KI-Anwendungen in der Medizin
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Übersicht
- aktuelle Projekte
- abgeschlossene Projekte
Aktuelle Projekte
Agententechnologien in der Medizin
Kooperation: SIEMENS Medical Solutions, Erlangen
Inhalt: Dieses Projekt beschäftigt sich mit der Anwendung der Agententechnologie im medizinischen Kontext. An der TU München (Frauenklinikum) soll ein Krankenhaus-Informationssystem entstehen, in dem ein Multi-Agenten-System (MAS) sinnvoll Anwendung findet und die Ärzte bei Pflege und Behandlung der Patienten sowie in der medizinischen Forschung unterstützt. Diagnoseüberprüfung anhand vorher festgelegter Leitlinien und stete Behandlungskontrolle sind hierbei zentrale Aufgabenfelder der Agenten.
Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:
Klinisches Multi-Agenten-System
Kooperation: Institut für Nationale Planung, Kairo, Ägypten
Förderung: Deutscher Akademischer Austausch Dienst (DAAD)
Inhalt: Ziel des Projektes ist es, ein klinisches Multi-Agenten-System mit unterschiedlichen Agenten zu implementieren, das bestimmten Sicherheitsrichtlinien und Prozessflüssen der Patientenversorgung folgt. Dies könnte in den Rettungsstellen-, Intensiv-Pflege- oder Operations-Räumen genutzt werden. Um die Prozessflüsse entsprechend den sich ändernden Anforderungen in einer optimalen Art anzupassen, sind zur Implementierung dieses Multi-Agenten-Systems sorgfältig auf das Krankenhaus abgestimmte Methoden notwendig.
Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:
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Analyse medizinischer Daten mit Methoden des Fallbasierten Schliessens
Kooperation: Medizinische Klinik und Poliklinik mit Schwerpunkt Nephrologie, Universitätsklinikum Charité Campus Mitte: Prof. Dr. H.-H. Neumayer, Dr. L. Fritsche
Inhalt: Der durch den Einsatz einer Elektronischen Patientenakte gewonnene Datenbestand soll für die Entscheidungsunterstützung im Bereich der Nephrologie genutzt werden. Dabei werden Techniken des Fallbasierten Schließen angewendet. Basierend auf möglichst vielen relevanten Daten sollen allgemeine Aussagen zur Ähnlichkeit zweier Fälle gemacht werden. Dabei ist zunächst zu klären, wie sich ein Fall in der nephrologischen Domäne darstellt. Die Qualität des Systems soll sowohl anhand verschiedener medizinischer Fragestellungen automatisch analysiert werden, als auch direkt von den Medizinern beurteilt werden. Vorbereitend wurden Methoden der Entscheidungsfindung in der Medizin untersucht.
Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:
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Ausgewählte Veröffentlichungen:
- L. Fritsche et al.: Recognition of Critical Situation from Time Series of Laboratory Results by Case-Based Reasoning. In Journal of the American Medical Informatics Association (JAMIA), Vol. 9, No. 5, S. 520-528, 2002.
- A. Schlaefer, K. Schröter, L. Fritsche: A Case-Based Approach for the Classification of Medical Time Series. In J. Crespo, V. Maojo, F. Martin (Eds.): Medical Data Analysis. Proceedings of the Second International Symposium (ISMDA 2001), S. 258-263. Springer Verlag, LNSC 2199, 2001.
Abgeschlossene Projekte
TBase2 - Eine Web-basierte Elektronische Patientenakte (bis 2001)
Kooperation: Medizinische Klinik und Poliklinik mit Schwerpunkt Nephrologie, Universitätsklinikum Charité Campus Mitte: Prof. Dr. H.-H. Neumayer, Dr. L. Fritsche
Inhalt: Die Transplantationsmedizin ist ein Bereich der Medizin, der in exemplarischer Weise von der koordinierten Arbeitsweise verschiedener Spezialistenteams geprägt wird. Beteiligte Mediziner an einer Nierentransplantation sind neben den Transplantationschirurgen der Urologie und den Fachärzten für Nierenerkrankungen eine Vielzahl von Spezialisten für medizinische Diagnostik, wie Radiologen, Biochemiker, Mikrobiologen, Virologen und Immunologen.
