesem Fall eine KI nützlich sein? Eine künstliche Intelligenz ist in der Lage, diese Bibliotheken zu analysieren und daraus Erkenntnisse zu gewinnen. Daraus ergeben sich drei wesentliche Vorteile:

• Eine KI kann potenziell wirksame Moleküle mit größerer Genauigkeit prognostizieren, was Zeit und Geld spart, welches normalerweise für Präparate investiert wird, die sich am Ende als unwirksam erweisen.
• Eine KI kann nach einer Prognose Verbindungen vorschlagen, die alle gewünschten Eigenschaften aufweisen, die für den Erfolg erforderlich sind.
• Zu guter Letzt kann die KI viele wiederholende Aufgaben übernehmen, die normalerweise mehrere Stunden in Anspruch nehmen.

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Bessere Patientenversorgung

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Künstliche Intelligenz hilft nicht nur den Ärzten dabei, ihre Arbeit einfacher und effektiver zu erledigen, sondern ist auch aus Sicht der Patienten von Vorteil: Mehr Zugänglichkeit, mehr Aufklärung, mehr Personalisierung – durch Zukunftstechnologien kann viel erreicht werden.

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Bildung

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Chronische Krankheiten (wie Herzkrankheiten, Krebs oder Diabetes) haben viele Ursachen, wobei wir immer noch nicht genau wissen, wie wir sie vollständig vermeiden können. Dennoch können wir uns einige Verhaltensweisen aneignen, um die Risiken zu senken. Eine künstliche Intelligenz könnte hier zum Beispiel personalisierte Anpassungen vorschlagen, indem sie Veränderungen in unseren Vitalparametern mit einer umfangreichen Datenbank über frühere Krankheiten vergleicht. Vielleicht könnten wir in Zukunft sogar einen persönlichen virtuellen Assistenten haben, der uns überwacht und auf unsere Gesundheit achtet.

Derzeit gibt es bereits mehrere Apps, die uns helfen, ein gesünderes Leben zu führen. Einige analysieren das Schlafverhalten, andere geben Ernährungsempfehlungen und wieder andere helfen uns, mit Depressionen oder Ängsten umzugehen. Es ist noch ein langer Weg, aber die Richtung ist genau richtig: Wir müssen zuerst aufklären, um vermeidbare Krankheiten zu vermeiden.

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Versorgung am Lebensende

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Da sich der Lebensstandard stets weiter verbessert, leben wir heute viel länger als frühere Generationen und leiden häufiger an Krankheiten, die mit dem Alter zusammenhängen: Demenz, Herzversagen, Osteoporose. In England liegt das durchschnittliche Lebensalter zum Beispiel bei 85 Jahren. Dies sollte uns eigentlich dazu veranlassen, über die Bedeutung von Einrichtungen und Systemen zur Pflege von älteren Menschen nachzudenken.

Roboter (genauer gesagt, eine KI in Kombination mit humanoidem Design) hätten in diesem Bereich das Potenzial, die Pflege am Lebensende zu revolutionieren. Der Einsatz eines Roboters könnte uns Menschen ermöglichen, länger unabhängig zu bleiben, wodurch der Bedarf an Krankenhausaufenthalten und Pflegeheimen sinkt. Aufgrund einer großen Knappheit an Pflegekräften sind diese nämlich auch sehr teuer. Der Einsatz von humanoiden Robotern könnte daher die Kosten senken.

Ein Unternehmen, das in diese Richtung geht, ist Devanthro. Hier arbeiten Rafael Hostettler und sein Team an humanoiden Robotern, die über tragbare Geräte ferngesteuert werden können. Mit dieser Innovation könnten sich menschliche Pflegekräfte in Zukunft gleichzeitig um mehrere ältere Menschen kümmern und diese Roboter bei Bedarf steuern.

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Bessere Behandlung von Krankheiten

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Ein weiterer wichtiger Bereich, in dem eine künstliche Intelligenz in den kommenden Jahren einen Unterschied machen könnte, ist die Erkennung und somit schnelle Behandlung von Krankheiten.

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Frühzeitige Erkennung und Diagnose

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Ein Bereich im Gesundheitswesens, in dem eine künstliche Intelligenz derzeit am häufigsten zum Einsatz kommt, ist definitiv die Erkennung und Diagnose von Krankheiten. Eine KI ist sehr genau an Punkten, wo das menschliche Auge manchmal versagt. Werfen wir einen Blick auf drei Beispiele:

In Großbritannien arbeiten Forscher an einer KI-gestützten Software zur Erkennung von Brustkrebs. Dieses Programm kann Mammografien‎ interpretieren und im Vergleich zu einem menschlichen Arzt 30 mal schneller eine Diagnose stellen – und das mit 99 prozentiger Genauigkeit. Stephen T. Wong, einer der Forschungsleiter, sagte: »Diese Software kann in kürzester Zeit Millionen von Datensätzen auswerten und ermöglicht uns, das Brustkrebsrisiko anhand einer Mammografie effizienter zu bestimmen. Dadurch können unnötige Biopsien reduziert werden.«

