05403 KI-Plattform im Krankenhaus
|
Künstliche Intelligenz (KI) kann Ärzten im Krankenhaus in vieler Hinsicht helfen – zum Beispiel Röntgenaufnahmen schneller und genauer auszuwerten. Leider wird den Krankenhäusern die Einführung von KI erschwert; sowohl die Installation als auch die Administration ist unübersichtlich und beispielsweise Datenschutzanforderungen sind schwer zu überprüfen.
Dieser Beitrag ist ein Plädoyer für eine enge Zusammenarbeit zwischen IT-Spezialisten, medizinischem Personal und Medizinprodukteherstellern, um KI im Krankenhaus zu implementieren. Es werden zudem planungsrelevante Schritte vorgestellt, die die Voraussetzung für eine erfolgreiche Implementierung bilden. von: |
Krankenhausreform
Eine der zentralen Veränderungen, vor denen unser Gesundheitssystem steht, ist die im Jahr 2023 angestoßene Debatte über die geplante Krankenhausreform. Nach wie vor ist ungewiss, welche Neuerungen die Krankenhausreform im Einzelnen bringen und welche Auswirkungen sich für einzelne Krankenhäuser im Detail ergeben werden. Schon bei der Vorbereitung zur Krankenhausreform zeichnet sich ab, dass Krankenhäuser bei der weiteren Ausgestaltung der Gesundheitsvorsorge Schwierigkeiten haben werden und teilweise auch von Insolvenzen bedroht sind.
Eine der zentralen Veränderungen, vor denen unser Gesundheitssystem steht, ist die im Jahr 2023 angestoßene Debatte über die geplante Krankenhausreform. Nach wie vor ist ungewiss, welche Neuerungen die Krankenhausreform im Einzelnen bringen und welche Auswirkungen sich für einzelne Krankenhäuser im Detail ergeben werden. Schon bei der Vorbereitung zur Krankenhausreform zeichnet sich ab, dass Krankenhäuser bei der weiteren Ausgestaltung der Gesundheitsvorsorge Schwierigkeiten haben werden und teilweise auch von Insolvenzen bedroht sind.
Versorgungsstufen
Laut Statistischem Bundesamt gab es 2023 insgesamt 1893 Krankenhäuser in Deutschland, die ca. 17 Mio. Patienten behandelten. Dabei wurde ein Finanzvolumen von ungefähr 130 Mrd. Euro umgesetzt. Bisher wurden die Krankenhäuser in vier Versorgungsstufen unterteilt:
Laut Statistischem Bundesamt gab es 2023 insgesamt 1893 Krankenhäuser in Deutschland, die ca. 17 Mio. Patienten behandelten. Dabei wurde ein Finanzvolumen von ungefähr 130 Mrd. Euro umgesetzt. Bisher wurden die Krankenhäuser in vier Versorgungsstufen unterteilt:
| • | Stufe I (Grundversorgung) |
| • | Stufe II (Regelversorgung) |
| • | Stufe III (Schwerpunktversorgung) |
| • | Stufe IV (Maximalversorgung) |
Daneben gibt es die sogenannten Fachkliniken, die ebenfalls einen nicht unerheblichen Anteil der Krankenhausversorgung einnehmen.
Themenblöcke der Reform
Die Krankenhausreform besteht aus insgesamt vier Themenblöcken, die in einen Gesamtkontext einzuordnen sind und gesetzgeberisch in folgender Reihenfolge angegangen werden:
Die Krankenhausreform besteht aus insgesamt vier Themenblöcken, die in einen Gesamtkontext einzuordnen sind und gesetzgeberisch in folgender Reihenfolge angegangen werden:
| • | Transparenz zur Qualität der Krankenhäuser |
| • | neues Vergütungssystem: Mischsystem aus Vorhaltepauschalen und DRGs |
| • | Notfallversorgung |
| • | Rettungsdienst |
KI wird vernachlässigt
Die Einführung von KI hingegen spielt in der Vorlage des Bundesgesundheitsministeriums (BGM) für die Krankenhausreform keine Rolle. Parallel dazu sind Hinweise zu finden, dass das BGM für den Bereich KI konkrete Projekte fördert, die aus einer Übersicht aus identifizierten Handlungsfeldern bestehen. Allerdings stehen die Handlungsfelder der Krankenhausreform nicht in einem harmonischen Einklang zu den Handlungsfeldern einer notwendigen Digitalisierungsstrategie, damit eine KI im Krankenhaus Schritt für Schritt eingeführt werden kann. Insbesondere fehlt es an nachvollziehbaren Best-Practice-Lösungen.
