Künstliche Intelligenz


Bei der Ganganalyse werden Kugeln auf die Haut geklebt und durch Kameras dreidimensional erfasst.

Erkrankungen des Bewegungsapparates können durch die Ganganalyse optimal beurteilt werden.

FotoS: FHSTP/FlorianKibler, FH St. Pölten

Heilen wir bald virtuell?

Was bei Computerspielen und animierten Filmen längst Trend ist, wird auch die Medizin von morgen beeinflussen: virtuelle Realität und künstliche Intelligenz.

Vor einigen Jahren war virtuelle Realität (VR) noch eine reine Form der Unterhaltung, inzwischen innoviert sie zahlreiche andere Bereiche unseres Lebens. Auch medizinische Fachrichtungen for- schen an dem Nutzen und den Möglichkeiten, die die moderne Medizintechnik für Patientinnen und Patienten bietet. Eine etablierte Form medizinischer VR-Behandlungen ist beispielsweise die Therapie von Phobien und Ängsten: Unter Betreuung eines Psychotherapeuten tauchen die Pati- enten mit einer Virtual-Reality-Brille in eine virtuelle Umgebung ein, in der sie sich ihrer Angst (zum Beispiel Flug-, Höhen- oder Platzangst) stellen können. Auch in der Rehabilitation könnte Virtual Reality bald eine nicht zu unterschätzende Rolle spielen, sagt Prof. Dr. Brian Horsak, Seni- or Researcher am Institut für Gesundheitswissenschaften an der FH St. Pölten: „Durch gesund- heitsfördernde virtuelle Spiele können wir bezwecken, dass Patientinnen und Patienten langfristi- ger und intensiver trainieren, ohne schnell die Motivation zu verlieren. Das ist zum Beispiel bei Patienten, denen ein Bein amputiert wurde, von besonderer Bedeutung. Automatisch belasten sie anfangs ihre gesunde Seite stärker als die Prothesen-Seite. Dadurch kommt es schnell zu Überbelastungen oder Asymmetrien.“ Im Digital Health Lab der FH St. Pölten, der Schnittstelle zwischen Gesundheit und digitalen Technologien, wird daher gerade an einem speziellen Spiel für Prothesenträgerinnen und -träger gefeilt. „Die Personen tragen eine Virtual-Reality-Brille und sehen damit ihre eigenen Arme und Beine, um die herum kleine Seifenblasen erscheinen. Die Aufgabe der Spielerinnen und Spieler ist es, diese Blasen mit den Händen zu zerplatzen. Dabei lassen wir auf der Prothesen-Seite nach und nach mehr Blasen erscheinen, ohne dass die Spie- ler es merken. Unbewusst belasten sie also die Prothesen-Seite mehr und können sich über meh- rere Trainingseinheiten weiter steigern“, erklärt Horsak.


Gang- und Bewegungsanalyse

Auch in der Chirurgie kann eine Verschränkung von technischer und medizinischer Expertise zu besseren Heilungschancen führen, betont Horsak. „Ein Beispiel dafür ist die dreidimensionale Ganganalyse: Durch Erkrankungen oder Verletzungen des Bewegungsapparates oder durch neurologische Störungen kann es zu Gangbeeinträchtigungen kommen. Um diese besser zu be- urteilen, ist die klinische Ganganalyse ein wichtiges Instrument.

Dabei werden reflektierende Styroporkugeln auf die Haut geklebt und durch spezielle Kameras dreidimensional erfasst. So können wir das Gehen und Bewegen einer Person quantitativ sehr genau beschreiben.“ Mithilfe der gewonnenen Daten können Ärztinnen und Ärzte wichtige Ent- scheidungen für die Therapie- oder OP-Planung treffen. „Im klinischen Alltag wird eine Vielzahl

an Fällen begutachtet. Informationen über Therapieverlauf und Behandlungsergebnisse könnten helfen, in Zukunft bei ähnlichen Fällen noch präzisere Entscheidungen zu treffen. Allerdings sind die Datenbanken heutzutage manuell kaum mehr untersuchbar und das Auffinden von ähnlichen Referenzdaten gestaltet sich aufwändig“, erklärt Horsak. „Hier setzen wir mit einem weiteren Projekt an: Wir nutzen Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz und trainieren mit bestehenden Daten Algorith- men, die dann zum aktuell vorliegenden Fall möglichst ähnliche Fälle, sogenannte Datenzwillinge, in großen Datenbanken bin- nen Sekunden auffinden können. So sehen Ärztinnen und Ärzte auf einen Blick, welche Behandlungsmethoden bei einem ähnli- chen Fall Erfolge erzielt haben.“


Unterstützen, nicht ersetzen

Um das Vertrauen der Anwenderinnen und Anwender in diese Algorithmen zu stärken, gebe es jedoch noch einige Herausfor- derungen zu meistern, sagt Horsak: „Eine davon ist der sogenannte Blackbox-Charakter. Das bedeutet, dass die Ergebnisse, die von Systemen erzeugt werden, oft kaum nachvollziehbar sind. Aus diesem Grund beschreiten wir neue Wege der ‚ex- plainable artificial intelligence‘ und entwickeln Methoden, die uns erlauben, Entscheidungen im Blackbox-Charakter zurückzu- verfolgen.“ Moderne Medizintechnik bietet zweifelsohne fantastische Möglichkeiten für die Gesundheitsbranche, von einer Brei- tenrelevanz sei man aber noch weit entfernt, sagt der Experte. „Unser Ziel ist es, dass unsere Forschungsprojekte auch tatsäch- lich in der Praxis Anwendung finden und damit bei den Patientinnen und Patienten ankommen. Daher legen wir auch großen Wert auf Partnerschaften, unter anderem mit regionalen Start-ups.“ Aber, betont Horsak: „Künstliche Intelligenz kann Ärztinnen und Ärzte unterstützen, aber niemals ersetzen. Die menschliche und fachliche Kompetenz wird immer an erster Stelle stehen.“


Michaela Neubauer

erschienen in GESUND & LEBEN 11/2020