Smart Hospital: Chancen, Risiken und aktuelle Entwicklungen von Künstlicher Intelligenz im Gesundheitswesen

Die Implementierung Künstlicher Intelligenz (KI) in das Gesundheitswesen stellt eine bedeutsame technologische Innovation dar, die rasant voranschreitet und das Potenzial hat, das Gesundheitswesen grundlegend zu verändern. Insbesondere in der Prävention von Krankheiten eröffnet KI neue Möglichkeiten, um Risikofaktoren frühzeitig zu erkennen und geeignete Präventionsmaßnahmen entwickeln zu können. Auch bei der Entwicklung personalisierter Behandlungen und der Optimierung von Therapieverfahren bietet KI vielversprechende Möglichkeiten. Mit Hilfe moderner Datenanalyse-Techniken kann KI in großen Datenmengen spezifische Muster identifizieren, die für den Menschen äußerst schwer bzw. kaum zu erkennen sind. ^[1]

Doch was genau ist KI und wie trägt sie zum Gesundheitswesen bei? Welche Chancen und Risiken ergeben sich daraus? Dieser Beitrag beantwortet jene Fragen und gibt einen Überblick über den aktuellen Forschungsstand sowie zukünftige Potenziale.

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Definition

Künstliche Intelligenz (KI), auch artifizielle Intelligenz (AI) genannt, beschreibt Computerprogramme und Maschinen, die fähig sind, Aufgaben auszuführen, die üblicherweise menschliche Intelligenz erfordern würden. So werden das logische Denkvermögen, das Lernen, das Planen, das Erkennen von Mustern und das Treffen von Entscheidungen auf Grundlage komplexer Datensysteme imitiert. Vereinfacht lässt sich sagen, dass es technischen Systemen unter Einsatz von KI möglich ist, ihre Umwelt wahrzunehmen, mit dem Wahrgenommenen umzugehen und Probleme zu lösen, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Dabei arbeiten KI-Systeme autonom, d.h. sie analysieren die Folgen vorausgegangener Aktionen und passen ihr Handeln an. ^[2]

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Einsatzfelder der KI im Gesundheitswesen

Künstliche Intelligenz wird bereits in diversen Bereichen des Gesundheitswesens erfolgreich eingesetzt. Die nachfolgend aufgeführten Sektoren stellen nur einige Beispiele für den Einsatz von KI im Bereich der Medizin dar. Die KI-Technologie entwickelt sich kontinuierlich weiter, sodass zukünftig noch zahlreiche weitere Anwendungen zu erwarten sind. ^[3]

• Diagnostik und Bildanalyse

Die medizinische Bildanalyse aus dem Bereich der Radiologie stellt ein relevantes Einsatzgebt der KI dar. Mittels komplexer Algorithmen können Röntgenbilder sowie MRT- und CT-Scans derart präzise ausgewertet werden, dass selbst kleinste, für das menschliche Auge nicht sichtbare Auffälligkeiten, in Sekundenschnelle erkannt werden. Krankheitsbilder wie Krebs können dadurch frühzeitig diagnostiziert werden, was die Überlebens- bzw. Heilungschancen der Patient*innen erhöht. KI-basierte Diagnosesysteme finden bereits weltweit Anwendung, unterstützen Mediziner*innen bei der Entscheidungsfindung, steigern die Qualität sowie Effizienz medizinischer Diagnosen und tragen damit zur Reduzierung des Arbeitsaufwandes bei. ^[4] Das Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSKCC) in New York City, USA sowie das Universitätsklinikum Essen, Deutschland stehen an der Spitze der KI-gestützten Bildanalyse und Krebsforschung. ^[5]

• Personalisierte Medizin und Medikamentenentwicklung

Unter Einbeziehung der KI zeigt sich auch die Entwicklung von Arzneimitteln als bahnbrechend. Mittels Analysen großer Datenmengen lassen sich erfolgsversprechende Wirkstoffkandidaten rapide identifizieren, was die Entwicklung neuer Medikamente immens dynamisiert. Darüber hinaus können mittels KI potenzielle Nebenwirkungen ermittelt werden, ferner lassen sich Rückschlüsse hinsichtlich der Dosierung ziehen. Das in diesem Bereich führende britische Unternehmen Insilico Medicine für Biotechnologie nutzt KI, um biologische Daten zu analysieren und neue Medikamente für seltene Erkrankungen zu entwickeln. Dies führt nicht nur zu schnelleren Zulassungen, sondern senkt auch die Forschungs- und Entwicklungskosten. ^[6]

• Prävention von Krankheiten

Ein weiteres vielversprechendes Anwendungsfeld stellt die (personalisierte) Krankheitsprävention dar. Die Gesundheitsdaten von Patient*innen lassen sich mit Hilfe von KI-Algorithmen so analysieren, dass individuelle Parameter, sog. Biomarker, die über eine prognostische und diagnostische Aussagekraft für bestimmte Erkrankungen wie beispielsweise Diabetes verfügen, identifiziert werden können. Hierdurch wird eine frühzeitige Intervention, z.B. in Form von medizinischen Vorsorgeuntersuchungen oder einer personalisierten Ernährungsempfehlung, ermöglicht. Im Bereich der kardiovaskulären Medizin finden KI-basierte Systeme bereits Anwendung, um Risikopatient*innen zu identifizieren und geeignete risikoadaptierte Früherkennungsmaßnahmen effektiv einzuleiten. ^[7]