Die Einführung von KI hingegen spielt in der Vorlage des Bundesgesundheitsministeriums (BGM) für die Krankenhausreform keine Rolle. Parallel dazu sind Hinweise zu finden, dass das BGM für den Bereich KI konkrete Projekte fördert, die aus einer Übersicht aus identifizierten Handlungsfeldern bestehen. Allerdings stehen die Handlungsfelder der Krankenhausreform nicht in einem harmonischen Einklang zu den Handlungsfeldern einer notwendigen Digitalisierungsstrategie, damit eine KI im Krankenhaus Schritt für Schritt eingeführt werden kann. Insbesondere fehlt es an nachvollziehbaren Best-Practice-Lösungen.
Handlungsfelder KI-Nutzung
Krankenhäuser müssen also überlegen, wie sie KI in ihren diagnostischen Alltag implementieren. Folgende Handlungsfelder zeichnen sich in den nächsten Jahren ab, bei denen die Einführung von KI im Krankenhaus praktisch spürbar sein wird (Beispiele):
Krankenhäuser müssen also überlegen, wie sie KI in ihren diagnostischen Alltag implementieren. Folgende Handlungsfelder zeichnen sich in den nächsten Jahren ab, bei denen die Einführung von KI im Krankenhaus praktisch spürbar sein wird (Beispiele):
| • | Verbesserung von klinischen und organisatorischen Abläufen |
| • | Verbesserung der Patientenerfahrung im Gesundheitswesen |
| • | Vorteile bei der Nutzung der anfallenden Medizindaten |
HPC-Infrastruktur
Damit KI im Krankenhaus eingeführt werden kann, empfiehlt es sich, die KI-Software auf eine geeignete High-Performance-Computing-Server-Plattform zu installieren. Die komplette Performance entsteht durch das Zusammenwirken von Hardware und Software. Für HPC ausgelegte Hardware umfasst das zum Beispiel:
Damit KI im Krankenhaus eingeführt werden kann, empfiehlt es sich, die KI-Software auf eine geeignete High-Performance-Computing-Server-Plattform zu installieren. Die komplette Performance entsteht durch das Zusammenwirken von Hardware und Software. Für HPC ausgelegte Hardware umfasst das zum Beispiel:
| • | Hochleistungs-CPUs |
| • | Fabric (Switche) |
| • | Speicher |
| • | Netzwerkkomponenten |
| • | Beschleuniger für spezielle HPC-Workloads |
Welche HPC-Infrastruktur benötigt wird, hängt von der Größe und dem Versorgungsauftrag des Krankenhauses, der Anzahl der geplanten KI-Anwendungen, den Ausbauressourcen der IT-Abteilung und den möglichen Finanzierungsmöglichkeiten, der Teilnahme an bereits in anderen Krankenhäusern funktionierenden KI-Projekten und den vorhandenen Servern und Datenspeichern des Krankenhaus-Rechenzentrums ab. In der Regel geht das Krankenhaus für die Einführung von HPC für eine KI-Plattform mit einem IT-Dienstleister oder einem Hersteller von HPC-Lösungen eine Kooperation in Verbindung mit der Bereitstellung der notwendigen KI-Softwarelösungen ein. Anbieter von HPC-LÎsungen sind (Beispiel):
| • | |
| • | |
| • | |
| • |
Idealerweise unterstützt der medizinische KI-Anbieter (Medizinproduktehersteller) standardisierte HPC-Technologien wie zum Beispiel die Anwendung von GPU (vGPU-Support unter VMware).
