Ein AI-Arzt könnte die Überlebenschancen von Sepsis-Patienten erhöhen

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Wissenschaftler haben ein System künstlicher Intelligenz geschaffen, das Patienten mit Sepsis helfen könnte.

Die von Forschern des Imperial College London entwickelte Technologie ergab die beste Behandlungsstrategie für Patienten.

Das System “lernte” die beste Behandlungsstrategie für einen Patienten, indem es die Aufzeichnungen von etwa 100.000 Krankenhauspatienten auf Intensivstationen und die Entscheidungen jedes einzelnen Arztes, die sie betrafen, analysierte.

Die Ergebnisse, in der Zeitschrift veröffentlichtNaturmedizin, zeigte das KI-System zuverlässigere Behandlungsentscheidungen als die menschlichen Ärzte.

Das Team hinter der Technologie sagt, dass das Tool zusammen mit medizinischen Fachleuten verwendet werden könnte, um Ärzten zu helfen, die beste Behandlungsstrategie für Patienten zu bestimmen.

Sepsis, auch bekannt als Blutvergiftung, ist eine potentiell tödliche Komplikation einer Infektion und tötet jährlich etwa 44.000 in Großbritannien.

In der Studie untersuchten die Forscher über einen Zeitraum von 15 Jahren US-Patientenakten von 130 Intensivstationen, um zu untersuchen, ob die Empfehlungen des KI-Systems im Vergleich zur Standardversorgung die Ergebnisse der Patienten verbessern konnten. Die Forscher hoffen nun, das System namens AI Clinician auf Intensivstationen in Großbritannien testen zu können.

Dr. Aldo Faisal, leitender Autor der Abteilung für Bioingenieurwesen und der Abteilung für Computing bei Imperial, sagte: “Sepsis ist einer der größten Killer in Großbritannien – und fordert weltweit sechs Millionen Menschenleben – und deshalb brauchen wir dringend neue Werkzeuge Wir bei Imperial glauben, dass AI for Healthcare die Lösung ist: Unser neues KI-System war in der Lage, die Daten eines Patienten – wie Blutdruck und Herzfrequenz – zu analysieren und die beste Behandlungsstrategie zu bestimmen Die Behandlungsentscheidung entsprach der Empfehlung des KI-Systems, sie hatten eine bessere Überlebenschance. “

Das Team verwendete das KI-System, um zu beurteilen, welcher spezielle Behandlungsansatz für Sepsis am erfolgreichsten war.

Sepsis kann zu einem drastischen Abfall des Blutdrucks führen, der Organen, die keinen Blutfluss und Sauerstoff haben, entgehen kann und letztendlich zu Organversagen und Tod führen kann.

Um den Blutdruck zu erhöhen und das Herz am Laufen zu halten, geben die Ärzte zusätzliche Flüssigkeiten, meist in Form einer Salzlösung, sowie Medikamente, die die Blutgefäße straffen und den Blutdruck erhöhen, Vasopressoren genannt.

Professor Anthony Gordon, Senior Autor von der Abteilung für Chirurgie & amp; Krebs bei Imperial erklärte: “Wir wissen, dass die meisten Patienten mit Sepsis Flüssigkeitstropfen brauchen und in schwereren Fällen auch Vasopressoren benötigen, um den Blutdruck und den Blutfluss aufrechtzuerhalten. Es gibt noch viele Diskussionen unter Klinikern darüber, wieviel Flüssigkeit zu geben ist und wann Vasopressoren zu starten sind “Es gibt klinische Richtlinien, aber sie bieten allgemeine Ratschläge. Der AI Clinician ist in der Lage zu lernen, was für jeden einzelnen Patienten zu diesem Zeitpunkt die beste Option ist.”

Gesundheitsminister Lord O’Shaughnessy fügte hinzu: “Sepsis ist eine verheerende Krankheit, die im Vereinigten Königreich viel zu viele Menschenleben fordert. Wir müssen besser in der Lage sein, die Zeichen frühzeitig zu erkennen und künstliche Intelligenz hat das Potenzial, dies schneller und effektiver als Menschen zu tun- unterstützende Ärzte, damit sie mehr Zeit mit Patienten verbringen können.

“Wir machen bereits Schritte, um die Diagnose mit unserem neuen Sepsis-Tool zu verbessern, aber wir müssen uns auch neuen Technologielösungen zuwenden, die die Patientenversorgung verbessern und Leben retten können.”

Um Ärzten zu helfen, zu entscheiden, welche Methode die Überlebenschancen eines Patienten erhöhen würde, entwickelte das Forschungsteam ein KI-System, das die Vitalfunktionen eines Patienten beurteilen und den besten Behandlungsansatz empfehlen würde.

