KI und Robotik So sieht die Medizin der Zukunft aus
Wie wird Künstliche Intelligenz die Medizin verändern? Gesundheit! wagt ein Experiment und lässt sich von ChatGPT und seinem Bildgenerator DALL.E eine Zukunftsvision erstellen. Vieles, was die KI als Zukunftsszenarien erkennt, wird zur Zeit in bayerischen Forschungslaboren und Kliniken erprobt: von intelligenten Robotern, über KI-Algorithmen in der Radiologie bis hin zum Einsatz von Künstlicher Intelligenz bei der Suche nach neuen Medikamenten und Therapien.
Wenn man ChatGPT nach der Zukunft der Medizin fragt, dreht sich vieles um KI. Gesundheit! lässt sich den OP-Saal der Zukunft von DALL.E generieren. Zu sehen: Intelligente Roboter, die eigenständig handeln und operieren. Reine Science Fiction?
Assistenzroboter im OP
Am Klinikum rechts der Isar in München wird an solchen intelligenten OP-Robotern geforscht. Im Operationssaal der Forschungsgruppe für minimal-invasive interdisziplinäre therapeutische Intervention (MITI) werden solche Systeme getestet. Also Maschinen, die nicht einfach wie frühere Roboter starr programmiert sind, sondern auf ihr Umfeld reagieren, lernen. Der Einsatz von Robotik im OP hat einen entscheidenden Vorteil.
"Die Qualität ist überall dort, wo Menschen am Werk sind, unterschiedlich. Die Maschine wird nicht müde, sie wird nicht unkonzentriert."
Prof Dr. med. Hubertus Feußner, Chirurg, Klinikum rechts der Isar, München
Assistenzroboter wie "Aurora" sollen eigenständig erkennen, was am OP-Tisch gebraucht wird, ins Lager fahren und OP-Material bringen. Lukas Bernhard, der wissenschaftliche Leiter von MITI, demonstriert die Gestensteuerung, durch die er mit AURORA kommuniziert. Mit erhobenem Zeigefinger gewinnt er die Aufmerksamkeit des Roboters. Dann bewegt er den Arm.
"Jetzt kann ich dem Roboter sagen, wo er das Material hinbringen soll, das zeige ich ihm einfach. Und dann bringt er mir das Material direkt zu meinem Zeigefinger hin."
Lukas Bernhard, wissenschaftlicher Leiter, Forschungsgruppe MITI, Klinikum rechts der Isar
Mit Robotern gegen den Personalmangel
Ein anderes Modell kann direkt am sterilen OP-Tisch assistieren. Früher wurden Roboter oft als Bedrohung für Arbeitsplätze gesehen. In Zeiten des Personalmangels hat sich die Debatte verändert.
"Heute ist das Argument tot, weil wir schlicht niemanden mehr haben. Kein Assistenzpersonal, zunehmend weniger junge Ärzte. Wir müssen das Problem irgendwie lösen."
Prof Dr. med. Hubertus Feußner, Chirurg, Klinikum rechts der Isar, München
KI-Roboter helfen bei Kontrolluntersuchungen
Ein anderes Forscherteam der TU München entwickelt am interdisziplinären Forschungslabor (IFL) KI-Roboter, die regelmäßige Kontrolluntersuchungen eigenständig durchführen können. Felix Dülmer ist Doktorand am IFL und lässt sich vor der Kamera von einem Ultraschallroboter untersuchen. Das Gerät hat gelernt, eigenständig die Aorta zu erkennen, und stellt das Gefäß ohne menschliche Einflussnahme dar. Professor Nassir Navab ist einer der führenden Experten auf dem Gebiet.
"Der Gedanke ist nicht, Ärzte zu ersetzen, sondern medizinische Versorgung für die gesamte Bevölkerung zugänglicher zu machen."
Prof. Dr. Nassir Navab, Lehrstuhl für Informatikanwendungen in der Medizin, TU München
In Zukunft könnten Patienten viel häufiger Check Up-Untersuchungen ohne langwierige Arztbesuche machen – und so Krankheiten früher erkennen.
"Dass nicht Patienten aus ländlichen Gebieten extra ins Krankenhaus in die Stadt fahren müssen, sondern dass wir uns einfach bei der Apotheke um die Ecke schnell auf die Liege legen. Dann wird ein Scan gemacht und wir analysieren diese Daten und übermitteln sie an den behandelnden Arzt."
