SmartHospital.NRW
Mit Künstlicher Intelligenz das Krankenhaus von morgen gestalten
Mit der Hilfe Künstlicher Intelligenz Patientinnen und Patienten besser behandeln, das Krankenhaus-Personal entlasten und medizinische Prozesse effizienter gestalten – das ist das Ziel des Projekts »SmartHospital.NRW«.
Unter Leitung der Universitätsmedizin Essen erarbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Fraunhofer-Institute für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS und für Digitale Medizin MEVIS, der RWTH Aachen und der TU Dortmund sowie mit den Partnern GSG und m.Doc Konzepte und Lösungen, wie Krankenhäuser in Nordrhein-Westfalen die eigene Digitalisierung vorantreiben und zu »Smart Hospitals« weiterentwickelt werden können. Durch die ständig wachsende Menge an Gesundheitsdaten wird es möglich, intelligente und personalisierte Anwendungen zur gesundheitlichen Früherkennung, Diagnostik, Behandlung und Nachsorge zu entwickeln. Vor allem KI-basierte Systeme bergen enormes Potenzial, welches SmartHospital.NRW heben und für Krankenhäuser in Nordrhein-Westfalen nutzbar machen möchte.
Projektziele
Ziele des gemeinschaftlichen Flagship-Projektes der Kompetenzplattform »KI.NRW« sind zum einen, ein flexibles Vorgehensmodell zu erarbeiten, welches auf Krankenhäuser mit unterschiedlichen Digitalisierungsgraden übertragen werden kann und so Lösungen für die gesamte Branche zu bieten. Zum anderen werden innovative, KI-basierte Anwendungen für reale Einsatzszenarien entwickelt und exemplarisch erprobt. Ein wesentlicher Aspekt des Projektes ist dabei, dass diese Anwendungen nicht isoliert entwickelt werden, sondern dass deren zukünftige Translation in die Klinik im Rahmen des Vorgehensmodells und entsprechenden Change Management Prozessen von Beginn an mitgedacht wird.
Bei jedem Forschungsschritt steht der Mensch im Mittelpunkt der KI-Entwicklung. KI-basierte Lösungen werden ausnahmslos verantwortungsvoll designt, getestet und zukünftig auch eingesetzt, da sie zum einen mit extrem schützenswerten Daten umgehen müssen und zum anderen Menschen-bezogene Prozesse oder sogar Entscheidungen unterstützen. Entsprechend sorgfältig wird auch das Personal auf einen möglichen Umgang mit dieser Schlüsseltechnologie vorbereitet und geschult, weshalb die Ermittlung von Qualifizierungsbedarfen als Input für zukünftige mögliche Schulungen ebenfalls Teil des Vorhabens ist.
Mit der Einrichtung eines Showrooms an der Universitätsmedizin Essen werden die von den Projektpartnern entwickelten Anwendungen zukünftig einer Fachöffentlichkeit präsentiert und deren klinische Einsatzmöglichkeiten mit Vertreterinnen und Vertretern anderer Krankenhäuser evaluiert. So können die technischen Voraussetzungen für das intelligente Krankenhaus geschaffen werden, in welchem die Versorgung für Patientinnen und Patienten, die Arbeit der Medizinerinnen und Mediziner sowie die Aufgaben der Pflegefachpersonen stets verbessert werden können.
Die KI-basierten Anwendungen für dieses Vorhaben werden unter der Federführung des Fraunhofer-Instituts für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS erarbeitet. Unterstützung bekommt das Flagship-Projekt von der Kompetenzplattform für Künstliche Intelligenz Nordrhein-Westfalen KI.NRW. Unter dem Motto »Flagships powered by KI.NRW« unterstützt das Netzwerk vom Land geförderte, hochinnovative und anwendungsbezogene Projekte mit hoher gesellschaftlicher Relevanz und hilft dabei, wegweisende Pioniervorhaben auch über die Landesgrenzen hinaus sichtbar zu machen.
Bereit für das Smart Hospital?
Mit unserem Whitepaper und dem KI-Readiness-Check schnell und einfach starten
Mit dem KI-Readiness-Check führen Krankenhäuser und medizinische Einrichtungen eine Selbstevaluation durch, um ihren eigenen KI-Reifegrad zu bestimmen und sich Empfehlungen für die Weiterentwicklung einzuholen. Begleitet wird der Check durch ein Whitepaper, welches die Ziele, den Aufbau, die Prinzipien und die Funktionsweise des Checks näher erläutert. Beides stellen wir kostenfrei zum Download zur Verfügung.
