Digitalisierung und Künstliche Intelligenz

Innovationen sollen künftig schneller bei den Menschen ankommen. Personalisierte Medizin und digitale Innovationen stehen dabei im Fokus. Datenanalysen sollen die Forschung voranbringen und die Versorgungspraxis verbessern.

Computerunterstützte Analyse der Lunge basierend auf CT-Bilddaten

Intelligente Programme analysieren medizinische Bilddaten sehr zuverlässig und unterstützen Ärztinnen und Ärzte bei der Diagnose und Therapieplanung.

DLR Projektträger / BMBF

Die Digitalisierung wird helfen, die Gesundheit der Menschen zu stärken, die Krankenversorgung zu verbessern und das medizinische Fachpersonal zu entlasten. Noch werden diese Möglichkeiten hierzulande zu wenig genutzt, doch zukünftig soll Deutschland in Europa zu einem Vorreiter bei der Einführung digitaler Innovationen in das Gesundheitssystem werden. Den Weg dahin zeigt die Bundesregierung in einer Roadmap für digitale Gesundheitsinnovationen auf.

Diese Entwicklung muss umsichtig gestaltet werden. Denn Gesundheitsdaten sind sensibel und besonders schützenswert. Datenschutz und Datensicherheit sind in der Medizin von herausragender Bedeutung. Das erfordert eine breit angelegte Diskussion über digitale Gesundheitsinnovationen: Akteure aus Forschung, Versorgung und Gesellschaft müssen sich auf ethische und rechtliche Standards einigen. Dieser offen geführte Diskurs muss wissenschaftlich begleitet werden.

Datenschätze nutzen, um Versorgung und Forschung zu verbessern

Routinemäßig im klinischen Alltag anfallende Versorgungsdaten sind ein großer Schatz für die Gesundheitsforschung: Die Verknüpfung von Datensätzen aus Forschung (zum Beispiel Biobanken, Gendatenbanken, Daten aus Studien) und Patientenversorgung kann Zusammenhänge aufdecken, etwa zwischen einzelnen Genen, Lebensstilen und Erkrankungen. Dadurch lassen sich neue patientenrelevante Erkenntnisse gewinnen.

Die vom BMBF geförderte Medizininformatik-Initiative ist das Herzstück der Forschung zur Digitalisierung im Gesundheitsbereich. In den nächsten Jahren sollen sich die deutschen Universitätskliniken und ihre Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft und Versorgung vernetzen. Ihr Ziel ist es, die Basis für eine standortübergreifende Vernetzung und Weiterverwendung medizinischer Daten zu legen, um die Versorgung von Patientinnen und Patienten zu verbessern.

Das BMBF unterstützt zudem die Entwicklung neuer Methoden, mit denen Forschende aus komplexen Datenwelten neue Erkenntnisse gewinnen können. Hierzu gehört etwa die Entwicklung innovativer rechnergestützter Methoden und bioinformatischer Analysewerkzeuge. In Berlin und in Dresden wurden dafür Big-Data-Zentren etabliert, die durch das Deutsche Netzwerk für Bioinformatik (de.NBI) komplementiert werden.

Elektronische Patientenakten

Von unmittelbarem und im Versorgungsalltag erlebbaren Nutzen für die Menschen sind elektronische Patientenakten. Für die Wissenschaft nutzbar gemacht, können sie zu einem Qualitätssprung in der Forschung führen und dabei helfen, die Entstehung von Krankheiten besser zu verstehen und innovative Präventions- und Behandlungskonzepte zu entwickeln.

Die elektronische Patientenakte enthält alle medizinisch relevanten Daten einer Person. Die Akte verknüpft die Informationen von Haus- und Facharztbesuchen sowie Klinikaufenthalten. Ärztinnen und Ärzte können dadurch an jeder Stelle des Gesundheitssystems das Gesamtbild einer Krankgeschichte überblicken. So können sie nicht nur Diagnosen schneller und präziser stellen, sondern auch Doppeluntersuchungen und unerwünschte Arzneimittelwirkungen besser vermeiden. Forschungskompatible Patientenakten ermöglichen es zudem der klinischen und biomedizinischen Forschung, aus routinemäßig erfassten Patientendaten neue Erkenntnisse über Erkrankungen und erfolgreiche Behandlungskonzepte zu gewinnen.

