Arzt oder Computer – Wer macht die bessere Diagnose?

Viel spricht dafür, dass Watson einmal Ärzten bei der Diagnose helfen kann. Watson ist ein Computer, ein Supercomputer. Er spielt besser als der Mensch Schach, schlägt ihn auch beim dem mit Ironie, Witz und Wortspielen gespickten Quiz „Jeopardy!“. Was aber kann ein PC mit Windows XP? Er kann Migräne diagnostizieren. Das zeigt eine neulich erschienene Publikation [1].

Ein recht einfacher Algorithmus kann anhand von 20 Merkmalen der Symptome einer Kopfschmerzattacke Migräne, Spannungskopfschmerzen, trigemino-autonome Kopfschmerzen und andere primäre Kopfschmerzen auseinander halten.

Genutzt wird eine unüberwachte Lernmethode, der sog. Fuzzy C-Means Algorithmus, die unter den 20 Merkmalen eine Klassifikation nach häufigen Kombinationen vornimmt. [Hier explizit Nachgetragen der Hinweis von Olaf Behrendt unten in den Kommentaren zur Qualität dieser Studie; 11.Okt. 14:20]

Nun ist die Diagnose der primären Kopfschmerzen auch für Menschen auf den ersten Blick nicht wirklich eine schwierige Aufgabe. Doch gleicht keine Attacke der anderen. Warum es zu menschlichen Fehldiagnosen kommt, beschrieben die Autoren so:

However, the diagnosis of the primary headache is still difficult for physicians due to its complex symptoms. None of the symptom features occur in all patients who meet a strict definition of the HIS [sic, gemeint ist IHS, die International Headache Society] primary headache and no single symptom is required for diagnosis. In other words, the primary headache is a complex mixture of symptoms with variable symptom profiles.

Weil also kein Symptom bei allen Patienten einer primären Kopfschmerzenart notwendig auftritt, muss man die internationale Kopfschmerz-Klassifikation der Iiternationalen Kopfschmerzgesellschaft schon exakt kennen.

Ein weiteres Problem ist, dass die medizinischen Richtlinien sich immer mal wieder ändern. Gerade vollzieht sich der Übergang von der zweiten zur dritten Auflage mit einigen für die Diagnose durchaus relevanten Änderungen. Allerdings betreffen diese  Änderungen die Subtypen und Subformen der primären Kopfschmerzformen. Der Fuzzy C-Means Algorithmus hält nur die primären Kopfschmerzformen auseinander, aber eine tiefergehende Klassifikation ist meiner Ansicht nach auch mit einem Computer-Algorithmus leicht möglich.

Ständig sich ändernde Informationen sind eher ein Problem. Das ist der Punkt an dem IBM mit Watson ansetzt. Denn Watson kann die Richtlinie – also menschliche Sprache – lesen und deren Bedeutung „verstehen“:

Tatsächlich verdoppelt sich die Menge an medizinischen Daten alle fünf Jahre. Ein Großteil dieser Daten ist unstrukturiert – und liegt häufig in natürlicher Sprache vor. Ärzte haben einfach nicht die Zeit, jede Fachzeitschrift zu lesen, die sie über die jeweils neuesten Fortschritte informiert – 81 Prozent der Ärzte verbringen eigenen Angaben zufolge nur maximal fünf Stunden pro Monat mit dem Lesen von Fachzeitschriften.
(zitiert von hier)

Es wäre deswegen zukünftig sehr wünschenswert, intelligente Assistenzsysteme für Ärzte einzusetzen, ein Forschungsfeld an dem auch ich arbeite und zu dem es bald noch mehr im Blog geben wird. Die bessere Diagnose macht freilich immer noch der Arzt. Denn ein Computer macht strenggenommen nie eine Diagnose, sondern liefert dem Arzt die hierzu nötigen Informationen.

 

Literatur

[1] Wu, Y., Duan, H., & Du, S. (2015). Multiple fuzzy c-means clustering algorithm in medical diagnosis. Technology and Health Care, 23(s2).

 

Markus Dahlem forscht seit über 20 Jahren über Migräne, hat Gastpositionen an der HU Berlin und am Massachusetts General Hospital. Außerdem ist er Geschäftsführer und Mitgründer des Berliner eHealth-Startup Newsenselab, das die Migräne- und Kopfschmerz-App M-sense entwickelt.

10 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Watson wird wohl Sprache nur in vorgesehenen Kontexten verstehen und beispielseise Forschungsartikel nicht wirklich verstehen, sondern sie nur richtig kategorisieren und Querbeziehungen erkennen können. Scheinbar wird Watson schon an einigen US-Spitälern eingesetzt, wird dort aber nicht als so überragend beurteilt, wie IBM das in der Öffentlichkeit tut. Immerhin scheinen die Spitäler das Experiment fortsetzen zu wollen. Auch darum, weil das System sich ständig verbessere. Watson wird als System, dass eine enorme Menge an medizinischem Wissen verwaltet, in vielen Bereichen mehr wissen als ein Hausarzt. Das ist zu erwarten. Er braucht nur die “richtigen” Daten und die “richtigen” Fragen um helfen zu können. Irgendwann werden Patienten wohl direkt Warson- artige Expertensysteme um Rat fragen können noch bevor sie zum Arzt gehen. Zuhause gemachte Urinanalysen, vorgenommen durch das intelligente WC und Daten von Fitnesstrackern und “Gesundheitsuhren” könnten regelmässig von Watson-artigen Expertensystemen gecheckt werden und ein monatlicher oder wöchentlicher medizinischer Bericht ähnlich zum Resultat der Virenanalyse auf dem PC dürfte in Zukunft zum Normalfall,werden.