Die Mehrzahl der im Vorfeld anfallenden diagnostischen Daten, wie Textdaten, numerische Daten, Sonographie- und Röntgenbilder, Video- und Audiodaten wird heutzutage über modernste Medizintechnik digital erzeugt und in elektronischen Subsystemen abgelegt. Diese sind aber meist hochgradig inkompatibel, sodass die Patientendaten zusätzlich in Papierform in der klassischen Akte abgelegt werden müssen. Das wiederum bedeutet einen hohen Mehraufwand für das medizinische und pflegerische Personal.
Eine für alle in die Behandlung eines Patienten involvierten Spezialisten jederzeit zugängliche, über eine intuitive Bedienoberfläche einfach zu handhabende elektronische Patientenakte, die sämtliche Daten zum Patienten enthält bietet einen Ausweg aus der Situation. Die konsequente Nutzung der Web-Technologie erlaubt es den Anwendern bei minimalem Installationsaufwand von verschiedensten Arbeitsplätzen aus auf die Daten zuzugreifen. Über verschiedene Schnittstellen werden möglichst viele, der im Intranet zugreifbaren Datenbestände diagnostischer und administrativer Einrichtungen integriert. Neben dem Nutzwert, der sich für die tägliche Arbeit ergibt, wird gleichsam als erwünschte Nebenwirkung ein umfassender und valider Bestand an klinischen Daten aufgebaut, der dann für Forschungszwecke zur Verfügung steht. TBase2 wird seit Ende 1998 im Routinebetrieb der Nephrologie eingesetzt.
Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:
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Ausgewählte Veröffentlichungen:
- L. Fritsche et al.: A Web-based Electronic Patient Record System as a means for Collection of Clinical Data. In Proceedings of the ISMDA 2000, LNCS Vol. 1933, Springer Verlag, 2000.
- G. Lindemann et al.:Web-Based Patient Records - The Design of TBase2. In Bruch, Köckerling, Bouchard, Schug-Paß (Hrsg.) New Aspects of High Technology in Medicine: Seiten 409-414, 2000.
- K. Schröter: TBase2 - Eine web-basierte Elektronische Patientenakte. Diplomarbeit, Humboldt-Universität zu Berlin, 1999.
- K. Schröter, G. Lindemann, L. Fritsche: TBase2 - A Web-Based Electronic Patient Record. In Fundamenta Informaticae 43, Seiten 343-353, IOS Press, Amsterdam, 2000.
ChariTime - Terminplanung mit Agenten (bis 2001)
Kooperation: Medizinische Klinik und Poliklinik I
mit Schwerpunkt Kardiologie, Angiologie und Pulmologie,
Universitätsklinikum Charité, Campus Mitte: Prof. Dr. med. G.
Baumann;
Fraunhofer First -
Planungstechnik und Optimierung: Prof. Dr. S. Jähnichen, Dipl.-Inf. M.
Hannebauer
Inhalt:In der Medizinischen Klinik I des Universitätskrankenhauses Charité werden viele komplexe medizinische Beratungs-, Diagnose- und Therapieleistungen erbracht. Die Medizinische Klinik I ist dabei räumlich in verschiedene Bereiche getrennt:
- Stationärer Bereich (Bettenhaus, 4 Stationen)
- Poliklinik (ambulanter Bereich)
- Funktionsbereich (Untersuchungen wie Herzecho, Herzkatheter, Duplex, Lungenfunktion,...)
Ziel des Projektes soll eine Verbesserung der Koordination zwischen den einzelnen Bereichen, durch ein rechnerbasiertes Informationssystem sowie eine intelligente dynamische Terminplanung, sein. ChariTime ist zunächst ein nicht-kommerzielles Forschungsprojekt, das Ende '99 zum Einsatz in der Medizinischen Klinik I der Charité kommen soll. Darüberhinaus ist eine kommerzielle Weiterentwicklung nach Abschluß der ersten Phase geplant.
Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:
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Weitere Informationen: ChariTime Homepage
KARDIS - Computergestütztes Befundungs- und Archivierungssystem für die Kardiologie (bis 1997)
Kooperation:
- ESKUELL GmbH: F. Wende
- Brandenburg Klinik: Prof. Dr. med. M. Oeff
Inhalt: Über eine einfach zu bedienende Oberfläche soll dem Kardiologen in der Klinik die Möglichkeit des komplexen Zugriffs aller für einen Patienten relevanten Daten ermöglicht werden.
