CASSANDRA hört zu und hilft: Ein KI-Teammitglied für die Anästhesiologie

Abstract

Im Forschungsprojekt CASSANDRA entwickelte die prognostica GmbH ein KI-gestütztes Assistenzsystem für die Anästhesie. Das System analysiert kontinuierlich Vitalparameter und Medikamentengaben in Echtzeit, um das medizinische Personal im Operationssaal über eine grafische Benutzeroberfläche frühzeitig vor drohenden kritischen Patientenzuständen zu warnen und den klinischen Alltag sicherer zu machen. Für das Training der Algorithmen wurde eine umfangreiche, bereinigte Datengrundlage aus über 125.000 historischen Behandlungsprotokollen der letzten zehn Jahre aufgebaut. Eine zentrale Herausforderung lag darin, unregelmäßige Ereignisse (wie punktuelle Medikamentengaben) mit den zeitlich gröber erfassten Vitalwerten mathematisch sinnvoll zu verknüpfen. Um den strengen Anforderungen des medizinischen Datenschutzes vollkommen gerecht zu werden, wurden alle KI-Modelle – einschließlich moderner, komplexer neuronaler Netze – ausschließlich für den lokalen Betrieb direkt in der Netzinfrastruktur der Klinik konzipiert. Die Evaluation der Modelle lieferte ein differenziertes Bild für die klinische Praxis:

Kurzfristprognosen: Die Vorhersage sehr abrupt eintretender Schockzustände (wenige Minuten im Voraus) erwies sich auf Basis der historischen Datenstruktur als nicht ausreichend präzise, da die Daten in kritischen Momenten zu volatil und lückenhaft waren. Langzeitüberwachung (Trenderkennung): Bei langlaufenden Eingriffen erzielte das System hervorragende Ergebnisse. Ein neu entwickeltes Trenderkennungsverfahren identifiziert schleichende hämodynamische Instabilitäten - beispielsweise durch kontinuierlichen, unbemerkten Flüssigkeitsverlust - verlässlich und frühzeitig, noch bevor ein gefährlicher Zustand eintritt.

Das Projekt liefert wertvolle Erkenntnisse darüber, wie unvollständige Behandlungsdaten aus dem Klinikalltag für dynamische Echtzeit-Prognosen nutzbar gemacht werden können. Die entwickelten Verfahren zur Trenderkennung sowie die Workflows für den datenschutzkonformen, lokalen Betrieb moderner KI-Modelle sind für die prognostica GmbH unmittelbar verwertbar: Sie dienen als starke Referenz im Healthcare-Sektor, werden bereits in Folgeprojekten eingesetzt und fließen direkt in die Weiterentwicklung der eigenen Softwarelösungen ein.