Die Roadmap zum Smart Hospital
Dieses Whitepaper begleitet das SmartHospital.NRW Vorgehensmodell.
Dieser Werkzeugkasten verknüpft den Readiness-Check mit einem neuen Check für die Transformation zum Smart Hospital (»Smart Hospital-Check«) und Informationen zu notwendigen Qualifizierungsbedarfen für das Personal des Smart Hospitals der Zukunft sowie einem Katalog von Use Cases zu konkreten Anwendungen von KI im Krankenhauskontext. Neben dem grundlegenden Konzept eines Smart Hospitals, stellen wir in diesem Papier auch die Verbindung zur digitalen Transformation als notwendige Voraussetzung her.
Kooperationen
Krankenhaus
Das SmartHospital.NRW-Projekt stellt Krankenhäuser in den Mittelpunkt einer umfassenden Erhebung von KI-Potentialen und konkreten Anwendungen. Dabei sind die Ziele dreischrittig: Zunächst im Fokus steht die Entwicklung eines KI-Readiness-Checks zur Erhebung des KI-Reifegrads eines Krankenhauses sowie eines Vorgehensmodells, welches für ein Krankenhaus die notwendigen Schritte in Richtung eines SmartHospitals beinhaltet. Zentrales Element des Projekts ist darauffolgend die Entwicklung und Umsetzung von konkreten KI-Anwendungsfällen aus den Bereichen Textverarbeitung, Spracherkennung sowie Sensoranalyse. Abschließend wird auf die organisatorischen und ökonomischen Auswirkung der SmartHospital-Transformation analysiert und wissenschaftlich ein Verstetigungsmodell erarbeitet.
Die Zusammenarbeit mit Krankenhäusern ist dabei von hoher Wichtigkeit für das Projekt und die zukünftige Ausgestaltung von Künstlicher Intelligenz im deutschen Gesundheitssystem. Wir suchen weiterhin Kooperationspartner und interessierte Kliniken – für den Austausch, eine Zusammenarbeit oder gemeinsamen Projekten. Sprechen Sie uns gerne an!
Medizintechnik
Künstliche Intelligenz im Krankenhaus benötigt zwingenderweise Daten, Technik und Schnittstellen. Dabei spielt Medizintechnik eine zentrale Rolle bei der Umsetzung von innovativen Verfahren im Krankenhaus. Gerade im Gesundheitswesen sind Datenqualität, Verfügbarkeit und Risikovermeidung elementar und machen Maschinelle Lernverfahren zu einer Herausforderung. Wir möchten diese Herausforderung annehmen und gemeinsam mit Herstellern kreative Ideen umsetzen. Sprechen Sie uns gerne an!
Start-up
Innovative Lösungsansätze und Ideen können die Digitalisierung der Medizin weiter vorantreiben und liefern einen essentiellen Beitrag zum Krankenhaus der Zukunft. Im SmartHospital.NRW-Projekt fördern wir den aktiven Austausch zwischen Start-ups, Forschung und Wirtschaftsunternehmen durch Hackathons, Workshops und Diskussionsrunden. Wir freuen uns auf kreative gemeinsame Sessions.
Ansprechpartner
Dr. med. Anke Diehl
Konsortialführung
Universitätsmedizin Essen
Dr. rer. nat. Jil Sander
Projektleitung
Universitätsmedizin Essen
M.Sc. Dario Antweiler
Projektleitung
Fraunhofer IAIS
Konsortium
Konsortialführer
Universitätsmedizin Essen
Die Universitätsmedizin Essen (UME) ist eine universitäre Einrichtung der Spitzenmedizin und verfügt über eine hochwertige IT-Infrastruktur sowie ein neu gegründetes Institut für Künstliche Intelligenz in der Medizin (IKIM). Die UME ist u.a. Partner im SMITH-Konsortium der Medizininformatik-Initiative. Ihr Datenintegrationszentrum (DIZ) arbeitet personell, räumlich und inhaltlich unter dem Dach des IKIM eng mit dem Entwicklerteam der »Smart Hospital Information Platform« (SHIP) zusammen. SHIP stellt webbasierten Applikationen eine Integration in die IT-Infrastruktur der UME sowie Zugriff auf Daten aus klinischen Subsystemen zur Verfügung.