Eine weitere KI-Software stammt vom Biomedizintechniker Mozziyar Etemadi im US-Bundesstaat Illinois. Sie ist in der Lage, Lungenkrebs früher und genauer zu erkennen als ein ausgebildeter Radiologe – faszinierend, wenn man bedenkt, dass es die tödlichste Krebsart ist, sowohl für Männer als auch für Frauen. Da die Symptome (anhaltender Husten und Müdigkeit) häufig unterschätzt werden, wird ein Tumor oft zu spät entdeckt, sodass ca. 75% aller Erkrankten innerhalb von fünf Jahren nach der Diagnose sterben. Wenn der Krebs jedoch früh erkannt wird, ist die Prognose gleich viel besser. Etemadi’s System basiert auf einem Deep-Learning-Ansatz: Mit der Zeit wird die KI immer besser darin, frühe Anzeichen von Krebs zu erkennen.

Auch das Unternehmen für künstliche Intelligenz namens DeepMind arbeitet derzeit zusammen mit Google Health an mehreren Open-Source-Projekten, um mit Hilfe von Deep-Learning-Programmen eine Reihe von Krankheiten erkennen zu können. Im Jahr 2018 entwickelten sie zum Beispiel das Tool Clinical Decision Support (CDS) zur klinischen Entscheidungsunterstützung, mit dem 50 verschiedene Augenkrankheiten erkannt werden können. In letzter Zeit haben sie großartige Ergebnisse bei einer der größten Herausforderungen der Biologie erzielt: die 3D-Form eines Proteins anhand seiner Aminosäuresequenz. Der menschliche Körper nutzt Zehntausende verschiedene Proteinen. Eine genaue Kenntnis dieser Formen könnte den Forschern (und der künstlichen Intelligenz) helfen, wirksamere Medikamente zu entwickeln. So der Evolutionsbiologe Andrei Lupas: »Dies ist ein Wendepunkt. Dies wird die Medizin verändern. Es wird die Forschung verändern. Es wird das Bio-Engineering verändern. Es wird alles verändern.« Die von ihnen erstellte Proteinstrukturdatenbank heißt AlphaFord.

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Behandlung

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Nach der Erkennung einer Krankheit kann eine künstliche Intelligenz auch bei der Behandlung hilfreich sein. Mithilfe von Computermodellen und maschinellem Lernen kann eine KI Ärzte bei der Entscheidung über die beste Behandlungsmethode unterstützen. Bei Krebspatienten können Forscher beispielsweise mithilfe einer prädiktiven Analytik feststellen, wie eine Person auf eine bestimmte Behandlung reagieren wird - schließlich spricht nicht jeder Patient gleichermaßen gut auf Medikamente an. Mit Hilfe der prädiktiven Analyse kann womöglich eine Krebsbehandlung (mit ihren Nebenwirkungen) vermieden werden, für die manche Patienten möglicherweise nicht geeignet sind.

Außerdem kann eine künstliche Intelligenz Ärzte auch in allen Phasen der Chirurgie unterstützen.

• Präoperative Phase: In Kombination mit einer klinischen Vorgeschichte kann eine KI eine Echtzeitanalyse von Patientendaten durchführen und einen individuellen Risikowert ermitteln. Die Chirurgen können diese Daten dann als Hilfsmittel für die Entscheidungsfindung nutzen.
• Intraoperative Phase: Eine KI kann Echtzeitdaten überwachen, um unerwünschte Ereignisse vorherzusagen.
• Postoperative Phase: Eine KI kann die Genesung überwachen und mögliche Komplikationen vorhersagen.

In den letzten Jahrzehnten ist die robotergestützte Chirurgie eine starke Entwicklung durchlaufen. Zwar ist die Anwesenheit des Chirurgen bei der Entscheidungsfindung nach wie vor von entscheidender Bedeutung, doch dank dieser innovativen Techniken ist in einigen Fällen eine präzisere und minimalinvasive Operation möglich. Heutzutage werden Sie u.a. bereits in der Chirurgie in den Bereich Magen-Darm, Gynäkologie, Knochen, Wirbelsäule und Transplantationen eingesetzt.

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Fazit

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Die Anwendung von künstlicher Intelligenz in der Medizin verändert nicht nur die Arbeit der Mediziner, sondern auch unser generelles Verhältnis zur Gesundheit. Wir erwarten eine Zukunft, in der eine künstliche Intelligenz mit Ärzten zusammenarbeitet und in der Lage ist, ihre Arbeit effizienter zu gestalten und mehr Leben zu retten; eine Zukunft, in der wir gesünder sein und länger leben werden.

Mit Kryonik, auch Biostasis genannt, hast du die Chance, diese Zukunft mit eigenen Augen zu sehen. Die Möglichkeiten der Medizintechnik werden von Tag zu Tag größer, und angesichts all dieser Fortschritte sind wir sehr optimistisch, dass eine Wiederbelebung in Zukunft zur Standardpraxis wird. Wirst du dabei sein, wenn es soweit ist?

Wenn du Fragen zum Thema Biostasis hast, kannst du gerne einen Termin mit uns vereinbaren. Oder melden dich hier an und werde Teil unserer Community!