KI-Agenten sollen helfen, in der Notaufnahme Leben zu retten

Im Notfall-Eingriffsraum in Kliniken, dem sogenannten Schockraum, kümmern sich bis zu zehn Ärzte und Pflegekräfte um die schnelle und sichere Versorgung von Schwerstverletzten. Deutsche Telekom, das Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS und das Krankenhaus Merheim von den Kliniken der Stadt Köln entwickeln aktuell anhand von Schockraum-Simulationen eine KI-gestützte Live-Anzeige: Die KI dokumentiert und verfolgt die Gespräche des medizinischen Personals im Schockraum. Auf Basis dessen ordnet ein KI-Agent die genannten Informationen nach medizinischen Prioritäten ein. Diese Liste wird laufend aktualisiert und die Daten werden gleichzeitig für die Dokumentation der Behandlung gespeichert. So sollen die Fachkräfte im Schockraum entlastet, Fehler reduziert – und Leben gerettet werden.

Die KI-Anwendung kann im sogenannten Cloud-Edge-Kontinuum direkt im Krankenhaus auf eigenen Rechnern ohne Verbindung zum Internet oder über die Cloud betrieben werden. Die Daten können so streng geschützt und nur im europäischen Raum nach europäischen Standards für Datensicherheit abgelegt werden. Das einjährige Projekt zur Entwicklung eines Prototyps anhand von Schockraum-Simulationen startete im September. Grundlage ist ein modularer Software-Baukasten für die KI-Lösungen.

Wie KI im Schockraum unterstützen und Dokumentationen erleichtern soll

Das medizinische Team im Schockraum steht unter immensem Druck: Während der Übergabe der Patientinnen vom Rettungsdienst an das Schockraum-Team, im Verlauf des Behandlungsprozesses im Schockraum und bei der Übergabe von Patientinnen an die Intensivstation oder den Operationssaal werden sämtliche medizinisch relevanten Informationen verbal kommuniziert. Informationen müssen blitzschnell erfasst, ausgetauscht und verarbeitet werden, während Diagnostik und Therapie parallel ablaufen. Die zu entwickelnde Lösung nutzt Künstliche Intelligenz, um die Gespräche automatisch mitzuschneiden, in Echtzeit auszuwerten, anzureichern und strukturiert grafisch aufzubereiten. Der sich aktuell in der Entwicklung befindliche KI-Agent soll dabei helfen.

Struktur für den Notfall: Das ABCDE-Schema rettet Leben

Die Behandlung folgt dem sogenannten ABCDE-Schema, Lebensbedrohliches wird zuerst behandelt: Atemwege (Airways), Beatmung (Breathing), Kreislauf (Circulation), neurologisches Defizit (Disability), erweiterte Informationen (Exposure). Sind die Atemwege frei, liegen starke innere oder äußere Blutungen vor, ist der Stoffwechsel entgleist? Aber auch: Nimmt der oder die Verletzte Gerinnungshemmer und kann deshalb schneller verbluten? Ziel der KI ist folgendes: Die KI erkennt, welche Befunde, Maßnahmen und Entscheidungen genannt werden. Spricht der Arzt von einem „grobblasigen Rassel-Geräusch“ bei der Atmung, ermittelt der KI-Agent die Kategorie und erstellt ein Live-Bild in Ampellogik nach dem ABCDE-Schema. Darüber hinaus überführt der KI-Agent die Daten automatisch in die Formulare für Dokumentation und Qualitätssicherung.

Modellfall für sichere und flexible Cloud-Edge-Infrastrukturen

Die Lösung entsteht derzeit im Rahmen des europäischen Förderprogramms IPCEI-CIS. Ziel ist eine standardisierte, übertragbare Infrastruktur im Cloud-Edge-Kontinuum. Das System verfügt über eine erhebliche Resilienz gegenüber Infrastruktur-Ausfällen, weil es sowohl lokal als auch offline über den Super-Minicomputer DGX Spark von NVIDIA ebenso wie über die AI Foundation Services in der Open Telekom Cloud betrieben werden kann. Die Open Telekom Cloud ist wesentlicher Bestandteil des T-Cloud-Angebots der Deutschen Telekom und entspricht sämtlichen europäischen Datenschutzvorgaben. Schlüsselkomponenten des Systems wie der modulare Software-Baukasten für KI-Lösungen, das Edge-Agent-Framework, die schlanken KI-Modelle sowie automatisierte Workflows für Datenverarbeitung und Training können bei der Entwicklung anderer KI-Agenten-basierter Cloud-Edge-Infrastrukturen „wiederverwendet“ werden.