Partner
Fraunhofer IAIS
Das Fraunhofer IAIS ist eines der international führenden Wissenschaftsinstitute auf den Gebieten KI und Maschinelles Lernen. Ein Fokus des Instituts liegt auf der Entwicklung von tragfähigen, nachhaltigen und auf Data Science bzw. Maschinellem Lernen basierenden Lösungen für medizinische Anwendungen und Einrichtungen. Technologien wie Natural Language Understanding, Spracherkennung und -steuerung sowie die integrierte Analyse von heterogenen klinischen Daten stehen im Mittelpunkt.
RWTH Aachen
Das Institut für Technologie- und Innovationsmanagement der RWTH Aachen (TIM) erforscht (digitale) Innovationsaktivitäten aus strategischer, organisatorischer und psychologischer Perspektive mithilfe eines breiten Spektrums empirischer Forschungsmethoden. Das Institut steht für exzellente, international sichtbare Innovationsforschung und die Überführung der Erkenntnisse in anwendungsorientierte Drittmittel-, Beratungs- und Schulungsprojekte.
Seit mehr als 10 Jahren ist das Gesundheitswesen ein zentraler Forschungskontext mit Projekten und hochrangigen Publikationen u.a. zur Adoption und Wirkung von Informationstechnologien, der Gestaltung kollaborativer Innovationsprozesse, der Orchestrierung komplexer Behandlungsprozesse und dem Umgang mit Fehlern.
TU Dortmund
Das Arbeitsgebiet Datentechnik der Technischen Universität Dortmund kann auf Expertise aus den Bereichen der Signalverarbeitung und des maschinellen Lernens zurückgreifen. Zur Anwendung kommen Algorithmen zur Signalseparation, Klassifikation, sowie zu überwachtem und unüberwachtem Lernen. Die aufgeführte Methodik wird unter anderem bereits auf biomedizinische Signale angewandt. Für das Training von datenintensiven neuronalen Netzen kann zudem auf ein Cluster zurückgegriffen werden, welches auf Keras und Tensorflow basiert.
Fraunhofer MEVIS
Fraunhofer MEVIS ist eine international anerkannte Forschungseinrichtung auf dem Gebiet der medizinischen Datenverarbeitung und beschäftigt aktuell ca. 100 Wissenschaftler*innen. Eingebunden in ein Netzwerk aus klinischen und akademischen Partnern ist es maßgeblich bei der Entwicklung neuartiger Verfahren der KI-Bildanalyse, vor allem im Bereich Deep Learning beteiligt und entwickelt praxistaugliche Softwaresysteme für die bild- und datengestützte Früherkennung, Diagnose und Therapie.
MEVIS und UME arbeiten seit nunmehr drei Jahren gemeinsam mit Industriepartnern an der Vernetzung der Diagnostik mit allen relevanten Informationsquellen. Dabei werden Ergebnisse aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz für die Analyse von Bildern und klinischen Daten in den Arbeitsablauf integriert und den Anwender*innen eine intuitive, assistierte Befundung ermöglicht.
Dedalus HealthCare GmbH
Die Dedalus HealthCare GmbH ist das führende Unternehmen für Krankenhaus- und Diagnostiksoftware im Gesundheitswesen in Europa und darüber hinaus einer der wichtigsten globalen Player.
Dedalus entwickelt hochkomplexe IT-Lösungen für Krankenhäuser und andere Einrichtungen des Gesundheitswesens, die wegweisend für die Patientenversorgung sind. Die Lösungen von Dedalus werden täglich von über 750 Krankenhäusern und mehr als 450.000 Anwendern genutzt und begleiten Patienten auf ihrem Weg von der Aufnahme bis zur Genesung.
m.DOC
Die m.Doc Plattform verbindet Informationen aus den verschiedenen IT-Systemen in Arztpraxis, Krankenhaus, Rehaklinik und der Kostenträger. Patient*innen werden in bestehende IT-Infrastrukturen eingebunden – offene Schnittstellen ermöglichen den Datenaustausch auf höchstem Sicherheitsstandard. Die existierende m.Doc Plattform erfüllt die Anforderungen an Recht und Datenschutz im Kontext professioneller Gesundheit.
