Bilder von Plaques und Wunden auswerten Die Würzburger Universitäts-Hautklinik forscht daran, wie KI bei der Diagnostik und Verlaufsdokumentation von chronischen Hauterkrankungen helfen kann. In klinikum & wir 1/2024 wurde in diesem Zusammenhang bereits das Verbundprojekt HybridVITA vorgestellt. Hierbei haben Patientinnen und Patienten mit Schuppenflechte (Psoriasis) unter anderem die Möglichkeit, ihre Erkrankung regelmäßig über eine neu entwickelte App zu dokumentieren, indem sie die Psoriasis-Plaques foto­grafieren und hochladen. Eine KI wertet die Bilder aus und quantifiziert die Durchblutung und Beschaffenheit der Hautveränderungen. „So können die Behandelnden bei einer Verschlechterung schnell die notwendigen Therapien einleiten“, schildert Prof. Dr. Astrid Schmieder. Die Psoriasis-Expertin des UKW ist einer der Köpfe hinter HybridVITA. Das innovative System wird seit Februar dieses Jahres an den Haut­kliniken der Universitätsmedizin Mannheim und des UKW in einer Machbarkeitsstudie erprobt. In Teilen ähnlich strukturiert ist die derzeit an der Hautklinik des UKW zudem durchgeführte WUNDERKINT-Studie. Hier werden von chronischen Wunden betroffene Probandinnen und Probanden mit einer App ausgestattet, um mit dieser eine regelmäßige Wunddokumentation durchzuführen. Anhand von Fotos erfolgt eine KI-unter­stützte Erkennung, Segmentierung und Evaluation der Wunde hinsichtlich Größe und Rötung. „Die Patientinnen und Patienten erhalten eine Rückmeldung bezüglich des aktuellen Wundstatus. Bei einer Verschlechterung werden die Behandelnden automatisch informiert“, umreißt Prof. Schmieder. Eine besondere Herausforderung stellt dabei nach ihren Worten die Bildaufnahme in einer unkontrollierten Heim­umgebung mit unterschiedlichen Nutzer-Endgeräten dar. Daher werde auch eine adäquate Vorverarbeitung der Bilder für deren Verwendbarkeit in Kombination mit KI-Modellen entwickelt.

KI-basierte Darmkrebsfrüherkennung Bei der Darmkrebsvorsoge mittels Dickdarmspiegelung werden durch die Untersuchenden Krebsvorstufen erkannt und können in der gleichen Sitzung entfernt werden. In diesem Bereich forscht Prof. Dr. Alexander Hann von der Medizinischen Klinik II des UKW mit seiner Arbeitsgruppe „Interventionelle und Experimentelle Endoskopie (InExEn)“ an der Unterstützung der Ärztinnen und Ärzte durch den Einsatz von in Echtzeit arbeitenden KI-Sys­temen. „Diese Systeme beurteilen im Rahmen von klinischen Studien das Endoskopiebild und heben Krebsvorstufen mittels farbiger Boxen hervor“, beschreibt Hann, der eine Professur für digitale Transformation in der Gastro­enterologie inne hat. Das aus Fach­leuten aus Medizin, Informatik und Ingenieurswissenschaften gebildete InExEn-Team macht sich dabei zu Nutze, dass KIs insbesondere Bilder sehr rasch verarbeiten und interpre­tieren können. Mittlerweile wurde ein solches, von der Arbeitsgruppe ent­wickeltes System in einer randomisierten, multizentrischen Studie getestet und die KI im Anschluss für die Wissenschaft und den Einsatz in klinischen Studien frei zur Verfügung gestellt. Hilfe bei der Qualitätssicherung In einem weiteren Forschungsprojekt konnte die InExEn-AG zeigen, dass KI die Ärzteschaft auch bei der Qualitätssicherung und Dokumentationen entlasten kann. Sie kreierten ein System, das bei der Dickdarmspiegelung im Hintergrund automatisch wesentliche Merkmale der Untersuchung dokumentiert. „Wir konnten nachweisen, dass damit Qualitätsparameter genauer bestimmt werden konnten, als von den Untersuchenden in den partizipierenden Studien-Zentren“, berichtet Prof. Hann. Ein weiterer Vorteil ist es nach seinen Worten, dass die Künstliche Intelligenz in der Lage ist, durch ihre in Echtzeit stattfindende Dokumentation bereits Teile des medizinischen Berichts zu schreiben und somit den Mitarbeitenden wertvolle Zeit für den Patientenkontakt verschafft.

Das KI-System markiert die bei einer Dickdarmspiegelung von ihm selbsttätig erkannten, potenziellen Krebsvorstufen für die Untersucherin oder den Unter­sucher mit einer farbigen Umrandung.

Arbeitsgruppe Medizininformatik und KI-Methoden Die von Prof. Dr. Rüdiger Pryss geleitete Arbeitsgruppe Medizininformatik des Instituts für Klinische Epidemiologie und Biometrie der Uni Würzburg und des Instituts für Medizinische Datenwissenschaften des UKW nutzt KI unter anderem für die Identifikation versteckter Patientengruppen, das Erkennen der Rückkehr von Probanden nach vorübergehendem Verlassen einer digitalen Smartphone-Anwendung oder die Abbildung klinischer Tests via Smartphone. „Die Nutzung von Patient-reported Outcomes und Methoden wie Maschinellem Lernen oder Process Mining sind für uns zentrale Werkzeuge, um aus Alltagsdaten neue Erkenntnisse zu gewinnen“, unterstreicht Prof. Pryss. Die AG erforscht nach seinen Worten zudem Methoden für Just-in-time-­Interventionen. Hierbei werden KI-­Modelle darauf trainiert, aus Studiendaten maßgeschneiderte Maßnahmen abzuleiten. Beispielsweise können Krebspatientinnen und -patienten per Smartphone überwacht werden: Erkennt das Programm Stimmungstiefs, werden sofort Interventionen angeboten. Die KI lernt aus den Interventions-ergeb­nissen, passt zukünftige Maßnahmen individuell an und optimiert so konti­nuierlich die Patientenbetreuung. KI in der Lehre eit 2023 bietet die Medizinische Fakultät der Uni Würzburg für das 6. Semester einen Kurs zur Digitalisierung in der Medizin an. In Vorlesungen und Seminaren vermitteln Dozierende aus Medizin und Informatik grundlegende Informationen zur Digitalisierung – auch zur Künstlichen Intelligenz. Viele Lehrstühle der Medizin- und Informatikfakultät lehren hier ihre erforschten und praktizierten KI-Themen. Geleitet wird der Kurs von der Arbeitsgruppe Medizininformatik. Zudem unterstützt Prof. Dr. Sarah König die Veranstaltung aktiv. Die Studiendekanin war mit ihrem Team maßgeblich an deren Etablierung beteiligt. „In den ersten zwei Semestern seit der Einführung bekamen wir sehr viel positive Resonanz, so dass wir überzeugt sind, dass es uns auf diesem Weg gelingt, KI-Themen bereits in der medizinische Ausbildung zu positionieren“, kommentiert Prof. Pryss.