Das System analysierte die medizinischen Aufzeichnungen von 96.000 US-Patienten mit Sepsis auf Intensivstationen. Mit einem Prozess namens “Verstärkungslernen”, bei dem Roboter lernen, Entscheidungen zu treffen und ein Problem zu lösen, ging der AI-Arzt jeden Patienten durch und erarbeitete die beste Strategie, um einen Patienten am Leben zu erhalten. Das System berechnete 48 Variablen einschließlich Alter, Vitalzeichen und Vorerkrankungen.

Das System sagte dann die beste Behandlungsstrategie für jeden Patienten mit Sepsis voraus. Die Ergebnisse zeigten, dass das KI-System in 98 Prozent der Fälle mit der Entscheidung der Ärzte übereinstimmte oder besser war.

Die Studie ergab auch, dass die Mortalität bei Patienten am niedrigsten war, bei denen die Dosierungen von Flüssigkeiten und Vasopressor des menschlichen Arztes dem Vorschlag des AI-Systems entsprachen. Wenn jedoch die Entscheidung des Arztes vom KI-System abwich, hatte ein Patient eine verringerte Überlebenschance.

Das Team fand heraus, dass, wenn die Entscheidung des Arztes vom Vorschlag des AI-Arztes abwich, es im Durchschnitt zu viel Flüssigkeit und zu wenig Vasopressor verabreichte, aber wichtigerweise variierte es zwischen einzelnen Patienten.

Das Team sagt, die Ergebnisse zeigen, dass der AI-Arzt den Ärzten helfen kann, die beste Behandlungsstrategie für Patienten zu finden.

Professor Gordon erklärte: “Der KI-Arzt konnte von weitaus mehr Patienten” lernen “, als jeder Arzt in seinem Leben sehen konnte. Er hat von 100.000 Patienten gelernt und” erinnert “sich alle gleichermaßen, während Ärzte immer anfällig für Recall-Bias sind besonders an jüngere Fälle oder ungewöhnliche Fälle erinnern “.

Dr. Faisal erklärte: “Ein Intensivarzt wird bis zum Renteneintritt etwa 15.000 Patienten sehen. Dennoch hat dieses System fast 100.000 Patienten gesehen, es hat die Lebenserfahrung von 8 Ärzten und hat aus jedem dieser Fälle gelernt, was das ist Die besten Entscheidungen wurden für jede Situation getroffen. “

Dr. Faisal fügte hinzu: “Die explosionsartige Verbreitung von Artificial-Intelligence-Anwendungen im Gesundheitswesen konzentriert sich derzeit darauf, die Wahrnehmungsfähigkeit menschlicher Ärzte nachzuahmen, zB einen Tumor aus einem Gehirn-Scan zu erkennen, wie er in der Diagnostik verwendet wird. Ärzte machen jedoch mehr als nur diagnostizieren Unser AI Clinician-System konzentriert sich darauf, diese kognitiven Fähigkeiten der Ärzte zu erfassen: Stellen Sie sich vor, Sie würden jeden zweiten Tag einen Arzt beaufsichtigen, einen Behandlungsverlauf durchführen, beobachten, wie Sie auf die Behandlung reagieren und dann die Behandlung als Ihren Zustand anpassen entwickelt sich.

“Die von uns entwickelte AI Clinician-Technologie kann viele Anwendungen in der Medizin haben, wann immer wir die Behandlung auswählen, beobachten und anpassen müssen. Immer wenn große Mengen von Patientendaten vorliegen, kann der AI-Arzt beurteilen und lernen, das System kann verwendet werden. Wir haben Diese Technologie wurde bereits früher bei der Behandlung von Diabetes und in der Anästhesie während der Operation eingesetzt und kann so die Versorgung mit teuren Behandlungen, zB in der Krebstherapie, optimieren. “

Das Team plant nun, den KI-Arzt in britischen Krankenhäusern zu testen. Dr. Faisal fügte hinzu: “Der einzige Weg für eine Technologie, einem Patienten zu helfen, ist es, ihn in ein Produkt zu verwandeln, das Ärzte und Krankenhäuser verschreiben können, daher streben wir eine Kommerzialisierung an.”

Diese Arbeit war nur durch die Zusammenarbeit von künstlicher Intelligenz und klinischen Wissenschaftlern möglich, die bei Imperial Pionierarbeit geleistet haben.

Dr. Faisal sagte: “Wir haben Grenzen und Silos, die traditionelle Ansätze für das Gesundheitswesen zurückdrängten, durch die Ausbildung einer neuartigen Generation von Doktoranden, die KI und Gesundheitswesen als ein Problem betrachteten, und nicht zwei, durchbrochen.”

Matthieu Komorowski et al. Der Artificial Intelligence Clinician lernt optimale Behandlungsstrategien für Sepsis auf der Intensivstation,Naturmedizin(2018). DOI: 10.1038 / s41591-018-0213-5