• Effizienzsteigerung im Krankenhausbetrieb

Neben der medizinischen Anwendung trägt KI auch zur Optimierung administrativer Prozesse in Klinikbetrieben bei. So ist es KI-basierten Systemen möglich, die Ressourcenplanung sowie die Patientenaufnahme und Terminorganisation effizienter zu gestalten, was kürzere Wartezeiten, eine Arbeitsentlastung des Personals und damit eine Kostenreduktion zur Folge hat. Auch bei anfallenden Verwaltungsaufgaben wie beispielweise der Erstellung von Patientenabrechnungen kann durch den Einsatz geeigneter KI-Tools wertvolle Zeit eingespart werden, ferner wird das Risiko für fehlerhafte Abrechnungen gesenkt. Darüber hinaus stellt eine effiziente Personaleinsatzplanung einen zentralen Faktor da, um den Fachkräftemangel im Gesundheitswesen zu bewältigen. KI-Systeme können den Einsatz von Personal dahingehend planen, dass Engpässe vermieden werden. Dabei ist es möglich, spezifische Faktoren wie z.B. Qualifikationen, Verfügbarkeit und gesetzliche Vorgaben in die Schichtpläne zu integrieren, um den Bedürfnissen der Mitarbeitenden und Patient*innen gerecht zu werden. ^[8]

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Chancen und Risiken

• Datenschutz und Ethik

Trotz der zahlreichen Vorteile, die mit dem Implementieren von Künstlicher Intelligenz in das Gesundheitswesen einhergehen, gibt es erhebliche Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes. Der Einsatz von KI bedarf großer Datenmengen wie bspw. Patientendaten, um leistungsfähig zu sein. Somit bedarf es klarer Regelungen hinsichtlich des Schutzes privater und sensibler (Gesundheits-) Informationen sowie der Sicherstellung einer ethischen Datennutzung. Der Europäische Gesundheitsdatenraum (EHDS) kann in diesem Zusammenhang herangezogen werden, um Datenschutzstandards zu verbessern, z.B. mittels spezifischer Verschlüsselungstechnologien, und Forschung zu betreiben, um Innovationen zu ermöglichen. ^[9]

• Technik und Regulation

Obgleich KI-Technologien im Gesundheitswesen ein großes Potenzial aufweisen, sind sie noch nicht vollumfänglich implementiert. So ging aus einer Online-Umfrage der Ärzteschaft in Deutschland (2024) Folgendes hervor: 16% der KI-Technologien werden derzeit für administrative Aufgaben eingesetzt, während 14% für die Terminplanung und 12% für die Pflege der elektronischen Patientenakte Anwendung finden. Demgegenüber kommen 13% der KI-Technologien für die Diagnose von Krankheiten zum Einsatz und lediglich 4% für die Patientenbehandlung. Gründe hierfür sind zum einen eine unzureichende technische Ausstattung in Kliniken, zum anderen regulatorische Unsicherheiten. Daher fordern Fachleute eine bessere digitale Infrastruktur sowie transparente gesetzliche Rahmenbedingungen für den Einsatz von KI-Technologien im Gesundheitswesen. ^[10]

• Akzeptanz und Vertrauen

Eine Vielzahl von Menschen steht der neuen KI-Technologie noch skeptisch gegenüber, insbesondere im Zusammenhang mit automatisierten Diagnosen und Therapieentscheidungen. Daher ist es umso wichtiger, dass KI-Systeme transparent gestaltet werden- nur so können Mediziner*innen, aber auch Patient*innen verstehen, wie und warum die Algorithmen ihre Entscheidungen treffen. Darüber hinaus wird die Kombination aus Künstlicher Intelligenz und menschlicher Fachexpertise als diejenige Variante erachtet, die die bestmögliche Patientenversorgung ermöglicht. ^[11]

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Fazit und Ausblick

„ […] Bislang standen wir immer vor einem Zielkonflikt: entweder die Versorgungsqualität zu verbessern oder die Kosten für die Versicherten zu senken. KI macht beides zugleich möglich. Davon werden Patienten enorm profitieren. “ ^[12]

Die Entwicklung von Künstlicher Intelligenz im Gesundheitswesen schreitet rasant voran- Zukünftig könnten noch präzisere Diagnoseverfahren, maßgeschneiderte Therapien und vollständig automatisierte Krankenhausabläufe Realität werden. Die heutige Forschung fokussiert sich auf die Optimierung der KI-Algorithmen, um diese besser an die Bedürfnisse jedes einzelnen Patienten anpassen zu können. Gleichzeitig ist es essenziell, ethische, rechtliche sowie technische Herausforderungen zu berücksichtigen und zu bewältigen. Ein Ansatz, der Datenschutz, Transparenz und die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine in den Fokus rückt, könnte den Weg zu einer zukunftsfähigen Gesundheitsversorgung ebnen. KI hat das Potenzial, die Medizin grundlegend zu revolutionieren- vorausgesetzt, sie wird verantwortungsvoll und nachhaltig eingesetzt. ^[13]

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