2021 gab es 1.161.787 operative Eingriffe in Österreichs Krankenhäusern und es wird immer wichtiger, diese Operationen aufzuzeichnen. Die Video-Aufnahmen können bei der Ausbildung von Chirurg*innen eingesetzt werden und sie helfen, die Qualität einer Operation nachträglich zu beurteilen. Die Videos liefern viele Daten, daher ist es aufwendig, sie manuell auszuwerten und nach bestimmten Inhalten zu suchen. Künstliche Intelligenz (KI) kann hier unterstützen.
Maschinelles Lernen
Der Informatiker Klaus Schöffmann befasst sich mit der Analyse von medizinischen Videos und er trainiert auch Künstliche Intelligenz (KI) für die Analyse dieser Aufnahmen. Dafür arbeitet er mit Medizinerinnen zusammen, um die Videos aufzuzeichnen und relevante Abschnitte und Objekte in diesen Videos zu identifizieren. Anschließend wird eine Künstliche Intelligenz (KI) mit den Daten gefüttert. Sie soll lernen, relevante Stellen in den Aufnahmen – wie Anatomie, Instrumente, Aktionen und Ereignisse – automatisch zu erkennen. Das nennt man maschinelles Lernen.
Maschinelles Lernen ist ein Teilbereich der Künstlichen Intelligenz (KI), bei dem Computer trainiert werden, um aus Daten und Erfahrungen zu lernen. Der Computer soll durch die vielen Datensätze Muster und Gesetzmäßigkeiten erkennen. Klaus Schöffmann und sein Team arbeiten konkret mit künstlichen neuronalen Netzen (KNN). Das sind Algorithmen, die dem menschlichen Gehirn nachempfunden sind und für maschinelles Lernen eingesetzt werden. So lassen sich Probleme lösen, die mitunter zu komplex für Menschen sind. Die Forscherinnen erstellen einen Index, der die erkannten Informationen speichert und der auch durchsucht werden kann, sowie eine graphische Schnittstelle für die Suche – mit verschiedenen Suchmöglichkeiten, Interaktionsmöglichkeiten und Visualisierungen.
Verschiedene Operationen
Aktuell arbeitet Klaus Schöffmann an einem Projekt zur Qualitätssicherung bei gynäkologischen Operationen. „Unser Ziel ist es, automatisch kleinste Aktionen und Gesten zu erkennen um dann zu bewerten, ob diese Aktionen planmäßig durchgeführt wurden, oder eben nicht. Daraus kann man dann Statistiken erstellen, die zeigen, welche Aktionen häufiger Schwierigkeiten verursachen und dadurch die Operation hinauszögern oder im schlimmsten Fall zu Komplikationen führen. Durch solche Statistiken und die erkannten Stellen in den Videos kann man Bewusstsein bei den Chirurginnen schaffen (bereits in der Ausbildung) und bestimmte Probleme vermeiden.“
Es macht auch einen großen Unterschied, welche Art von medizinischem Eingriff untersucht wird: Manche Operationen haben einen sehr geregelten Ablauf – wie etwa eine Gallenblasenentfernung oder die Operation eines Grauen Stars. Bei diesen Operationen ist es etwas einfacher, einzelne Abschnitte und Aktionen automatisch zu erfassen. Bei Prozeduren, die individueller ablaufen, ist das schon um einiges schwieriger.
Medizinerinnen können verschiedene Lehren aus den Videos ziehen: „Es geht vor allem darum, Bewusstsein darüber zu schaffen, welche Aktionen Probleme verursachen können und wo man besonders ‚aufpassen‘ muss. Zusätzlich können Mediziner*innen in der Ausbildung auch einzelne Abschnitte von Operationen ganz genau verfolgen und viele (ähnliche) Fälle miteinander vergleichen.“
Künstliche Intelligenz in der Medizin
Der Einsatz moderner Technologien – wie eben Künstliche Intelligenz (KI) – wird die Medizin begleiten, diese besser gestalten und somit Leben retten. Klaus Schöffmann wagt einen Blick in die Zukunft: „Wenn die vollautomatische Videoinhaltsanalyse medizinischer Videos zuverlässig funktioniert, kann man große Videoarchive von Operationen erstellen und sie für die systematische Erfassung von Informationen verwenden.“
Es wird dann möglich sein, Operationen live zu überwachen und Statistiken zu erstellen. Damit können Komplikationen vermieden, die Dauer von Operationen verkürzt, der Einsatz von Instrumenten verbessert und Fehlerquellen vermieden werden.
