Eines unserer Projekte – Das HSAKit | Haid-Und-Neu-Str. 7 Karlsruhe 76131
Die Entwicklung im Bereich der Artificial Intelligence schreitet immer weiter fort. So werden computergestützte Assistenzsysteme in fast allen Branchen immer häufiger eingesetzt, so auch in der Medizin. In der Studie „AI in Europe – Ready for Take-Off“ der europäischen Initiative „European Information Technology Observatory“ kamen die Autoren beispielsweise zu dem Schluss, dass eine der größten Ausgabesteigerungen des AI-Markts im Gesundheitswesen stattfinden wird. Durch seine rationale Kombinatorik wird Machine Learning in der Analyse von Krankheitsbildern die Zukunft sein, denn Neuronale Netzwerke erkennen Zusammenhänge jetzt schon schneller und effizienter als das menschliche Auge. Wie interessant der Markt ist, zeigt auch Googles Engagement mit ihrem DeepMind Health Projekt, mit dem sie die Gesundheitsbranche durch den Einsatz von AI optimieren möchten. Doch diese Technologien sollten nicht nur den größten Unternehmen vorbehalten sein und so kam es zur Entwicklung vom HSA Kit. Diese Software ist optimal an die Bedürfnisse vieler Medizinwissenschaftler angepasst und spiegelt die neusten Fortschritte der IT wider. In diesem Beitrag konzentrieren wir uns hauptsächlich auf die Anwendung des ersten personalisierten AI-Assistenten, der bei der medizinischen Datenanalyse, beispielsweise in der Nephrologie für bright field Mikroskopieschnitte eingesetzt wird und somit eine perfekte Ergänzung zur langjährigen Erfahrung der Wissenschaftler*innen, darstellt.
Software für jene Bildanalyse gibt es bereits vielzählig auf dem Markt. Doch diese Anwendungen haben eines gemeinsam: Sie stammen aus der Zeit in der AI-Systeme noch ein Novum waren und in der Medizin noch keine lohnenswerte Investition darstellten. So sind eben diese Programme erst nachträglich mit Machine Learning ausgestattet worden. Um diese schon vorhandenen Qualitäten noch zu übertreffen haben wir uns beim Programmieren vom HSA Kit darauf konzentriert, das Potential dieser Technologien voll auszuschöpfen. Unser Ziel war und ist es, die Interaktion zwischen Mensch und Maschine zu perfektionieren, ein eigenes Konzept für eine individuelle AI zu entwickeln und diese optimal zu Integrieren. Somit haben wir mit unserem maßgeschneiderten AI-Assistenten namens Sharloq eine sofortige Reduzierung des Arbeitsaufwandes schon beim allerersten Einsetzten der unterstützenden Funktionen dieser Technologie erreicht. Zudem bilden die vielen integrierten, sich selbst verbessernden, neuralen Netzstrukturen ein emergentes System, das dadurch nun auch mit verhältnismäßig geringen Mengen an Ground-Truth-Daten exzellente Ergebnisse liefert. So ist eine bereits vielen Testungen unterlaufene Arbeitsoberfläche entstanden, die schon jetzt in der Medizin eingesetzt wird und Ärzten mit einer bis dato nicht gegebenen, auf Evidenz basierten Erforschungen unterstützt und Patienten zu einer noch schnelleren und treffsichereren Diagnose verhilft. Die Diagnose von Nierenkrankheiten ist bis jetzt ohne der Unterstützung einer wirklich skalierbaren und für eine eindeutige Diagnose ausreichende AI abgelaufen, wobei der Arzt oder die Ärztin manuell einzelne Zellgruppierungen, die von den bisherigen AI-Systemen noch nicht zufriedenstellend erkannt werden, bestimmen musste. So ist zwar die grobe Erkennung zum Beispiel von den Nierenkörperchen, bestehend aus einem Glomerulus umschlossen von der Bowman-Kapsel, schon seit längerer Zeit möglich. Doch komplexere Aufgaben wie die pixelgenaue Erkennung der glomerulären Kapsel, des Mesangiums und insbesondere in einem PAS-Schnitt der diversen glomerulären Zellen wie die Granulozyten, Mesangiumzellen oder Podozyten sind erst durch unsere AI möglich. Auch konnte die Unterscheidung zwischen distalen und proximalen Tubuli durch eine AI gezeigt werden, doch die notwendige Trennung der Tubuli war nicht gegeben. Diese Problematik konnte durch unseren Sharloq gelöst werden, wodurch der erste Schritt in die nephrologische Diagnostik durch AI geebnet wurde.
Diese Genauigkeit ist durch die Mensch-Maschine-Interaktion in der Benutzeroberfläche vom HSA Kit möglich. Bei Unzufriedenheit mit dem Ergebnis, können nachträglich Korrekturen vorgenommen werden und diese dann sofort in der intelligenten Benutzeroberfläche von Sharloq mit in die Trainingsdaten des neuralen Netzwerkes aufgenommen werden. Infolgedessen steigert sich die Qualität der Annotationen mit jeder Diagnose und die frühe Erkennung einer Krankheit wird noch wahrscheinlicher. Somit stellt unser Gesamtpaket ein ideales Hilfsmittel dar. Nephrologen können nun noch besser ihre neuen Ansätze spontan austesten, da ihnen die repetitive Arbeit abgenommen wird. Daher können sie ihre freien Gedanken nutzen um bahnbrechende Ideen zu finden. So können die Ärzte und Ärztinnen weiterhin auf ihr Bauchgefühl hören und ihr Wissen gleichzeitig durch Werte und Fakten überprüfen. Willkommen in einer effiziente Symbiose aus Mensch und Sharloq (AI). Schlussendlich lässt sich das HSA Kit in die klinische Infrastruktur (LIS sowie auch KIS) integrieren und schließt dabei kollaboratives Arbeiten über das Intra- oder Internet zwischen den Kollegen ein.
Bedienbarkeit mit einem Graphiktablett
Um dem Benutzer noch weiteren Komfort zu bieten, ist es möglich, das HSA Kit mit einem Zeichentablett zu bedienen. So ist das Verwenden der Software noch intuitiver, die Annotationen noch genauer und die Gesundheit des Bedienenden wird geschützt. Auch bei pausenlosem Arbeiten schmerzt die Hand nicht. Außerdem können die Tasten des
Tabletts mit hilfreichen Shortcuts belegt werden, um den Workflow noch weiter zu beschleunigen. So ist das Erstellen von notwendigen Ground-Truth-Daten durch eine intuitive Mensch-Maschine-Kollaboration effizienter denn je.
TL;DR
Unser HSA Kit beruht auf neusten Technologien und bietet zusätzlich ein personalisiertes Rundum-sorglos-Paket in Form einer AI unterstützten Assistenz namens Sharloq und neuronalen Netzen, die es sonst nirgends gibt.