Embedded-KI im Gesundheitswesen Künstliche Intelligenz, die zur Heilung beiträgt

KI wird nie den Menschen ersetzen. Das soll sie auch nicht. Aber sie verbessert die Behandlungsergebnisse und wirkt dem Personalengpass und menschlichen Fehlern entgegen. Sie verschafft den Behandelnden mehr Zeit für die Patienten. Medizinischen Geräte in Arztpraxen, Krankenhaus und Operationssaal wird Embedded-KI eine Intelligenz verleihen, damit sie mit dem Benutzer und Patienten auf funktionaler und kollaborativer Ebene interagieren. Natürlich ausgerichtet nach rechtlichen Vorgaben.

Sinnvolle Datenverknüpfung und -Analyse auf großen, applikativen Ressourcen mit entsprechend „großer“ KI schafft eine Menge an neuen Möglichkeiten. Sie minimiert menschliche Fehler und gibt behandelnden Ärzten und Schwestern tiefere und vollumfänglichere Einblicke in den Gesundheitszustand von Patienten. Durch die Datenanalysen mittels KI wird es in der Zukunft sogar möglich sein, die Eintrittswahrscheinlichkeit von bestimmten Krankheiten und Genesungsprozesse in einem noch höheren Ausmaß vorherzusagen.

Das alles braucht eine fundierte Datenbasis, die zentral (Server, Cloud, externe Digitalanbieter) gespeichert und ausgewertet wird und das wiederum führt zu vielen Hürden der Regulatorik und des Datenschutzes. Die Lösung heißt dezentrale KI, die tiefe Analysen schnell und selbstständig durchführt, ohne rohe Patientendaten auf Server oder gar im Netzwerk zu akkumulieren. Damit ist das Thema Datenschutz durch die lokale Autarkie bei Embedded-KI gelöst und die spezialisierte Auswertungstiefe noch besser.

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Warum Embedded-KI?

Als Embedded-KI werden Elektroniksysteme bezeichnet, in denen KI autark und lokal wirkt. KI ist nun im Device selbst praktizierbar ohne Einsatz sicherheitskritischen Cloudanbindung oder größeren, teureren Zentralelementen wie PCs oder lokalen Server-Workstations. Embedded-KI ermöglicht das, was die Medizintechnik seit Jahren als Herausforderung sah, aber aufgrund technischer Beschränkungen bis vor drei Jahren nicht realisieren konnte. Wesentliche Trendtreiber dieser Technologie sind ihre Kerneigenschaften: Embedded-KI ist sicher abgekapselt, ressourcensparend und kostengünstig im Sinne der nicht benötigten Netzwerkanbindung. Gleichzeitig fungiert sie in Echtzeit, liefert also Ergebnisse und Entscheidungen innerhalb von Millisekunden.

Die AITAD GmbH aus Offenburg im Schwarzwald beschäftigt sich seit dem Jahr 2018 mit Embedded-KI, der neuesten Entwicklungsstufe im Bereich der künstlichen Intelligenz, diese ist seit knapp drei Jahren dem reinen Forschungsstadium entwachsen. Diese Technologie unterscheidet sich elementar von den verbreiteteren Cloud- und Edge-Lösungen am Markt, was unter anderem dadurch deutlich wird, dass keine Netzwerkanbindung mehr notwendig ist und die Funktion der Anwendung auch im autarken Zustand gewährleistet ist. So können neue Funktionen in Medtech-Geräten implementiert, Prozesse in Medizingeräten optimiert oder die Ausfallsicherheit in medizinischen Produkten verbessert werden. Im Wesentlichen handelt es sich also um zentimetergroße Sensoren, auf denen die KI selbstständig wirkt. Dabei spielt es keine Rolle, ob es ein Kamerasensor, ein Vibrationssensor oder ein Lidar oder Spektrometer ist.

Einsatzgebiete

Die Bandbreite reicht von Personal Health über OP-Ausrüstung bis hin in die Patientenversorgung und -pflege. Embedded-KI in Medizin-Devices entlastet und unterstützt das Personal bei täglichen Aufgaben, verbessert den Umgang mit Patienten und ermöglicht verbesserte oder neuartige Hauptfunktionen, wie die genannte Programmanpassung je nach erkannter OP-Situation durch die Beleuchtung oder Haltung von Medizininstrumenten. Zudem kann es gefährliche Situationen beim Bedienen erkennen oder Vorschläge für Verbesserungen liefern.

Krankenbetten können beispielsweise durch Lidar- oder Drucksensoren die Lage des Patienten dokumentieren oder anhand seiner Gestik und Rufen das Krankenpersonal informieren. Ein anderes Beispiel ist ein Heimanwender-Atemgerät oder eine Prothese, die sich durch Sprache oder Nutzungsprofil (Bewegung, Atemfluss) an den Nutzer anpasst bzw. automatisch ihre Funktion ändert. Oder Schnarch-Therapiegeräte, die Anomalien bei Verrohrung durch redundante kalorimetrische Sensoren erkennen und auf Leck oder sich verändernde Atemintensität hinweisen.

Embedded-KI lässt sich selbst dafür einsetzen, um zuvor nicht erfassbare, irrationale beziehungsweise empirische Zustände, beispielsweise Gefühlszustände respektive Psyche anhand von Stimmlage und Sprachklang, besser einzuschätzen.

Auf der nächsten Seite: Drei Kernbereiche & wie ein Embedded-KI-fähiges Medizingerät entsteht. Und: Warum ein KI-Verbot mehr schadet als nützt.

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