Ein guter Arzt hört Patienten zu und untersucht sie, stellt dann eine Diagnose, findet die nötige Therapie und führt sie durch oder begleitet sie - so der klassische Blick auf das Berufsbild. Doch das ist im Wandel. Inzwischen kann Software einige dieser Aufgaben unterstützen oder gar ersetzen - ob als App, Smart Device oder Internetplattform. Dass das mittlerweile auch im Gesundheitssystem ankommt, dafür sind zum Beispiel die Anpassung des Medizinprodukterechtes oder die Zulassung der digitalen Sprechstunde starke Belege.

Immer mehr Bedeutung gewinnt dabei nicht nur Big Data, sondern die sogenannte Künstliche Intelligenz (KI): Programme, die lernen können und aus dem Gelernten ihre eigenen Schlüsse ziehen - dem Menschen nachempfunden. In der Industrie z.B. übernehmen solche Systeme längst auch verantwortungsvolle Aufgaben, wie die Hilfe bei der Fehlersuche in Atomkraftwerken zum Beispiel. Und in der Medizin könnte intelligente Software zu einem wertvollen Arztkollegen werden. Bei der Diagnose von Krankheiten kann Künstliche Intelligenz in einigen Bereichen sogar klar mehr leisten als jeder Arzt, sagen Experten der Branche.

Dr. KI hat die richtige Diagnose

Beispiel: Hautkrebs. Bösartige Melanome und andere Hautkrebsarten früh zu erkennen kann hier den Unterschied ausmachen zwischen Heilungschancen über 90 und unter 15 Prozent. In einer Studie programmierten Forscher der amerikanischen Stanford University 2017 ein künstliches neuronales Netzwerk - eine intelligente lernende Software - zum "Dermatologen" um und trainierten diese KI mit knapp 130.000 Fotos von gutartigen und bösartigen Hautveränderungen. Die Fotos waren dementsprechend gekennzeichnet und so lernte die KI selbstständig Merkmale von Melanomen und Karzinomen zu erkennen. In einem Test sogar genauso gut wie menschliche Dermatologen - denn die KI trat im entscheidenden Studienschritt gegen 21 erfahrene Ärzte an.

Dem intelligenten Programm und den Hautärzten wurden jeweils 370 Fotos von Hautveränderungen zur Beurteilung gegeben - alles Fälle, in denen die Forscher durch Biopsie die richtige Diagnose kannten. Ergebnis: Dermatologen und die KI schnitten gleich gut ab, mit einer diagnostischen Trefferquote von 91 Prozent.
 
Grundlage für den klugen Algorithmus der Studie war übrigens ein Google-Algorithmus. Die Vision der Forscher: den künstlichen Dermatologen eines Tages aufs Smartphone zu bringen, um eine erste Diagnose per Foto zu machen. Das werde zwar noch viele Tests und Studien dauern, aber später könnten Patienten so ihre Ersteinschätzung von Dr. KI bekommen - ist der Befund dann negativ oder zumindest unklar gehen sie zum menschlichen Arzt.
 
 

Künstliche Intelligenz für die Diagnose von Darmkrebs

Ebenso auf Bildern beruht eine Software japanischer Forscher von der Showa Universität in Yokohama: Ihre KI half Ärzten in einer Studie von 2018 bei der Darmspiegelung Adenome zu erkennen, die zu Vorläufern von Dickdarmkrebs wuchern können. Über das Koloskop, mit dem auch der Arzt ins Körperinnere blickt, wird ein hochauflösendes Foto des betreffenden Gewebes gemacht und die intelligente Software gleicht das mit 300 einzelnen erlernten Merkmalen ab. In der japanischen Studie hatten die Forscher die Software zuvor mit über 30.000 endoskopischen Fotos trainiert - auch hier lernte die Software die entscheidenden Merkmale so mehr oder weniger selbst durch Erfahrung.
 
