KI in der Medizintechnik

Die Vorhersage zukünftiger Ereignisse befähigt Ärztinnen und Ärzte sowie Patientinnen und Patienten schneller zu handeln und dadurch die Behandlung zu verbessern, denn bereits ein Zeitvorsprung von wenigen Stunden kann in der Medizin entscheidend sein. ​

Die Zukunft eines Patienten mit Hilfe von KI vorherzusagen ist möglich, erfordert jedoch äußerste Präzision in der KI-Entwicklung. Nicht angemessen berücksichtigte mathematische oder implizite Annahmen während des KI-Design-Prozesses können zu Funktionsfehlern führen, welche im komplexen und hochsensiblen Gesundheitsumfeld schwerwiegende Folgen haben können.​

Deshalb bieten wir Lösungen für die Entwicklung und Validierung von KI-Systemen: Wir entwickeln zuverlässige und vertrauenswürdige KI-Systeme, welche die Herausforderungen der realen Welt bewältigen können, z.B. fehlende Daten, seltene Krankheitsfälle, unbekannten Szenarien (»out of distribution«), Unsicherheit und Bias. Wir stellen sicher, dass Ihre KI-Systeme solide gebaut werden.

Beispiele hierfür sind:

• Vorhersage unerwünschter Ereignisse oder Komplikationen vor der Entlassung der Patienten aus dem Krankenhaus​
• Entdeckung von zeitlichen Mustern, die vor unerwünschten Ereignissen auftreten​
• Erkennung von Anomalien in einer Sequenz von Beobachtungen
• Diagnose von Krankheiten vor Symptomeintritt​
• Vorhersage der Ergebnisse von teuren/seltenen diagnostischen Tests aus klinischen Routinedaten​
• Diagnose von seltenen Krankheiten​
• Vorhersage des Genesungsverlaufs von Patientinnen und Patienten​
• Vorhersage der Reaktion der Patientinnen und Patienten auf ausgewählte Medikamente
• Vorhersage des zukünftigen Ressourcenverbrauchs anhand historischer Daten​
• Vorhersage der zukünftig benötigten Ressourcen in Kliniken​
• Vorhersage der verbleibenden Zeit bis zum Ausfall von medizinischen Geräten​

KI muss den Fachkräften im Gesundheitswesen unbedingt konkrete und umsetzbare Erkenntnisse liefern, um die Patientenbetreuung durch alle Phasen der Erkrankung effektiv zu optimieren. Beispiele für solche Maßnahmen sind die Empfehlung von chirurgischen Eingriffen und Änderungen in der Medikation oder das Aufzeigen von Folgeschritten, um das zukünftige Ergebnis des Patienten zu verbessern. ​

Obwohl Zukunftsvorhersagen mit Hilfe von KI vielversprechend sind, sollten Vorhersagemodelle nicht unmittelbar dazu verwendet werden, konkrete Entscheidungen zu empfehlen. Herkömmliche prädiktive KI-Systeme beruhen auf der Identifizierung von Zusammenhängen zwischen Patientendaten, z.B. Symptomen und Behandlungen, und dem Endergebnis. Die meisten dieser Methoden verfügen jedoch nicht über explizit eingebaute Mechanismen zur Erkennung der Ursache-Wirkungs-Beziehungen, die für eine wirksame Entscheidungsunterstützung erforderlich sind.​

Unsere hochmodernen Methoden zur kausalen Inferenz sind speziell auf Ihre klinischen Anwendungsfälle zugeschnittenen und ermöglichen eine umfassende Bewertung von medizinischen Maßnahmen auf der Grundlage verschiedener Behandlungsentscheidungen und deren Auswirkungen auf die Gesundheit der Patientinnen und Patienten. Unsere Methoden können alle Ihre klinischen »Was-wäre-wenn«-Fragen beantworten, indem sie vorhandene retrospektive Patientendaten verwenden:​

• Verbessert sich der Gesundheitszustand meines Patienten durch den Wechsel auf ein neues Behandlungsprotokoll?​
• Welche Behandlungsoption ist am besten für meine Patienten geeignet?
• Ist es besser, bestimmten Patientinnen und Patienten Medikament A oder B zu verschreiben?​
• Welche Maßnahmen sollte ich ergreifen, um einen langfristig stabilen Gesundheitszustand meines Patienten sicherzustellen?​
• Wie hoch ist das Komplikationsrisiko, wenn ich die Behandlung für meine Patienten umstelle?​
• Wie haben sich vergangene Behandlungen X auf den Gesundheitszustand meiner Patientinnen und Patienten ausgewirkt? ​
• Kann ich die Wechselwirkung zwischen dem Körper des Patienten und der gegebenen Behandlung verstehen?​