Felix Dülmer, Informatiker, Interdisziplinäres Forschungslabor (IFL), TU München
KI in der Diagnostik
Gesundheit! will mehr wissen und lässt sich von ChatGPT auf die nächste Spur schicken: Neben KI-Robotern könnten KI-Algorithmen die Diagnostik revolutionieren.
Am Klinikum Großhadern zeigt uns Professor Clemens Cyran, wie KI heute schon die Radiologie verändert. CT-, Röntgen- und MRT-Bilder werden hier nicht nur von Menschen ausgewertet. Jedes Bild wird auch von KI-Algorithmen analysiert, um vom Knochenbruch bis zum Gehirntumor Befunde automatisch zu erkennen.
"Beim „24 Stunden, 7 Tage die Woche“-Betrieb um vier Uhr früh gibt Ihnen so ein Algorithmus einfach noch ein Stück weitere diagnostische Sicherheit."
Prof. Dr. med. Clemens Cyran, Radiologe, Klinikum Großhadern
Und die Algorithmen werden immer besser, auch wenn nach wie vor ein Mensch die endgültige Entscheidung treffen muss.
"Wir sehen über die Jahre, dass die Zahl der Algorithmen, die tatsächlich einen diagnostischen Mehrwert bieten, ständig zunimmt. Aber es lohnt sich, kritisch zu bleiben. Am Ende des Tages ist aus meiner Sicht auch noch nicht das letzte Wort gesprochen, wie wir das eigentlich wollen als Patienten. Wollen wir nur von der Maschine behandelt werden?"
Prof. Dr. med. Clemens Cyran, Radiologe, Klinikum Großhadern
Neue Chancen in der Medikamentenentwicklung
Wenn man ChatGPT fragt, könnte die größte Revolution durch KI in der Medizin an einer anderen Stelle liegen: und zwar in der Medikamenten-Entwicklung.
Am Fraunhofer Institut für Kognitive Systeme in München forscht das Team von Jeanette Lorenz an der Zukunft der Medizin. Die Expertin für Quantencomputing und Künstliche Intelligenz erklärt uns, dass bei der Suche nach neuen Wirkstoffen unzählige Millionen von Molekülen als mögliche Kandidaten in Frage kommen.
KI könnte helfen, die Nadel im Heuhaufen zu finden.
"Bei diesen vielen Molekülkandidaten muss man zuerst herausfinden, ob diese die Eigenschaften erfüllen, um dann für ein Medikament in Frage zu kommen. Das ist der Punkt, wo wir computergestützte Methoden einsetzen können."
PD Dr. habil. Jeanette Miriam Lorenz, Expertin für Quantencomputing und KI am Fraunhofer Institut für Kognitive Systeme, München
Bis ein Medikament zugelassen wird, muss es langjährige Studien durchlaufen. Wenn es möglich wäre, Wirkstoffe digital, an mit KI errechneten Modellen des Körpers zu testen, könnte das viel schneller gehen. Das ist aber noch Zukunftsmusik.
"Es ist eine Vision. Was schon jetzt gemacht wird, ist, sich Teilbereiche anzuschauen, das wird manchmal auch digital twin genannt."
PD Dr. habil. Jeanette Miriam Lorenz, Expertin für Quantencomputing und KI am Fraunhofer Institut für Kognitive Systeme, München
Digitial Twins – an solchen Organzwillingen arbeitet auch das Münchener Startup Ebenbuild. Mit einer digitalen Kopie von Patientenlungen sollen in Zukunft maßgeschneiderte Therapien möglich werden.
"Der Vorteil von Computermodellen, wie zum Beispiel diesem digitalen Zwilling der Lunge hier ist, dass man Konsequenzen konsequenzlos testen kann. Man kann sich überlegen, zunächst etwas an einem digitalen Patienten auszuprobieren, die Effekte zu sehen und dann auch gleich zu verbessern."
Dr. Ing. Kei Müller, CEO Ebenbuild, München
Manches ist heute schon möglich. Manches wird noch Jahre der Forschung benötigen, aber schon jetzt ist klar: Die Chancen, die die künstliche Intelligenz in der Medizin bietet, sind faszinierend.