Besonderes Augenmerk wird auf eine intelligente Strukturierung der unterliegenden Datenbank gelegt. Insbesondere soll ein schneller Zugriff auf Bilddaten in Kombination mit erklärenden Komponenten erfolgen. Die Befundung wird durch graphische Elemente der Wandbewegungsanalyse und zukünftig auch durch automatisierte Übernahme von Messwerten erleichtert.
Routinearbeiten, wie die Arztbrieferstellung, werden durch vorgefertigte Textmuster und das automatische Einfügen von diagnostischen Befunden, z. B. aus dem Labor oder EKG-Kurven, unterstützt.
In einer Ausbaustufe wurde eine Sprachsteuerung sowohl für die Navigation der Datenbank, als auch für das Erstellen von Texten integriert.
Beteiligte Studierende:
- Ingmar Dittmann
- Marcel Gnoth
- Robert Richter
MedicoInternet - Vernetzte Wissensbasen zum Klinikmanagement (bis 1997)
Kooperation: Klinik für Urologie, Universitätsklinikum Charité, Campus Mitte: Prof. Dr. St. Loening, Dr. J. Neymeyer, Dr. J. Roigas, Dr. S. Deger
Inhalt: Im Projekt "MedicoInternet" wurde prototypisch der
Zugriff auf aktuelle Patientendaten innerhalb des Intranet der Charité
implementiert. Mit einfachen Strukturen wurde eine WWW-basierte
Patientendatenbank für die Urologie realisiert, in die Ultraschall und
CT-Untersuchungen sowie Laborwerte und Befunde integriert sind. Durch
das offene Konzept ist ist die Datenbank beliebig ausbaufähig.
Um die Tumorforschung zu unterstützen, wurde in den CT-Untersuchungen
die Möglichkeit zur Interaktion mittels Textauswahl und graphischer
Markierung von Bildbereichen geschaffen.
Beteiligte Studierende:
- Tomasz Chrzan
- Wilhelm Penkaitis
- Kay Schröter
Fallbasiertes Schließen in der Urologie (bis 1997)
Kooperation: Klinik für Urologie, Universitätsklinikum Charité, Campus Mitte: Prof. Dr. St. Loening, Dr. J. Roigas, Dr. S. Deger
Inhalt: Anwendungen des Fallbasierten Schließens erscheinen kognitiv adäquat gerade im Bereich der Medizin. Kernpunkt sind hier Untersuchungen zur Fallmodellierung über medizinischen Domänen, die Definition der Ähnlichkeit von medizinischen Fällen, der Aufbau einer Falldatenbasis (vorerst Urologie), die sich an assoziativen Speicherstrukturen orientiert, um insbesondere ein schnelles Fallretrieval und die Adaption von Fällen zur Diagnoseunterstützung zu realisieren.
Beteiligte Studierende:
- Wernfried Lengert
Plausibilitätskontrolle klinisch-chemischer Befunde (bis 1997)
Kooperation: Institut für Pathologische und Klinische Biochemie der Charité: Dipl.-Ing. J. Oelschlegel
Inhalt: Von Laborautomaten werden Befunde erzeugt, die auf
einer Paradox-Datenbank des Labors zwischengespeichert werden. Die vom
Klinikarzt angeforderten Einzeluntersuchungen werden in der Regel nicht
alle zum gleichen Zeitpunkt vorliegen, d.h. zuerst muß ein Befund
komplett abgearbeitet werden.
Ein Labormediziner prüft dann durch "Draufsehen", ob die ermittelten
Werte in plausiblen Intervallen liegen. Diese Routinearbeit kann z.T.
durch eine automatische Prüfung ersetzt werden.
Interessant dabei ist die Herangehensweise bei Korrelationen. So hat
z.B. ein Frischoperierter andere Blutwerte, die als normal angesehen
werden, als ein Standardpatient. Kernidee der automatischen
Plausibilitätskontrolle ist, verschiedene Wissenskomponenten, wie einen
Entscheider, ein Regelsystem etc., zu verknüpfen.
Beteiligte Studierende:
- Carsten Grumm