Der Mensch im MittelpunktKI-basierte Präzisionsmedizin
Gesundheitsversorgung neu gedacht
Die personenbezogene Werbung im Internet, die unser Kaufverhalten beeinflusst, basiert auf Daten. Hierbei handelt es sich um Daten, die frei über uns verfügbar sind. Künstliche Intelligenz in der Gesundheitsversorgung, die auf Gesundheitsdaten basiert, wird zukünftig gleichermaßen die menschliche Gesundheit beeinflussen – und das zum Positiven.
Durch die datengetriebene medizinische Forschung werden individuell präzise Gesundheitsangebote geschaffen, die der bestmöglichen Gesundheit und Langlebigkeit unsere Gesellschaft dienen. Beispiele hierfür sind eine personalisierte Prävention, eine bestmögliche Vorbereitung auf eine Operation, eine individuell wirksame Rehabilitation oder generell eine medizinische Risikoreduktion.
Das Zentrum für Künstliche Intelligenz, Medizininformatik und Datenwissenschaften (ZKIMED) erarbeitet intersektorale, datengetriebene Verbesserungskonzepte für die Gesundheitsversorgung. Das ZKIMED wurde 2022 als transdisziplinäres Zentrum an den Knappschaft Kliniken Universitätsklinikum Bochum gegründet, um von präventiv bis palliativ die Versorgung zu unterstützen. Im Verbund der Knappschaft Kliniken und durch das ZKIMED bedienen wir das Nachhaltigkeitsziel drei der Vereinigten Nationen zur bevölkerungsübergreifenden Verbesserung der Gesundheitsversorgung.
Gesundheitsdaten als neues Grubengold
Im Gesundheitssystem werden täglich in den unterschiedlichsten Sektoren sehr viele personenbezogene Gesundheitsdaten produziert. Meistens können diese abseits der reinen Dokumentation des Behandlungsverlaufs nicht nachgenutzt werden. Zwischen vielen verschiedenen Sektoren findet kein Datenaustausch statt.
Präzisionsmedizin rückt nur dann in eine greifbare Nähe, wenn eine datenschutzkonforme Nachnutzung von Gesundheitsdaten über Sektorengrenzen hinaus möglich wird. Das Aufbrechen von Datensilos ermöglicht einen transsektoralen Kreislauf von Erkenntnissen. Bislang ist dies im Bereich Gesundheit weltweit noch nicht gelungen.
Die Knappschaft Kliniken Universitätsklinikum Bochum streben mit dem ZKIMED und dessen systemmedizinischen Arbeiten an, neue Versorgungsformen entlang einer individuellen Patient Journey zu entwickeln. Hierbei kommt eine verbundweit einheitlich aufgesetzt Datenintegrationsplattform zu Einsatz, die zukünftig das Teilen von Daten bis zur nationalen Ebene ermöglicht. Der Grundstein der Digitalisierung in den Knappschaft Kliniken ist gelegt. Die digitale Transformation wird durch gezielte Investitionen in die datengetriebene Forschung und Entwicklung KI-basierter Systeme für die Klinik gestartet. Alle dies Anstrengungen zielen auf eine bevölkerungsübergreifende Präzisionsmedizin ab.
Was bedeutet Präzisionsmedizin bei den Knappschaft Kliniken?
Bei medizinischen Behandlungen agiert das medizinische und pflegerische Personal heute auf Basis evidenzbasierter und leitliniengerechter Therapien. Diese werden als wirksam erachtet, sobald eine Mehrheit der Menschen davon profitieren. Das bedeutet, sobald von 100 Menschen 51 einen Vorteil über die Therapie erhielten, ist diese wirksam, selbst wenn die anderen 49 wenig profitieren oder sogar Schaden nehmen.
Die Möglichkeit, unterschiedliche Reaktionen auf diese Therapien zu haben, lassen sich durch die Einzigartigkeit eines jeden Menschen erklären. Der menschliche Organismus ist ein Zusammenspiel unterschiedlicher Puzzleteilchen, die zu einem komplexen dreidimensionalen Funktionsmodell zusammengesetzt sind. Diese Teilchen sind in ständiger Bewegung. Sie unterliegen dem ständigen Einfluss individueller Faktoren, beispielsweise aus der Umwelt, der eigenen Ernährung oder genetischen Grundlagen.
Beispielprojekte für Präzisionsmedizin
KI-gestützte, integrative Prädiktion des postoperativen Delirs (CONFUSED)
Ziel von CONFUSED ist, mögliche neue Biomarker im Patientenblut zu identifizieren, um das postoperative Delir frühzeitig zu diagnostizieren sowie für die möglichen Risikopatient:innen schon vor der Operation ein angepasstes intraoperatives Management sowie adaptiertes postoperatives Nachsorgeprogramm anbieten zu können.
Das ist wichtig, weil das postoperative Delir eine häufige und dabei oft lebensbedrohliche Komplikation insbesondere bei Patienten über 65 Jahren darstellt und noch weitestgehend unerforscht ist. Die Inzidenz liegt durchschnittlich bei 5-10 %, kann aber bei einer Hüftgelenkersatzoperation bis zu 45 % betragen. Tritt ein Delir auf, muss es schnell erkannt und behandelt werden, da sonst die Wahrscheinlichkeit für einen schweren und komplikationsreichen Verlauf signifikant steigt.
SepsisDataNet.NRW
Um die Sterblichkeit der Sepsis als drittgrößte Todesursache in Deutschland zu reduzieren, wurde das von 2020-2022 EFRE-geförderte SepsisDataNet.NRW ins Leben gerufen. Durch eine groß angelegte Datenerhebung in einem großen Konsortium wurden standardisierte multidisziplinäre Datensätze generiert und als Basis zum Ziel der Entwicklung von Entscheidungsunterstützungswerkzeugen und Bioassays zur Senkung der Mortalität genutzt. Das ist wichtig, weil nur so Therapien an den jeweiligen Immunstatus der erkrankten Personen schnellstmöglich angepasst werden können. Eine erste Publikation hierzu befindet sich in den Startlöchern und seit Auslaufen der Förderung werden kontinuierlich weitere Kliniken und deren Datensätze angeschlossen.
