Die Digitalisierung im Gesundheitswesen birgt große Chancen für Forschende, Versorgende und Betroffene. Sie eröffnet der Krebsforschung neue Möglichkeiten und durch sie gelangen neue wissenschaftliche Erkenntnisse schneller in den Klinikalltag.

Zu den Handlungsfeldern der Dekade gegen Krebs gehört es, die Krebsforschung auszubauen und deren Erkenntnisse in der Versorgung aktiv umzusetzen. Für beides braucht es Daten und innovative digitale Technologien. Die Dekade wird sich zusammen mit ihren Partnern aus der industriellen Gesundheitswirtschaft dafür einsetzen, Deutschland an die Spitze von datengetriebenen Innovationen für die Versorgungsforschung und von Gesundheitsleistungen in der Onkologie zu bringen.

Digitalisierung zum Nutzen des Einzelnen

Ab 2021 können Patientinnen und Patienten ihre medizinischen Daten freiwillig in der elektronischen Patientenakte (ePA) ablegen lassen. Vorteil: Alle behandelnden Ärztinnen und Ärzte (Haus-, Fach- und Klinikarzt) sowie weitere an der Versorgung Beteiligte (Apotheker, Psychotherapeuten) können darauf Zugriff erhalten. So wird ein Gesamtblick auf die Krankengeschichte möglich, Doppeluntersuchungen werden vermieden und alle relevanten Informationen vorgehalten, ohne dass der Betroffene sie sammeln und von Arzt zu Arzt tragen muss.

Bereitstellen von Patientendaten zum gesellschaftlichen Nutzen

Die Hightech-Strategie der Bundesregierung sieht vor, dass bis zum Jahr 2025 an allen Universitätskliniken forschungskompatible elektronische Patientenakten verfügbar sind. Patientinnen und Patienten können einwilligen, dass Forschende ihre dort gespeicherten Daten auch für die medizinische Forschung nutzen dürfen.

Im Rahmen der Medizininformatik-Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) finden hierfür bereits grundlegende Harmonisierungsarbeiten statt. Damit wird sichergestellt, dass die Daten so erfasst werden, dass sie später auch digitalisiert ausgewertet werden können. Auch die Erarbeitung von Richtlinien zu Datenschutz und -Sicherheit sind Grundpfeiler der Initiative.

Mit dem neuen Fördermodul „Digitale FortschrittsHubs Gesundheit“ der Medizininformatik-Initiative werden – zunächst pilothaft – auch medizinische Daten aus der ambulanten Versorgung in der Hausarztpraxis über den stationären Aufenthalt im örtlichen Krankenhaus bis zur Versorgung in Rehabilitations- und Pflegeeinrichtungen erfasst und mit den Daten der Unikliniken vernetzt. Vier Hubs widmen sich der Krebsmedizin und adressieren Ziele der Nationalen Dekade gegen Krebs.

Auswertung durch künstliche Intelligenz

Ein wichtiger Treiber der digitalen Revolution ist die künstliche Intelligenz (KI), also die Analyse von Daten mithilfe lernfähiger Computerprogramme. Solche Programme verfügen über Algorithmen, die in großen Datenmengen („big data“) Zusammenhänge erkennen können. Sie werten diese mit höherer Genauigkeit aus, als es für Menschen je möglich wäre.

Sowohl die Digitalisierung als auch der Einsatz von KI in der Gesundheitsforschung und -versorgung haben für das BMBF einen hohen Stellenwert. Im Rahmenprogramm Gesundheitsforschung ist daher die Digitalisierung als Leitlinie verankert.

Nach einer aktuellen Online-Umfrage herrscht eine breite Akzeptanz für den Einsatz von künstlicher Intelligenz im Gesundheitsbereich: Mehr als zwei Drittel der Befragten befürworten den Einsatz von KI in der Medizin.

Das BMBF fördert im Rahmen der Maßnahme „Computational Life-Sciences“ die Entwicklung von KI-Methoden für den Bereich der Biomedizin und der Krebsforschung. Außerdem werden sechs Kompetenzzentren für KI-Forschung gefördert, die Methoden der Künstlichen Intelligenz, des maschinellen Lernens und des intelligenten Umgangs mit großen Datenmengen (Big Data) und ihre Anwendungen in unterschiedlichen Bereichen wie z.B. Medizin und Gesundheit erforschen. Diese werden durch das Deutsche Netzwerk für Bioinformatik-Infrastruktur (de.NBI) komplementiert werden. Dieses stellt eine Rechen-Cloud für umfangreiche Analysen, sowie bioinformatische Softwarewerkzeuge, Datenbanken und Schulungsangebote zur Verfügung.