KI-Systeme im Gesundheitswesen müssen vertrauenswürdig sein! Doch was genau sind die Dimensionen der Vertrauenswürdigkeit und wie können wir sie quantitativ messen?​
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Trotz der vielversprechenden Ergebnisse bei der Entwicklung von KI-Systemen gibt es eine signifikante Diskrepanz zwischen wissenschaftlichen Projekten und deren praktischer Leistung. Dazu gehören versteckte mathematische Annahmen in den KI-Modellen, unzureichende Tests, ungenaue Behauptungen über die Fähigkeiten von KI oder eine mangelnde Verallgemeinerbarkeit auf neue, unbekannte Szenarien (»out of distribution«). ​
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Wir bieten eine umfangreiche Bibliothek an Validierungstools, die Sie in einer gründlichen Bewertung der Vertrauenswürdigkeit Ihrer KI-Systeme unterstützen können. Wir bieten auch CE/FDA-zertifizierte Optionen an, um sicherzustellen, dass unsere Tools den höchsten Qualitätsstandards entsprechen. Unsere Tools können verschiedene Aspekte bewerten, darunter die Verallgemeinerbarkeit, Zuverlässigkeit, Robustheit, Unsicherheit, Bias des KI-Systems oder das Verhalten in unbekannten Szenarien. Mit unserer Hilfe können Sie den Funktionsumfang quantifizieren, den Ihr KI-System sicher abdecken kann. Wir können helfen, Antworten auf Ihre Fragen zu finden:​

• Was sind die Schwächen meines KI-Systems?​
• In welchen Szenarien würde mein KI-System versagen?​
• Wie viele Tests sind erforderlich, um sicherzustellen, dass mein Algorithmus über den gesamten Definitionsbereich hinweg kontinuierlich funktioniert und nicht nur an einigen Stellen?​
• Ist mein KI-System robust und zuverlässig?​
• Wie kann ich viele realistische Datensätze generieren, um die Verallgemeinerbarkeit meines KI-Algorithmus zu testen?​
• Wie kann ich die Fairness meines KI-Algorithmus bewerten?​
• Welche potenziellen Auswirkungen haben fehlende Werte in meinen Trainingsdaten auf mein KI-System?​
• Welche Schritte kann ich unternehmen, um die Qualität meiner Trainingsdaten zu verbessern, bevor sie im KI-System verwendet werden?​
• Wo liegt der Funktionsumfang, den mein KI-System sicher abdecken kann?​
• Wie soll ich mit dem Ergebnis meines KI-Systems auf unbekannte Szenarien umgehen, um sicherzustellen, dass die bestmöglichen Ergebnisse erzielt werden?​

Wir bieten verschiedene Optionen, um die Entwicklung Ihrer KI-Projekte zu beschleunigen:​

• Ideation-Workshops: Wir bieten personalisierte, maßgeschneiderte Workshops an, um Ihr KI-basiertes Geschäftsmodell zu entwickeln, Machbarkeitsstudien durchzuführen, die neuesten KI-Lösungen für Ihren spezifischen Anwendungsfall zu erkunden, Risiken zu bewerten, Anforderungen zu spezifizieren und Ihre nächsten Entwicklungsschritte zu priorisieren.​
• Rapid Prototyping: Wir bieten Zugang zu einer umfangreichen Sammlung von bereits entwickelten, dem Stand der Technik entsprechenden KI-Modellen und ermöglichen so die zügige Entwicklung Ihres ersten Prototyps.​
• R&D: Unsere Dienstleistungen gehen über das Prototyping hinaus und bieten umfassende Gesamtlösungen. Sie wollen ein vollwertiges, über den Stand der Technik hinausgehendes KI-System entwickeln, dessen Vertrauenswürdigkeit validieren, eine Zertifizierung erhalten und die erforderliche technische Dokumentation für die CE/FDA-Zulassung vorbereiten möchten? Wir können Sie dabei unterstützen! Unser exzellentes Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern hilft Ihnen dabei, Ihre Forschungs- und Entwicklungsziele mit höchster Effizienz, Qualität und Geschwindigkeit zu verwirklichen.​
• Validierung der Verlässlichkeit: Wenn Sie bereits eine eigene KI-Lösung entwickelt haben und eine zweite Expertenmeinung zur Bewertung der Leistungen und Zuverlässigkeit einholen möchten, bieten wir Ihnen Zugang zu unserer intern entwickelten Testreihe, die auch CE/FDA-konforme Tests umfasst.​