CovidDataNet.NRW
In Analogie zum SepsisDataNet.NRW wurde das CovidDataNet.NRW entwickelt mit dem Ziel, Risikofaktoren für einen besonders schweren Verlauf und Long Covid bei COVID-19 Patienten zu identifizieren. Durch Analyse von klinischen, immunologischen und molekularen Datensätzen konnten sowohl immunologische als auch genetische Biomarker identifiziert werden. Das ist wichtig, weil mittels KI-Auswertungen die Unterteilung verschiedener Patientencluster Vorhersagen zum Überleben bzw. Verlauf ermöglichen.
Einsatz der künstlichen Intelligenz zur Optimierung der Antibiotikadosierungen in der Behandlung der Sepsis (KI.SEP)
Bei KI.SEP handelt es sich um einen Projektnachfolger des EFRE-geförderten SepsisDataNet.NRW, welches nun von ZukunftBIO.NRW des Landes NRW gefördert wird. Ziel von KI.SEP ist die Datenintegration von klinischen Routinedaten der Intensivstation aus dem PDMS zusammen mit bioanalytischen Proben sowie der Transfer in ein einheitliches Datenformat in eine Datenbank. Hierbei gilt der zentrale Fokus eine systematische Methodik zur Datenaufbereitung und Validierung zu entwickeln, damit die generierten Datensätze als Basis zur Entwicklung analytischer KI-Modelle, bspw. Antibiotikakonzentration im Blut, geeignet sind.
Das ist wichtig, weil die Therapiefindung zur schnellen Gabe optimiert und die Sterblichkeit wie auch Schädigungen der erkrankten Person durch Nebenwirkungen oder Wechselwirkungen reduziert wird.
Klinik für Anästhesiologie, Intensivmedizin und Schmerztherapie
Aus der ehemaligen anästhesiologischen Dienstleistungsaufgabe am Operationstisch ist mit der Entwicklung der modernen operativen Medizin der Anästhesiologie und Intensivmedizin der verantwortungsvolle Auftrag in die Hände gelegt, Patienten und Patientinnen vor, während und nach operativen Eingriffen zu begleiten und deren Therapie zu unterstützen. Neben dem Aufgabengebiet der Ausschaltung von Schmerz und Bewusstsein im Rahmen von Operationen, besteht die heutige Anästhesiologie aus einer Vielzahl weiterer Aufgaben aus den Bereichen Intensivmedizin, Notfallmedizin, Schmerztherapie und der Behandlung des akuten Lungenversagen (ARDS). Als Einrichtung der Ruhr-Universität Bochum ist unsere Klinik zugleich Zentrum für die Aus- und Fortbildung von medizinischem und pflegerischem Personal und wissenschaftlich forschende Einheit.
Anästhesiologie, Intensivmedizin und Schmerztherapie (knappschaft-klinken.de)
Zentrum für Künstliche Intelligenz, Medizininformatik und Datenwissenschaften (ZKIMED)
Am 01.08.2022 wurde im Verbund der Knappschaft Kliniken das Zentrum für Künstliche Intelligenz, Medizininformatik und Datenwissenschaften (ZKIMED) gegründet. Angefangen als „Ein-Mann-Show“ ist das Zentrum bereits heute auf 16 hochqualifizierte Mitarbeitende mit 12 verschiedenen Fachdisziplinen angewachsen. Das ZKIMED setzt neue Goldstandards für die medizinische Spitzenversorgung mit modernster Informationstechnologie. Ziel der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung ist, die Gesundheitsversorgung effizienter, ressourcenschonender und menschenzentrierter auch im Sinne der Patientensicherheit zu gestalten. Um das zu erreichen, werden unterstützende, intelligente Systeme, die sowohl vertrauenswürdig als auch intuitiv nutzbar sind entwickelt. Mit Hilfe datenwissenschaftlicher Integrationen, Veredelungen mit grundlagenwissenschaftlichen Erkenntnissen und Anwendung verschiedener (Vor-)Stufen der Künstlichen Intelligenz inklusive deren Verknüpfung mit natürlicher, emotionaler und sozialer Intelligenz wird das Zentrum die medizinische Versorgungsqualität und maßgeschneiderte, menschenzentrierte Medizin zur Exzellenz führen.
Zentrum für perioperative Präzisionsmedizin (ZPM)
Mit dem Forschungszentrum für die perioperative Präzisionsmedizin sind kürzlich modernste Strukturen geschaffen worden, um die Puzzleteile des individuellen Funktionsmodells eines jeden Patienten systemmedizinisch zu analysieren. Mit dem perioperativen Fokus werden vornehmlich Phänomene untersucht, die vor, während und nach einem Eingriff stattfinden, ein weiterer Fokus ist die Sepsis. Neben der fortschrittlichen technologischen Infrastruktur zeichnet sich das Zentrum durch sein hochqualifiziertes Fachpersonal aus. Mehr als 25 Mitarbeitende arbeiten in fünf unterschiedlichen Sektionen daran, die neuesten medizinischen Erkenntnisse, modernste Technologien und individualisierte Versorgungsansätze zu kombinieren. Das Zentrum bietet den idealen Rahmen für dieses interdisziplinäre Team wissenschaftlicher und medizinischer Expertise.
Telefon: 0234 299 83060
E-Mail: ki-zentrum.bochum@knappschaft-klinken.de