Die Bundesregierung wird gemeinsam mit Wissenschaft, Wirtschaft, Gesellschaft und allen Akteurinnen und Akteuren des Gesundheitssystems darauf hinarbeiten, dass bis 2025 forschungskompatible, elektronische Patientenakten an allen deutschen Universitätskliniken verfügbar sind. Eine wichtige Unterstützung dafür geben die auf die Versorgung zentrierten, einrichtungsübergreifenden elektronischen Patientenakten, für die die sichere Telematikinfrastruktur im Gesundheitswesen eine notwendige Voraussetzung darstellt. Patientennutzen steht dabei im Mittelpunkt und Datenschutz und Datensicherheit werden gewährleistet.

Künstliche Intelligenz in der Medizin

Wichtiger Treiber der digitalen Revolution ist die Künstliche Intelligenz (KI). Gesundheitsforschung und -versorgung gehören schon heute zu wichtigen Anwendungsfeldern. Besonders weit entwickelt ist KI etwa in der Auswertung medizinischer Bildaufnahmen. Hier verspricht das Feld der „Computational Photonics“, die Kombination moderner photonischer Verfahren mit schnellen und intelligenten Datenanalysen, bedeutende Innovationen für die Medizin. Die Einsatzmöglichkeiten von KI sind vielfältig:

  • Durch die Analyse mehrerer tausend Krankengeschichten können Computerprogramme beispielsweise lernen, Krankheits- und Therapieverläufe individuell vorherzusagen. Aus genetischen Analysen und Bilddaten können sie die Aggressivität eines Tumors berechnen und vorhersagen, ob eine Strahlen- oder Chemotherapie erfolgversprechender ist.
  • KI-Systeme werden auch Abläufe im Operationssaal optimieren. So können Operierende, die anspruchsvolle Eingriffe unter dem Mikroskop durchführen, per Sprach- oder Gestensteuerung Informationen anfordern, die dann im Okular des Operationsmikroskops erscheinen.
  • Intelligente Assistenzsysteme unterstützen Menschen mit eingeschränkter Mobilität – zum Beispiel nach einem Schlaganfall – bei der Bewegungstherapie bedarfsgerecht, d.h. so wenig wie möglich, aber so viel wie nötig („Assist-as-needed“). Dafür müssen sich die Systeme an den individuellen Fähigkeiten und Bedürfnissen der Menschen orientieren.

Solche Innovationen bergen auch für Unternehmen der Gesundheitswirtschaft große Potenziale. Über die Strategie „Künstliche Intelligenz“ wird die Bundesregierung diese Entwicklungen maßgeblich mitgestalten und dabei insbesondere den Transfer in die Gesundheitsversorgung und Pflege in den Blick nehmen.

Die experimentellen Methoden in der biomedizinischen Forschung haben in den vergangenen Jahren enorme Fortschritte erzielt. Zugleich wächst die Menge an elektronisch verfügbaren Daten in der Patientenversorgung und der klinischen Forschung rasant. Um all diese stark heterogenen Datensätze analysieren und interpretieren zu können, sind intelligente Algorithmen und Workflows nötig. Mit der Förderinitiative „Computational Life Sciences“ treibt das Bundesministerium für Bildung und Forschung die Entwicklung innovativer Analysewerkzeuge für die lebenswissenschaftliche Forschung voran. Einer der Schwerpunkte ist die Nutzung von Methoden der Künstlichen Intelligenz in der Biomedizin.

Digitalisierung in der Medizintechnik

Die Digitalisierung von Medizintechnik birgt viele neue Chancen und Möglichkeiten für Diagnose und Therapie, die Überwachung und Nachsorge von Patientinnen und Patienten sowie die Steuerung von medizinischen Abläufen. Chirurgische Instrumente werden beispielsweise durch Sensoren und Software zunehmend intelligenter: Skalpelle erkennen ihre Position im Körper und können den Operateur rechtzeitig warnen, bevor gesundes Gewebe gefährdet ist.

Durch die Telemedizin wird ärztliche Überwachung und Behandlung auch dann möglich, wenn Patientinnen und Patienten nicht im Krankenhaus und in der Praxis sind. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung hat im Fachprogramm Medizintechnik einen besonderen Schwerpunkt auf digitale medizintechnische Lösungen gelegt, die die Gesundheitsversorgung verbessern: Neue digitale medizinische Verfahren und Dienstleistungen sollen etabliert und optimiert werden. Dazu zählen digitale Therapien, digitale Therapieunterstützungssysteme und digitalisierte Versorgungsketten.

Die Vernetzung der mittelständisch geprägten Medizintechnikbranche mit der Informations- und Kommunikationstechnologie-Branche soll forciert werden, damit mehr innovative medizintechnische Lösungen für die digitale Gesundheitsversorgung entstehen können.