Assoziierte Partner
Für die praxisnahe Entwicklung der Forschungsergebnisse entwickeln die Partner von SmartHospital.NRW vielfältige Projekte oder bringen bereits laufende Forschungsprojekte in das Flagship-Projekt mit ein.
ruhr:HUB
Die ruhr:HUB GmbH ist eine Initiative von sechs Städten des Ruhrgebiets und dem Wirtschaftsministerium NRW. Wesentliche Ziele des Projektes ist die aktive Unterstützung von regionalen (digitalen) Start-ups in der Gründungs- und Wachstumsphase sowie die Initiierung von Impulsen für die digitale Transformation von KMU und Konzernen. Hierbei liegt der Fokus vor allem auf der methodischen Unterstützung von Innovation sowie der zielgerichteten Vernetzung beider Seiten miteinander.
Deutsche Telekom Clinical Solutions GmbH
Die Deutsche Telekom Clinical Solutions GmbH bietet ein großes Portfolio an eigenen innovativen Gesundheitstechnologien inklusive einem eigenen Krankenhausinformationssystem, eigenen App-Entwicklungen sowie einer Healthcare-Cloud.
Neben der Teilnahme am Lenkungskreis und relevanten Veranstaltungen unterstützt das Unternehmen durch Öffentlichkeitsarbeit, Speaker Placement sowie Networking im eigenen hochkarätigen Fachnetzwerk.
Docs in Clouds GmbH
Die Docs in Clouds GmbH verfügt über eine große Kompetenz im Bereich Telemedizin (Pflege und ärztlicher Versorgung), bei der Entwicklung medizinischer Ingenieursdienstleistungen sowie in der Entwicklung von medizintechnischen Innovationen und verfügt über ein großes Netz an betreuten Einrichtungen (Arztpraxen, Krankenhäuser, Senioren- und Pflegeheimen) und Firmenkunden.
Neben der Teilnahme am Lenkungskreis und relevanten Veranstaltungen stellt Docs in Clouds die prototypischen Entwicklungen des Projektes bei ausgewählten Einrichtungen und Kunden des Unternehmens vor.
OR.NET e.V.
Der Verein OR.NET e.V. wurde gegründet, um mit modernen Informations- und Kommunikationstechnologien eine standardisierte, sichere Gerätekommunikation zu ermöglichen. Der SDC Standard soll durch den Verein weiterverbreitet werden, damit immer mehr medizintechnische Geräte und IT-Systeme angeschlossen und automatisch erkannt werden können.
Wesentliche Aufgaben liegen in der Prüfung der Integration der SDC Standards bei der SmartHospital.NRW Entwicklung sowie Networking und Vorstellung der Entwicklungen bei den eigenen Firmenmitgliedern.
Referenzprojekte
Eine Vielzahl bereits laufender Forschungsprojekte der unterschiedlichen Partner von SmartHospital.NRW bilden die praxisorientierte Grundlage des Flagship-Projektes. Darüber hinaus ermöglichen die beteiligten Organisationen mit gemeinschaftlichen Projekten den reibungslosen und zeitnahen Transfer der Forschungsergebnisse in die Umsetzung.
Shadowing
Beim Shadowing werden Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von Krankenhäusern durch Data Scientists aktiv in ihrer täglichen Arbeit begleitet und mittels strukturierter Fragebögen befragt.
Ziel ist die Identifikation von Potentialen für den Einsatz von Data Science, Big Data und Künstlicher Intelligenz im klinischen Alltag. Im Rahmen von Stakeholder-Workshops werden zunächst vielversprechende Fachbereiche für ein Shadowing ausgewählt.
AutoPiLot
Das AutoPiLoT-Projekt ist ein Gemeinschaftsprojekt, das in einer Partnerschaft zwischen dem Institut für Transfusionsmedizin und dem Institut für Künstliche Intelligenz in der Medizin des Universitätsklinikums Essen und der Fachhochschule Dortmund durchgeführt wird.
In diesem Rahmen werden KI-basierte Ansätze zur automatisierten, patientenindividuellen Blutprodukt-Zuordnung und zu einem optimierten Logistikmanagement in der Transfusionsmedizin implementiert.
