Smart Hospital

Die deutschen Krankenhäuser werden digital. Papier verschwindet, die Bildschirme werden immer mehr und immer größer. Bilder, Blutanalysen, Diagnosen und Therapien – was einen Menschen im Krankenhaus ausmacht, wandert gesammelt in eine zentrale Datei auf dem Server, die digitale Patientenakte.

Das erlaubt Informationen überall und jederzeit: Noch bevor der Neurologe am Morgen die Klinik betritt, hat er den aktuellen Report über den nachts eingelieferten Schlaganfallpatienten auf seinem Handy. Die Pfleger erhalten den Medikamentenplan mit möglichen Hinweisen auf Wechselwirkungen elektronisch geliefert und sind nicht länger auf unter Zeitdruck hingeschmierte Zettel angewiesen.

Die Verwaltung weiß jederzeit über freie Betten und Materialbestände im Lager Bescheid. In der Radiologie untersucht künstliche Intelligenz, ob ein Tumor gestreut hat. Und am Ende ist alles mit allem vernetzt – über alle Standorte und sogar Ländergrenzen hinweg.

Prof. Dr. Jochen A. Werner

Ärztlicher Direktor des Universitätsklinikums Essen

34 Milliarden Euro, so errechnete die Unternehmensberatung McKinsey, könnten digitale Technologien im Gesundheitswesen jährlich einsparen. Die Daten werden nicht nur Kosten senken – sie sind das neue Gold der Medizin.

In Essen sind sie entschlossen, die Claims nicht den Technologieriesen wie Google, Amazon, Facebook oder Apple zu überlassen. Noch geht es allerdings nur holprig voran. Einer Studie der Bertelsmann-Stiftung zufolge hinkt die Bundesrepublik bei der Digitalisierung der Medizin hinterher. Unter 17 untersuchten Ländern belegte Deutschland einem eigens kreierten Digital Health Index zufolge nur den 16. Platz, eine Nummer vor Polen. Vorn liegen Estland, Kanada, Israel und Spanien.

In Estland und Dänemark können Patienten die Ergebnisse ihrer Untersuchungen, Medikationspläne oder Impfdaten in ihrer Krankenakte online einsehen. Zugriffsmöglichkeiten für Ärzte und Pfleger verwalten sie selbst. In Israel und Kanada sind Ferndiagnosen und Fernbehandlungen per Video selbstverständlich.

Im Gegensatz dazu, so hat die Hans-Böckler-Stiftung ermittelt, haben nur neun Prozent der deutschen Kliniken ein elektronisches System zur Verschreibung von Medikamenten, in Dänemark dagegen 94 Prozent. Hierzulande gilt das Universitätsklinikum Essen als Vorreiter der Vernetzung – neben dem UKE in Hamburg-Eppendorf. Im Norden führte man 2011 als erste Uni-Klinik Europas die digitale Patientenakte ein.

Auch an der „Silicon Ruhr“ fließen die Daten längst papierlos – angefangen in der zentralen Notaufnahme. Jeder dort ankommende Patient erhält ein Gerät, das die Mitarbeiter „Knochen“ oder „X3“ nennen: einen kleinen weißen Kasten, der immer beim Patienten bleibt und über WLAN mit dem Kliniknetz verbunden ist. Der kluge Knochen speichert alle Daten und Untersuchungsergebnisse. Angedockt ans Krankenbett, wandert er sogar mit auf Station.

Smart Hospital: Künstliche Intelligenz

Notfallmediziner Clemens Kill baute die Aufnahme ab 2017 aus dem Nichts neu auf, seit Anfang 2018 leitet er sie als ihr Direktor. Sein Grundprinzip war „Digitalisierung zuerst“. Mit Stolz und Schnelligkeit führt der Macher nun durch die Räume im Erdgeschoss und verweist darauf, was nicht zu sehen ist: Zettelwirtschaft.

Prof. Dr. Clemens Kill

Direktor des Zentrums für Notfallmedizin am Universitätsklinikum Essen

In der Wand, versteckt hinter einer Klappe, befindet sich eine Art Rohrpostsystem. Die Mitarbeiter der Notaufnahme stellen dort die Behälter mit Blut- oder Urinproben der Patienten ein – und in 40 Sekunden rasen diese die Strecke zum 500 Meter entfernten Zentrallabor.

Zurück kehren die Ergebnisse als Daten auf den Bildschirm. Bei einem Notfalltest nach 30 Minuten, in allen anderen Fällen nicht später als 60 Minuten, so die Vorgabe. Blutzucker, Enzyme, Fette, verdächtige Proteine, alles da.

Smart Hospital: Zentrallabor

Im Zentrallabor greifen Helfer die ankommenden Behälter und geben sie in die Analysestraße. In Kürze, so versichert Lothar Volbracht, Leiter des Zentrallabors, wird in dem Raum von der Größe und dem Charme eines Handballfeldes niemand mehr arbeiten – abgesehen von Technikern, die auf kleine Überwachungsbildschirme blicken.