Sorgfältige Planung
Die technische Umsetzung einer medizinischen KI-Plattform unter einem Hypervisor (z. B. VMware) und einer dazugehörigen vGPU-Umgebung (z. B. NVIDIA) im Krankenhaus kann komplex sein und erfordert eine sorgfältige Planung. Hier sind einige Schritte und Technologien, die dabei eine Rolle spielen können (Beispiele):
Die technische Umsetzung einer medizinischen KI-Plattform unter einem Hypervisor (z. B. VMware) und einer dazugehörigen vGPU-Umgebung (z. B. NVIDIA) im Krankenhaus kann komplex sein und erfordert eine sorgfältige Planung. Hier sind einige Schritte und Technologien, die dabei eine Rolle spielen können (Beispiele):
| 1. | Datenbeschaffung: Erfassen und Speichern von Patientendaten, medizinischen Bildern, Labordaten und anderen relevanten Informationen in einem sicheren und skalierbaren Datenbanksystem. |
| 2. | Datenbereinigung und -integration: Aufbereitung und Integration der Daten aus verschiedenen Quellen, um eine konsistente und qualitativ hochwertige Datenbasis zu gewährleisten. |
| 3. | Machine Learning und Deep Learning: Verwendung von Machine-Learning- und Deep-Learning-Algorithmen zur Analyse von medizinischen Daten, zur Vorhersage von Krankheitsverläufen, zur Diagnoseunterstützung und zur Optimierung von Workflows. |
| 4. | Hardware-Infrastruktur: Bereitstellung von ausreichender Rechenleistung und Speicherplatz für die Modelle und Algorithmen, z. B. durch leistungsfähige Server oder Cloud-Computing-Plattformen. |
| 5. | Datenschutz und Sicherheit: Implementierung von Sicherheitsmaßnahmen, um die Patientendaten zu schützen und die Einhaltung von Datenschutzvorschriften sicherzustellen. |
| 6. | Benutzerschnittstelle: Entwicklung einer benutzerfreundlichen Schnittstelle, über die Ärzte und Pflegekräfte auf die KI-Plattform zugreifen können, um Empfehlungen und Informationen zu erhalten. |
| 7. | Schulung und Integration: Schulung des medizinischen Personals im Umgang mit der KI-Plattform und Integration dieser in die klinischen Abläufe. |
| 8. | Überwachung und Wartung: kontinuierliche Überwachung der KI-Modelle, um sicherzustellen, dass sie aktuell und korrekt sind, sowie Wartung der gesamten technischen Infrastruktur. |
| 9. | Compliance: Gewährleistung der Einhaltung der regulatorischen Anforderungen und Standards im Gesundheitswesen. |
Technische Umsetzung
Die technische Umsetzung einer KI-Plattform kann je nach den spezifischen Anforderungen und Zielen des Krankenhauses variieren. Es erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen IT-Spezialisten, medizinischem Personal und Medizinprodukteherstellern, um eine erfolgreiche Implementierung sicherzustellen. Abbildung 2 stellt vereinfacht eine typische KI-Plattform unter Anwendung von VMware und vGPU-Support von NVIDIA in einem Rechenzentrum eines Krankenhauses dar.
Die technische Umsetzung einer KI-Plattform kann je nach den spezifischen Anforderungen und Zielen des Krankenhauses variieren. Es erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen IT-Spezialisten, medizinischem Personal und Medizinprodukteherstellern, um eine erfolgreiche Implementierung sicherzustellen. Abbildung 2 stellt vereinfacht eine typische KI-Plattform unter Anwendung von VMware und vGPU-Support von NVIDIA in einem Rechenzentrum eines Krankenhauses dar.
Inzwischen gibt es eine Vielzahl von KI-Anwendungen (Apps) zur Unterstützung von Fachärzten insbesondere in der digitalen Bildgebung. Einzelne Algorithmen im jeweiligen Kliniksystem als Stand-alone-Variante zu installieren und Datenschutzanforderungen zu überprüfen, führt dazu, dass der Überblick verloren geht und die Administration schwierig wird. Verschiedene Unternehmen haben den Bedarf der Kliniken und Krankenhäuser an Orientierungshilfen erkannt und bieten KI-Plattformen als Komplettpakete in der Kombination aus Standardhardware mit Schnittstellenanpassung an Medizinprodukte und dazugehörige KI-Apps (Software) an.