Die Einsatzmöglichkeiten künstlicher Intelligenz in der Onkologie zeigt die vom BMBF geförderte Plattform Lernende Systeme.

Plattform Lernende Systeme: Mit KI gegen Krebs

Das Szenario veranschaulicht, wie Ärztinnen und Ärzte mithilfe KI-basierter Assistenzsysteme auf weltweite medizinische Informationsquellen zugreifen - von der Vorsorge über die Diagnose bis hin zur Therapie. So könnten Krebspatienten schneller von Forschungsergebnissen profitieren.

Der Lungentumor ist eine der häufigsten Krebsarten. Nur etwa jeder fünfte Patient lebt länger als fünf Jahre nach der Diagnose. Im Zentrum des Anwendungsszenarios „Mit Künstlicher Intelligenz gegen Krebs“, das die Arbeitsgruppe „Gesundheit, Medizintechnik, Pflege“ der Plattform Lernende Systeme erarbeitet hat, steht ein KI-basiertes Assistenzsystem, welches in rund fünf Jahren Ärztinnen und Ärzte bei ihrer Entscheidungsfindung unterstützt.

Über eine Datenplattform werden das umfangreiche medizinische Wissen, neueste Leitlinien und weltweite, anonymisierte Patientendaten miteinander verknüpft. Auch die individuellen Daten eines Patienten fließen auf dessen Wunsch in die Plattform ein. Künstliche Intelligenz ermöglicht es, die riesigen Mengen an Versorgungsdaten und den stark wachsenden Wissensschatz auszuwerten und zu analysieren. Mithilfe der Ergebnisse können Ärztinnen und Ärzte ihre Patienten maßgeschneidert beraten und Prävention, Früherkennung und Behandlung von Lungenkrebs verbessern.

Auch CT-Bilder der Lunge lassen sich mit Künstlicher Intelligenz genauer auswerten: Bei Operationen werden KI-basierte Navigationssysteme den Chirurgen unterstützen, indem sie zum Beispiel warnen, wenn der Arzt einem wichtigen Blutgefäß zu nahekommt.

Damit Lernende Systeme in Zukunft den Krebspatientinnen und -patienten zu Gute kommen können, sind noch einige Herausforderungen zu meistern. Wie schützen wir die personenbezogenen Daten vor Missbrauch? Wer haftet für mögliche Fehleinschätzungen Lernender Systeme? Und wie können die Einschätzungen von KI-Systemen transparent und nachvollziehbar werden? Diesen Fragen widmen sich die Expertinnen und Experten der Arbeitsgruppe „Gesundheit, Medizintechnik, Pflege“.

Apps können Vorsorge, Verlaufskontrolle und Therapie unterstützen

Im Zuge der Digitalisierung im Gesundheitswesen werden immer mehr mobile Anwendungen (Apps) für Patientinnen und Patienten entwickelt. Diese können beim Selbstmanagement der Erkrankung unterstützen. So gibt es zum Beispiel Apps, die ergänzend zu den ärztlichen Untersuchungen zur Selbstuntersuchung der Brust anleiten oder bei der Prävention von Hautkrebs helfen. Auch die Verlaufskontrolle kann mithilfe webbasierter Systeme digitalisiert werden.

In einem - bislang nur in einer Studie eingesetzten - Tool können Betroffene die Nebenwirkungen der Chemotherapie erfassen. Das System informiert bei Verschlechterung der Symptome umgehend die Pflegekräfte und ermöglicht damit die schnelle Anpassung der Therapie. Die so begleiteten Patienten hatten in der Studie eine bessere Lebensqualität und darüber hinaus einen Überlebensvorteil gegenüber der Kontrollgruppe, die über Verschlechterungen in Telefonaten oder regelmäßigen Kontrollterminen informierten.

Auch wenn noch weitere Forschung, Qualitätsmanagement und Zertifizierungen nötig sind, um viele der bislang existierenden Apps zur Marktreife zu bringen, werden diese Entwicklungen in den nächsten Jahren zunehmen und voraussichtlich die Versorgung, auch in der Onkologie, verändern.

Das im EU-Programm Horizont 2020 für Forschung und Innovation geförderte Projekt „iManageCancer“ forscht an Gesundheits-Apps speziell für Krebskranke. Die ersten Apps befinden sich in der Pilotphase.