Die Analysen sollen bald vollautomatisch ablaufen. Nur so sei der hohe Bedarf zu decken, der an der Uni-Klinik Essen im Jahr 2018 bei 1,2 Millionen Probenröhrchen lag. „Ohne Robotik und Automation kann das moderne Labor eines Universitätsklinikums nicht mehr funktionieren“, sagt Volbracht, während wir zu Füßen eines riesigen Bildschirms sitzen.

Das Smart Lab ist ein Standbein des Smart Hospitals, ebenso die von künstlicher Intelligenz (KI) erledigte Diagnose.

Smart Hospital: Patientenindividuelle Therapie

Im Zentrallabor der Uniklinik Essen gibt es neben der Analysestraße eine weitere digitale Anwendung: den Roboter „Mathilde Dosenfänger“. Die Maschine stellt patientenindividuelle Zytostatika her, Medikamente für eine Form der Chemotherapie. In Anlehnung an die Kinder-TV-Serie Dr. Snuggles gaben die Mitarbeiter des Labors dem Roboter diesen außergewöhnlichen Namen.

Das System beruht auf einem elektronischen Kommunikationsnetz. Die Anweisungen der Ärzte werden an eine Software übermittelt, von hier gelangen sie auf elektronischem Weg direkt zur Klinik-Apotheke. Dort überprüfen Pharmazeuten die Daten nochmals, bevor der Roboter die für jeden Patienten angepassten Medikamente produziert.

Die Software dokumentiert jeden Arbeitsschritt und macht den Prozess für Ärzte, Apotheke und Station jederzeit nachvollziehbar. Das verhindert Fehler.

„Als Erstes wird die KI Vorsorgeuntersuchungen vereinfachen“, sagt Michael Forsting, Direktor der Klinik für diagnostische und interventionelle Radiologie und Neuroradiologie. „Bisher schauen sich bei der Mammografie zwei Radiologen die Bilder an. Einen der beiden Experten wird die Software bald ersetzen.“

Michael Forsting

Direktor der Klinik für diagnostische und interventionelle Radiologie und Neuroradiologie

Ähnliche Analyse-Software ist für Lungenkrebs, Weichteilgeschwulste (Sarkome), Leber- oder Pankreastumoren in der Entwicklung. „Beim Lungen-Screeningfallen pro Patient 600 bis 800 Bilder an, das kann sich kein Radiologe alles anschauen“, sagt Forsting.

Anders Kollege Computer: Beim Gebärmutterhalskrebs hat sein Team ein System entwickelt, das mit einer Sicherheit von 97 Prozent bestimmen kann, ob der Tumor gestreut hat. Die KI vergleicht dazu 2000 Parameter, also unterschiedliche Werte, aus computertomografischen Aufnahmen. Bei Leberkrebs tüfteln die Forscher an einem System, das vorhersagt, wie gut sich das Organ erholt, nachdem ein Teil entfernt wurde.

Am MIT in Boston arbeiten Forscher an schlauen Systemen, die Brustkrebs identifizieren, der erst zwei bis drei Jahre später ausbricht. „Die Muster dafür existieren, sie sind uns nur entgangen. Um sie zu identifizieren, benötigen wir gute Datensätze“, so Forsting.

Gute Daten sind solche, an denen die künstliche Intelligenz lernen kann. Dazu gehören echte Fälle und authentische Muster von Krankheiten in allen Stadien. Gelungene und korrekte Diagnosen, welche die KI mit den Mustern Gesunder vergleichen und an ihenen abgleichen kann, was harmlos und was gefährlich ist. Erst dann können sich die Algorithmen in die unsichere Realität wagen. Intelligente Krankenhäuser sind der Ort, an dem diese Daten zuhauf anfallen.

Doch nicht nur das. In den digitalen Patientenakten sind sie für Forschungszwecke lesbar. Um sie zu nutzen, braucht es nicht mal mehr einen Knopfdruck – die Software erledigt das selbst. Daher würden Tech- Giganten wie Google oder Amazon über kurz oder lang selbst Krankenhäuser eröffnen.

Die Unternehmen verfolgten das Ziel, sich die medizinischen Daten von Patienten zu sichern – um so am Gesundheitsmarkt der Zukunft zu verdienen, vermutet Forsting. Amazon hat bereits eine Klinik für Mitarbeiter gegründet. Google arbeitet mit dem israelischen Start-up Zebra zusammen, das radiologische Aufnahmen analysiert.

In „Silicon Ruhr“ wollen sie dabei nicht zuschauen. Mit Sitz im Stadtteil Rüttenscheid haben sie ein Institut für künstliche Intelligenz in der Medizin gegründet, zusammen mit der Universität Duisburg-Essen. Vier Informatik-Professoren werden sich mit den Algorithmen der Zukunft beschäftigen.

„Künstliche Intelligenz“, sagt der Neuroradiologe, „wird die Medizin ebenso verändern, wie es im 20. Jahrhundert Röntgenbilder, Ultraschall und Laboranalysen getan haben.“ Dass Patienten dieser Entwicklung im Weg stehen, kann sich Forsting nicht vorstellen, solange sie selbst bestimmen dürfen, wozu ihre Daten verwendet werden. Datenschutz, meint der Neuroradiologe, sei etwas für Gesunde. Keine Frau mit Brustkrebs hätte ein Problem damit, ihr Genom analysieren und auswerten zu lassen.