    • Die Google-Suche “Watson in US hospitals” ergibt viele Treffer im Zusammenhang Watson als Hilfe bei der Krebstherapie.

      “This collaboration is about giving clinicians the ability to do for a broader population what is currently only available to a small number–identify personalized, precision cancer treatments,” Harvey said in a statement. ”

      The hospitals will pay an undisclosed fee for the subscription to the service.

      “Determining the right drug combination for an advanced cancer patient is alarmingly difficult, requiring a complex analysis of different sources of Big Data that integrates rapidly emerging clinical trial information with personalized gene sequencing,”

      Die neuen Krebstherapien, welche je nach gefundenen Krebsgenen andere Therapien vorsehen (personalized medicine), lassen die Fähigkeiten einer intelligenten Datenbank – wie es Watson ist -, voll zum Zuge kommen.

  2. Danke für den interessanten Eintrag. Ja, mit maschinellen Lernen kann man eine Diagnose unterstützen oder sogar neue Diagnosemöglichkeiten erlauben (z.B. hoch dimensionale Muster erkennen, was für den Menschen häufig schwieriger ist). Da bin ich ganz bei Ihnen.

    Allerdings erscheint mir die konkret zitierte Studie nicht sehr belastbar zu sein:
    Es wurde mit 379(!) Patienten-Daten gearbeitet, was eine doch recht kleine Datenmenge für ein 20-dimensionale Problem zu sein scheint (Signifikanz!). Weiter kann man die Resultate nicht reproduzieren, jedenfalls ist kein Quellenverweis auf die verwendeten Daten vorhanden (“We considered 379 patients from a certain hospital in China”). Weiter ist es Usus, eine neue Variante eines statistischen Verfahrens (“The MFCM algorithm in combination with the optimum initial cluster centers and simple set of feature weights as proposed in this study improves the performance of the FCM”) durch Benchmarking mit einem allgemein zugänglichen Testdaten zu vergleichen, was hier auch nicht passiert ist.

    • Ich stimme Ihnen da zu. Die Publikation ist nicht von guter Qualität, was schon die Frage erlaubt, ob man sowas überhaupt aufnimmt. Ich fand es interessant, weil gerade Kopfschmerzdaten benutzt wurden und dies zu dem vorangegangenen Beitrag passt.

      Ich erwähnte das Paper auch schon im Beitrag vom 4. Okt.: “Abschließend ein Verweis auf eine neue Publikation [7], die zeigt, wie ein PC mit Windows XP primäre Kopfschmerzen auseinander hält. Das brachte mich auf die Frage: Arzt oder Computer – Wer macht eigentlich die bessere Diagnose? (Der Beitrag kommt erst im Laufe der Woche.)”

      Nachdem ich es mir näher angeguckt hatte, wollte ich zunächst es auch gar nicht mehr aufgreifen. Aber dann fand ich eben den Bezug zum Beitrag: “Keine drei Migräneattacken sind gleich” doch passend.

      Ich mache aber nun einen Verweis auf Ihren Kommentar im Text. Danke dafür!

  3. Ich traue der Technik, dem Menschen traue ich nicht.
    Die Technik kann schnell verbessert werden, wenn verbliebene Schwächen sichtbar werden.

    Der Computer wird bei der medizinischen Diagnostik das Rennen machen.

    Joachim Datko Ingenieur, Physiker, Philosoph

    • Ich traue der Technik nicht, denn der Mensch hat sie “erfunden”.

      Folgt man Ihnen, wird der Computer nicht nur bei der medizinischen Diagnostik das Rennen machen, er wird auch die Philosophie abschaffen, weil es ihrer nicht mehr bedarf. Sie Filosof, wenn Sie verstehen, was ich meine.

      • Vor einigen Wochen musste ein Airbus automatisch notlanden, weil die Piloten wegen eines Hagelschadens keine Sicht mehr hatten.

        Die Technik ist dem Menschen haushoch überlegen.

        Die Philosophie fristet zur Zeit ein Schattendasein.

  4. Auch hier der Computer als Mediziner: How Your Smartphone Can Detect Bipolar Disorder

    Osmani gave smartphones to 12 patients with bipolar disorder and monitored their activity over a period of 12 weeks in 2012 and 2013.
    ….

    The results are hugely promising. Activity and location data together gave a good indication of the patient mood but more impressively, accurately predicted a change in this mood 94 percent of the time. And combining this with an analysis of patient phone calls increased the predictive success to over 97 percent.

    Ein Smartphone diagnostiziert als den Zustand eines Manisch-depressiven wohl besser als ein Hausarzt und gleichgut wie eine Universitätsklinik.

  5. Das Ganze ist ja absolut nichts Neues. Schon 1972 gab es mit MYCIN ein Expertensystem zur richtigen Vergabe von Antibiotika, das bessere Diagnosen erzielte als die praktizierenden Ärzte.

    Gescheitert ist die Einführung dieses Programms allerdings nicht an dem Nutzen, sondern an den Ängsten und Vorurteilen der Ärzte, die eine Diagnose nicht einem Rechner anvertrauen wollten.

    Der wichtigste Punkt bei der Einführung eines solchen Systems wäre also die Erhöhung der Akzeptanz durch die Ärzte! Inzwischen könnten wir aufgrund der Digitalisierung der Gesellschaft aber vielleicht so weit sein…

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