Bessere Gesundheitsversorgung dank KI

Rund 1,8 Millionen Menschen in Deutschland leben mit einer Demenzerkrankung. Und ihre Zahl wird noch wachsen, so viel ist gewiss. Dafür sorgen der demografische Wandel und die steigende Lebenserwartung. Bislang wird zur Diagnose etwa die Magnetresonanztomografie (MRT) eingesetzt, doch das Verfahren hat seine Schwächen. Was wäre also, wenn eine sich abzeichnende Erkrankung kostengünstiger, niedrigschwelliger und nicht minder präzise vorhersagbar wäre, nämlich durch Sprachanalyse? „Sie eignet sich zur Früherkennung ebenso wie das MRT“, sagt Dr.-Ing Tanja Schultz, Professorin für Kognitive Systeme an der Universität Bremen. „Wir wollen möglichst früh bestimmen können, ob eine Person an Demenz erkranken wird. Dazu kombinieren wir beide Verfahren, MRT und Sprachanalyse. So können Therapien frühzeitig eingeleitet und vorhan-dene Fähigkeiten länger erhalten werden.“

„Alle Projekte zielen darauf ab, einen Mehrwert für  die Gesundheitsversorgung zu liefern.“

„Multimodale Datenfusion zur frühzeitigen Erkennung von Demenz“ lautet der Titel des Forschungsprojekts. Es ist eines von neun Vorhaben, die im Rahmen des AI Centers for Health Care gefördert werden. Alle Projekte haben mehrere Dinge gemeinsam: Sie bewegen sich an der Schnittstelle von KI und Gesundheitsforschung, sind unter Beteiligung von mindestens zwei Einrichtungen der U Bremen Research Alliance interdisziplinär aufgebaut und dienen der Förderung von Promovierenden.

„Alle Projekte zielen somit darauf ab, einen Mehrwert für die Gesundheitsversorgung zu liefern“, sagt Prof. Dr.-Ing. Horst Hahn, Direktor des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medizin MEVIS, der wie Prof. Dr.-Ing. Tanja Schultz für das Leitprojekt Künstliche Intelligenz der U Bremen Research Alliance spricht. Das Werkzeug dafür ist die KI, hier verstanden als eine Software, die eigenständig aus den ihr vorliegenden Daten lernt und in der Lage ist, Muster zu erkennen und Handlungsempfehlungen aus ihnen abzuleiten.

„Das medizinische Wissen wächst derart rasant, dass die einzelnen Ärztinnen oder Ärzte gar nicht mehr hinterherkommen“, erläutert Hahn. So sind inzwischen etwa 400 verschiedene Arten von Lungenkrebserkrankungen bekannt. Die KI hilft, die Unmengen an Daten zu sortieren und handhabbar zu machen, ihnen einen Sinn zu geben und somit die Diagnostik und die ärztliche Entscheidungsfindung zu unterstützen. Im besten Fall kann sie zur Prävention, zum Erkennen von Krankheiten, zur besseren Behandlung und zur Entlastung des medizinischen Personals beitragen. „Die Gesundheitsversorgung hat für derartige Lösungen einen immensen Bedarf“, betont Hahn.

Bremen hatte schon vor der Gründung des AI Centers for Health Care auf den Gebieten KI und Gesundheitsforschung viel zu bieten. „Eine der Stärken des Standortes ist die sehr ausgeprägte Forschungslandschaft um die Universität herum. Wir betreiben hier Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung mit ganz unterschiedlichen fachlichen Expertisen“, sagt Schultz. „Selbst international brauchen wir uns nicht zu verstecken.“ 

Diese interdisziplinäre Herangehensweise war für die Wissenschaftlerin 2015 einer der Gründe, um von Süddeutschland an die Weser zu wechseln. „An den Hochschulen, die ich kenne, wird Interdisziplinarität nirgendwo mit so viel Begeisterung und Elan gelebt wie in Bremen“, sagt sie. „Im Rahmen des Schwerpunktes ‚Minds, Media, Maschines‘ arbeiten Bremer Forscher:innen aus zahlreichen Disziplinen seit vielen Jahren zusammen. Dazu gehören neben einer breit gefächerten Informatik zum Beispiel die Ingenieurwissenschaften, die Human- und Gesundheitswissenschaften, die Medien- und Kommunikationswissenschaften, die Neurowissenschaften und die Psychologie. Das ist aus meiner Sicht ziemlich einzigartig“, betont Schultz. Was Bremen auszeichne, ergänzt Hahn, sei das kollegiale Miteinander und die Fähigkeit, aus begrenzten Mitteln viel zu machen: „In der Kategorie ‚Value for Euro‘ ist Bremen wahr-scheinlich Bundesspitze.“

„In der Kategorie ‚Value for Euro‘ ist Bremen wahrscheinlich Bundesspitze.“

Das 2021 gestartete AI Center for Health Care, das vom Bundesland Bremen mit rund sechs Millionen Euro gefördert wird, stärkt den Standort nochmals.

Derzeit sind sieben Einrichtungen der U Bremen Research Alliance an den Projekten des Centers beteiligt: Neben der Universität Bremen und dem Fraunhofer MEVIS sind dies das Leibniz-Institut für Präventionsforschung und Epidemiologie – BIPS, das  Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), das Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien – IWT, das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung – AWI sowie das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM.

An diesen Institutionen werden auch die zahlreichen Promovierenden betreut, für die durch die Förderung neue Stellen geschaffen worden sind. Die Wissenschaftler:innen, die zumeist aus der Informatik, der Physik oder den Ingenieurwissenschaften stammen, treffen sich regelmäßig zum Austausch. So kamen alle Beteiligten kürzlich zu einem zweitägigen Retreat zusammen. Dabei ging es nicht nur um wissenschaftliche Fragen, sondern auch um ganz praktische, für den Erfolg einer Promotion nicht unerhebliche Aspekte wie Selbstorganisation, Stärkung der Resilienz und den Umgang mit Rückschlägen. „Die Promovierenden sind nicht alleine mit ihrem Projekt, sie sind verzahnt“, erklärt Hahn. „Wir erreichen damit eines unserer Hauptziele: eine stärkere Vernetzung zwischen den Akteur:innen.“ An jedem Projekt arbeiten immer mindestens zwei Mitgliedsinstitutionen der U Bremen Research Alliance eng zusammen.

Die Vielfalt der Kompetenzen schlägt sich auch in den neun Forschungsvorhaben nieder. Bei ihnen geht es zum einen um Materialforschung, etwa die Entwicklung antibakterieller Oberflächen oder um neue Systeme für Operationssäle. Und zum anderen um den Erkenntnisgewinn aus Daten, zum Beispiel aus der NAKO-Gesundheitsstudie, bei der 200.000 Menschen bundesweit medizinisch untersucht wurden, davon 30.000 mit einen Ganzkörperbildgebungsverfahren. Von dieser Datensammlung profitiert auch das Projekt zur Früherkennung von Demenz.

„Die KI-Forschung in Bremen und mit ihr das AI Center  for Health Care sind ein Leuchtturm.“