Fortschritt durch eine starke Partnerschaft

„Mit der Entwicklung eines vielseitig einsetzbaren Multi-Agenten-Frameworks und seiner Anpassung an die Anforderungen in der Notfallmedizin schaffen wir die Grundlage für eine Entlastung des Personals bei der Versorgung Schwerstverletzter. Wichtige Bausteine dafür sind eine gut durchdachte Systemarchitektur, die Einbindung vertrauenswürdiger Komponenten für Sprachverarbeitung und Datenmanagement sowie die Edge-Fähigkeit für den Betrieb direkt vor Ort“, sagt Stefan Rüping, Abteilungsleiter am Fraunhofer IAIS.

„Indem wir medizinisches Fachwissen und realistische Schockraum-Simulationen einbringen, verzahnen wir Forschung und Praxis und tragen dazu bei, dass KI-Agenten im Schockraum künftig einen spürbaren Fortschritt für die Notfallversorgung bringen könnten“, ergänzt Jerome Defosse, Leitender Oberarzt der Klinik für Anästhesiologie und operative Intensivmedizin der Kliniken der Stadt Köln.

„KI hilft bereits heute, Leben zu retten. Unser KI-Agent für die Notfallmedizin hat auch für andere Branchen Vorbildcharakter. Mit dieser praxisnahen Lösung zeigen wir den Nutzen souveräner digitaler Infrastruktur für die Wirtschaft und das Gemeinwohl“, sagt Ferri Abolhassan, Vorstandsvorsitzender T-Systems und Vorstandsmitglied Deutsche Telekom AG.

Das Bundeswehrkrankenhaus Berlin und das Florence-Nightingale-Krankenhaus in Düsseldorf unterstützen das Projekt in einer beratenden Rolle. Ein vor Ort im Krankenhaus laufender Prototyp, der auch offline voll funktionsfähig ist, wird voraussichtlich im Sommer zweitausendsechsundzwanzig einsatzfähig sein.

Thorsten Tjardes, Direktor der Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädie Septische und Rekonstruktive Chirurgie am Bundeswehrkrankenhaus Berlin: „Für uns hat die Resilienz der KI-Assistenz oberste Priorität – sie muss auch in der Cloud und lokal, also offline, absolut zuverlässig und sicher funktionieren, um die hohen Anforderungen der Notfallmedizin zu erfüllen.“

Martin Pin, Chefarzt Klinik für Notfall- und Akutmedizin am Florence-Nightingale-Krankenhaus Düsseldorf, ergänzt: „Als beratender Partner bringen wir unsere Expertise ein, um die innovative KI-Technologie praxisgerecht zu gestalten und eine optimale Balance zwischen technischer Exzellenz und der Nutzbarkeit im klinischen Betrieb zu gewährleisten.“

Das aktuelle Vorhaben baut auf dem vom Bundesministerium für Gesundheit geförderten Projekt „TraumAInterfaces“ auf. Um die dort gewonnenen Erkenntnisse weiterzuentwickeln und dem Gesundheitswesen zur Verfügung zu stellen, wurde eine Anschlussförderung durch das europäische Förderprogramm IPCEI-CIS zur Verfügung gestellt.

Die AI Foundation Services sind eine zentrale Plattform für sichere KI-Anwendungen. Unternehmen finden dort eine große Auswahl an Open-Source- und kommerziellen KI-Modellen. Die Open-Source-Modelle werden von T-Systems nach höchsten Sicherheitsstandards in eigenen Rechenzentren betrieben.

Das IPCEI-CIS-Programm der Europäischen Union zielt darauf ab, ein „Multi-Provider-Cloud-Edge-Kontinuum“ zu schaffen: eine vernetzte, souveräne digitale Infrastruktur für Europa von Europa. Edge-Cloud-Computing platziert leistungsstarke Rechenkapazitäten am Netzwerkrand („at the Edge“) mit minimaler Latenz. Bereits heute arbeiten zwölf Mitgliedstaaten der Europäischen Union und rund einhundertfünfzig Partner, darunter Branchenriesen wie SAP, Siemens, Bosch, Telefónica, Orange und Airbus an diesem offenen, europäischen Betriebssystem.