Künstliche Intelligenz macht personalisierte Schlaganfall-Therapie möglich

Allein in Deutschland erleiden jedes Jahr rund 270.000 Menschen einen Schlaganfall. Bei der Therapie-Wahl stehen Ärztinnen und Ärzte unter enormem Druck. Ein Computermodell soll sie unterstützen und passgenaue Entscheidungen ermöglichen.

Röntgenbilder vom Hirn

Nach einem Schlaganfall müssen Patientinnen und Patienten schnell behandelt werden. Jede Sekunde zählt. Hauptziel einer Therapie ist es, möglichst viel Hirngewebe zu retten. Die Ärztinnen und Ärzte versuchen das Blutgerinnsel, das den Schlaganfall verursacht hat, durch Blutverdünner oder den Einsatz eines Katheters zu lösen. Denn je länger Teile des Gehirns nicht ausreichend mit Blut und Nährstoffen versorgt werden, desto mehr Gewebe stirbt ab. Die Folgen können gravierend sein – sie reichen vom Verlust des Sprechvermögens bis hin zu Lähmungserscheinungen. Liegt der Schlaganfall jedoch mehr als sechs Stunden zurück, kommen dieses Therapiemaßnahmen nicht mehr zum Einsatz. Denn dann schätzen die Medizinerinnen und Mediziner die Risiken einer Behandlung höher ein als deren Nutzen. Dr. Dietmar Frey ist überzeugt, dass bei dieser rein zeitlich bestimmten Entscheidung individuelle Besonderheiten der Betroffenen nicht ausreichend berücksichtigt werden. Mit seinem Forschungsteam an der Charité – Universitätsmedizin Berlin hat der Neurochirurg ein auf Künstliche Intelligenz (KI) gestütztes Computermodell entwickelt, das Ärztinnen und Ärzte bei der Therapiewahl unterstützt und individuelle Faktoren stärker einbezieht.

„Die pauschalisierte Betrachtung enthält vielen Patientinnen und Patienten Therapieoptionen vor, die ihr Überleben sichern und ihre Lebensqualität entscheidend verbessern könnten“, erklärt Frey. So sei eine Therapie in bestimmten Fällen auch zwölf Stunden nach dem Schlaganfall noch sinnvoll, in anderen dagegen schon nach drei Stunden nicht mehr. Den Ärztinnen und Ärzten in der Rettungsstelle bleibt jedoch in der Regel wenig Zeit für eine komplexe Fallabwägung. Hier soll das neue Computermodell des Berliner Forschungsteams zum Einsatz kommen und die Recherchearbeit im Hintergrund übernehmen.

Computermodell mit Tausenden Fällen trainiert

Die Forscherinnen und Forscher haben bei ihrem Computertool auf maschinelles Lernen gesetzt. Das heißt, sie haben das Modell mit Krankheitsverläufen und klinischen Daten von Tausenden Schlaganfall-Patientinnen und -Patienten trainiert. Auf dieser Grundlage kann es nun in kürzester Zeit nach vergleichbaren Datensätzen suchen und Muster identifizieren, die eine mathematisch basierte Diagnose für jeden einzelnen Fall möglich machen.

In der Praxis könnte das künftig so aussehen: Direkt nach der Aufnahme im Krankenhaus werden alle relevanten klinischen Patientendaten wie Alter, Vorerkrankungen, Blutdruck und Laborwerte im Hintergrund vom Computermodell mit Hilfe der Vergleichsdatensätze analysiert. Derweil werden MRT- oder CT-Aufnahmen des Gehirns der Betroffenen gemacht und anschließend ebenfalls in die Computeranalyse einbezogen. Zwanzig Minuten später, wenn die Medizinerinnen und Mediziner ihre Therapieentscheidung treffen müssen, hat die KI die Informationen bereits ausgewertet. „Der Arzt erhält dann einen personalisierten Ergebnisreport, der die bestmögliche Behandlungsmethode für jeden einzelnen Patienten aufzeigt“, sagt Frey.

KI ersetzt nicht ärztliche Entscheidung

Derzeit entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gemeinsam mit einem Partner eine benutzerfreundliche Oberfläche für ihre Anwendung, die im Klinikalltag über Tablets laufen soll. Gefördert werden sie dabei vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm GO-Bio mit knapp 1,8 Millionen Euro. Für das kommende Jahr ist eine Ausgründung geplant. Dann soll sich das neue Softwaresystem auch in einer Vergleichsstudie bewähren. Das Computerprogramm soll zudem kontinuierlich weiter mit neuen Patientendaten trainiert und optimiert werden. Dem Neurochirurgen ist jedoch besonders wichtig zu betonen, dass der Computer nicht der neue „Dr. Data“ ist, der alles besser macht. „Wir können Ärztinnen und Ärzte nicht ersetzen, sondern ihnen lediglich bei der bestmöglichen Therapieentscheidung helfen“, so Frey.

Quelle: Newsletter „Aktuelle Ergebnisse der Gesundheitsforschung" Nr. 99