Ergebnis der japanischen Studie: Eine Genauigkeit bei der pathologischen Vorhersage von 98 Prozent. Die Forscher hoffen, dass ihre KI nach weiteren Studien als Diagnoseverfahren zugelassen wird. Übrigens stellt die KI ihre Diagnose in unter einer Sekunde, also direkt bei der Darmspiegelung.

Die KI kann mehr

Weitere Beispiele gibt es viele, vor allem in der Krebsdiagnostik. So konnten ähnliche hilfreiche Fähigkeiten von Künstlicher Intelligenz auch schon bei Brustkrebs oder Lungenkrebs gezeigt werden. Nicht immer treffen diese sogenannten Convolutional Neural Networks (CNN) ihre Entscheidungen auf der Basis von Fotos: Die Universität Tokio veröffentlichte 2016 eine Fallstudie, bei der die KI Watson von IBM mit Millionen von medizinischen Artikeln und Informationen zu Arzneimitteln gefüttert worden war. Dann legte man der Software einen realen Fall in Form von Daten vor: Daten von der Untersuchung, Laborergebnisse und die einer Genanalyse von Zellen des Blutkrebses, an dem der Patient litt. In zehn Minuten stellte die KI die Diagnose auf einen sehr seltenen Lungenkrebs, auf den bis dato kein Arzt gekommen war - samt Vorschlägen für eine optimale Medikamenten- und Therapiekombination. Der Patient folgte der Therapie und erholte sich vollständig.

KI als Konkurrenz zum Arztberuf?

Doch wenn Software einen Teil des Arztberufes übernehmen kann, wie wirkt sich das auf die Medizin von morgen aus? Dr. Markus Müschenich, Kinderfacharzt und Vorstand des Bundesverbands Internetmedizin glaubt: es wird zu einem Wettbewerb zwischen Ärzten und Software kommen, den Ärzte auch für einige Patienten verlieren werden. Darin sieht er aber auch Chancen:
 
"Ich vermute, dass da, wo die Künstliche Intelligenz besser ist, wir als Ärzte durchaus auf diese Patienten verzichten können - die werden ohnehin besser behandelt. Und dann habe ich viel mehr Zeit mich um die Patienten zu kümmern, für die ich heute viel zu wenig Zeit habe: also die chronisch Kranken, die sehr traurigen, die Schwerstkranken. Also insofern ist das eigentlich eine Qualitätsverbesserung indem ich weniger Patienten behandle, aber viel mehr Zeit habe für die Patienten. Wir müssen hier nur dafür sorgen, dass auch die Vergütung der Ärzte - die im Moment auf Massendurchlauf ausgelegt ist - sich entsprechend anpasst."
 
Dafür müsste das mehr an Zeit, die sich ein Arzt dann für behandlungsintensive Patienten nehmen könne auch vergütet werde - das ist im Gesundheitssystem bisher so nicht der Fall. Und genau das könnte den Wettbewerb zwischen Ärzten und medizinischer Software um den Bereich Untersuchung und Beratung in Zukunft besonders hart machen, vermuten Experten.

Chancen und Grenzen für die Künstliche Intelligenz

Klar ist: Wenn es um das Lernen von Fakten geht, ist eine fähige Künstliche Intelligenz in der Lage um ein vielfaches mehr an Informationen zu speichern, als das ein Mensch in einem Leben je könnte - und sie kann diese Infos immer sicher wieder abrufen, denn die KI ist nie müde, gestresst oder wird vergesslich. Doch die Erfahrungswerte, auf die ein Mensch zurückgreifen kann, die er in sein Wissen einbauen kann - und aus denen die KI dann später durch Medizinartikel lernt - die kann sie schwer selber erarbeiten. Selber Erfahrungen zu machen und daraus zu lernen ist auch für KIs möglich, wie zum Beispiel Spielroboter zeigen. Aber um diese Erfahrungen machen zu können, müsste die KI mit realen Patienten trainieren, vielleicht millionenfach - das zumindest ist eine ethische Grenze, die der Künstlichen Intelligenz in der Medizin gesetzt ist. Noch.