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Digitale Helfer für die Medizin

Internet.- Das Forschungsprojekt Theseus hat sich über mehrere Jahre mit der Entwicklung hochkomplexer Internetdienste befasst, die verschiedenen Branchen – darunter Wirtschaft, Kultur, Statistik – den Arbeitsalltag erleichtern sollen. Die Anwendung "Medico" könnte zum Beispiel Radiologen helfen.

Von Jan Rähm | 18.02.2012

In den Jahren vor 2006 wuchs das Internet immer schneller und mit ihm die amerikanische Suchmaschine Google. In Europa machten sich Politiker, Wissenschaftler und Wirtschaft Gedanken, ob man der schon damals übermächtigen Suchmaschine etwas entgegen setzten sollte. Die Idee einer semantischen Suchmaschine war geboren. Deutschland und Frankreich wollten ursprünglich zusammenarbeiten um Google im Netz zu begegnen. Doch aus der Zusammenarbeit wurde nichts und bei Gründung des deutschen Forschungsprojekts Theseus stand die Suchmaschine schon nicht mehr auf der Agenda, berichtet Herbert Weber. Er leitete die Theseus-Begleitforschung.

"Ich glaube auf deutscher Seite insbesondere ist die Einsicht eingekehrt, dass es keinen Sinn macht, Google herauszufordern auf die Art und Weise, wie man damals gedacht hat es herausfordern zu können. Mit der ganzen wirtschaftspolitischen Zielstellung an das Thema heranzugehen, das hat man ziemlich schnell gemerkt, ist nicht realistisch und deshalb gab es sehr schnell eine Einkehr und dann sind also auch die semantischen Technologien sehr viel stärker betont worden."

Semantische Technologien sind Mechanismen, die vereinfacht gesagt, versuchen sollen, den Sinn hinter den Dingen zu ergründen. In Theseus sollten Techniken entwickelt werden, die es möglich machen, Sinn und Bedeutung von Wörten oder Bildern zu erfassen und zu verarbeiten. Sechs Anwendungsszenarien standen dabei im Mittelpunkt. In "Alexandria" sollte eine Wissensplattform im Internet entstehen, mit "Contentus" die Basis von multimedialen Bibliotheken. Mit "Ordo" wollten die Beteiligten Daten neu strukturieren und verknüpfen. "Processus" und "Texo" wiederum hatten mehr die Wirtschaft im Blick. Sie kümmerten sich um das Management von Geschäftsprozessen und den Handel von Diensten im Internet. "Medico" zu guter Letzt sollte die Arbeit von Medizinern erleichtern.

"Also mit Medico versuchen wir den Radiologiearbeitsplatz der Zukunft zu schaffen. Wir versuchen Applikationen intelligenter zu machen, indem wir Methoden des maschinellen Lernens und der semantischen Technologien verwenden, die kombinieren und geschickt den Arzt unterstützen, damit er dann entlastet wird von der Technik und sich wieder mehr dem Patienten zuwenden kann",

sagt Sascha Seifert, der für das Unternehmen Siemens an Medico arbeitet. Ziel des Projekts war es, Ärzte bei der Beurteilung von Röntgenaufnahmen zu unterstützen. Medico sollte die Bilder analysieren und dem Mediziner dann Vorschläge für die Diagnose unterbreiten. Dafür musste das System allerdings erst einmal lernen, wie gesunde und wie kranke Organe im Röntgen aussehen.

"Es ist so, dass wir zuerst versuchten die Anatomie zu lernen, also der Rechner kannte bisher ja die Anatomie noch gar nicht. Das heißt, das war der erste Schritt, erstmal gesunde Anatomie zu lernen und dann darauf ausgehend versuchen wir nun Pathologien zu finden. Also wir haben dann spezielle, wir nennen das Softwaredetektoren, die dann speziell auf einzelne Krankheitsbilder, auf zum Beispiel Tumore anschlagen, dann entwickelt. Und dann für jedes Krankheitsbild müssen eigene Detektoren gebaut werden, die dann speziell auf die Abweichung dann hin ausschlagen."

Dazu speisten die Forscher Medico mit hunderten Röntgenbildern, und das System lernte beinahe von selbst. So wie ein Kind aus einem Bilderbuch die ersten Dinge erlernt. Schnell kristallisierte sich jedoch heraus, dass nur Bilder zu wenig Anhaltspunkte für eine gute Diagnose liefern.

"So kam dann dazu, dass wir Texte hinzugenommen haben. Irgendwann haben wir noch Laborwerte hinzugenommen."

Die Daten aus Bildern, Texten und Laborwerten verwertet Medico nun und versuchte dann auf Basis spezieller Algorithmen Schlüsse zu ziehen. Die Ergebnisse kann der Arzt dann sichten und zur Festigung der eigenen These heranziehen. Wer jetzt allerdings denkt, das System könne irgendwann Ärzte ersetzen, der irrt, versucht Sascha Seifert hin und wieder geäußerte Ängste zu zerstreuen.

"Diese Angst könnte ja sein, dass man sagt, der Computer wird klüger als ich und ersetzt mich. Wir erklären denen, er soll sie eher entlasten und soll eher auch Fehler vermeiden lernen. Indem man halt noch ein zweites System hat, noch drüber schaut und vielleicht noch einen Hinweis gibt "Hast du wirklich alles angeschaut?", "Willst du nicht dort nochmal nachschauen?"

Noch ist es allerdings nicht soweit. Konkrete Anwendungen und fertige Programme fehlen noch. Aus den Erfahrungen in Medico und den gewonnenen Erkenntnissen und Verfahren werden jetzt nach Ende von Theseus Produkte für den klinischen Alltag entstehen. Genauso sieht es bei Ordo, Texo und Co aus: Die Grundlagen sind da, jetzt müssen die Anwendungen geschaffen werden. Henning Kagermann von der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften fasst zusammen.

"Das Eine ist, dass wir die semantischen Technologien, die wir hier entwickelt haben, wirklich nutzen müssen, um eine wirtschaftliche Basis für eine Web-basierte Dienstleistungsgesellschaft zu erstellen. Und da kommt es ja nicht nur auf Technologie und Forschung an, sondern es kommt auch darauf an, die Dinge kosteneffizient zu betreiben und möglichst so, dass insbesondere der deutsche Mittelstand und Start-Ups ohne Beschränkungen daran teilhaben können."