Forschungsprojekt Lotte
Das Projekt LOTTE entwickelt Einsatzszenarien für Künstliche Intelligenz (KI) im Gesundheitswesen, speziell in der Notfallversorgung. Im Fokus stehen KI-Technologien, die in der Frühphase der Versorgung lebensbedrohlich verletzter Patienten eine schnellere, sicherere und von der persönlichen Erfahrung des Behandlers unabhängigere Entscheidungsfindung ermöglichen.
WisPerMed
Das AutoPiLoT-Projekt ist ein Gemeinschaftsprojekt, das in einer Partnerschaft zwischen dem Institut für Transfusionsmedizin und dem Institut für Künstliche Intelligenz in der Medizin des Universitätsklinikums Essen und der Fachhochschule Dortmund durchgeführt wird. In diesem Rahmen werden KI-basierte Ansätze zur automatisierten, patientenindividuellen Blutprodukt-Zuordnung und zu einem optimierten Logistikmanagement in der Transfusionsmedizin implementiert.
Enterprise Innovation Campus
Innerhalb des Campus erkunden und entwickeln Domänenexpert*innen gemeinsam mit Wissenschaftler*innen die technische Umsetzung ihrer Ideen zu den Prototypen oder Proof-of-Concept. Der Wissenstransfer steht dabei im Mittelpunkt.
Der Medical NLU.Campus wurde im Rahmen der Bekämpfung der Corona-Pandemie spezifisch für Projekte im Gesundheitswesen entwickelt.
NeoSmartNest
Auf den neonatologischen Intensivstationen sind die Frühgeborenen einer Vielzahl unphysiologischer Reize ausgesetzt, wie z.B. grelles Licht, Lärm und Schmerzreize, auf welche die Frühgeborenen mit vermehrter Stressreaktion reagieren, welche wiederum ihre Entwicklung beeinträchtigt.
Ziel ist eine angenehme und störungsarme Umgebung, in der sich die Sinne und Babys gesund entwickeln können und die kleinen Körper keinem Lärm, Temperaturunterschieden oder unnötigen Interventionen ausgesetzt sind.
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Die Kompetenzplattform KI.NRW ist die zentrale Anlaufstelle für Künstliche Intelligenz in Nordrhein-Westfalen
Das Land Nordrhein-Westfalen (NRW) hat im Dezember 2018 die Kompetenzplattform für Künstliche Intelligenz (KI) KI.NRW ins Leben gerufen, um die Kompetenzen im Bereich KI zu bündeln, zu stärken und weiter auszubauen. Ziel ist es, den Transfer von KI aus der Spitzenforschung in die Wirtschaft zu beschleunigen, eine Leitregion für berufliche Qualifizierung in KI aufzubauen und Impulse im gesellschaftlichen Dialog zu setzen. Dabei stellt KI.NRW die Menschen und ihre ethischen Grundsätze in den Mittelpunkt der Gestaltung von Künstlicher Intelligenz.
Flagships powered by KI.NRW
Mit der Dachmarke »Flagships powered by KI.NRW« unterstützt die Kompetenzplattform vom Land geförderte Vorhaben als KI-Leuchtturmprojekte, um einen effizienten Technologietransfer und die enge Zusammenarbeit von Mittelstand, Start-ups, Universitäten, Hochschulen und Forschungseinrichtungen in NRW zu unterstützen. Unter der strategischen Schirmherrschaft von KI.NRW begleitet die Kompetenzplattform die Vorhaben kommunikativ und positioniert den KI-Standort NRW durch die Vermarktung der Ergebnisse auf europäischer Ebene. Dabei liegt ein Fokus auf dem nachhaltigen Transfer und der Weiterverwertung der Projektergebnisse.
Patient*innen und Personal im Zentrum der KI-Entwicklung
Das KI.NRW-Flagship SmartHospital.NRW gliedert sich eng an die strategischen Ziele der Kompetenzplattform KI.NRW an. Bei Smart.Hospital.NRW steht der Mensch im Mittelpunkt der KI-Entwicklung. KI-basierte Lösungen müssen ausnahmslos verantwortungsvoll designt, getestet und zukünftig auch eingesetzt werden, da sie zum einen mit extrem schützenswerten Daten umgehen müssen und zum anderen Menschen-bezogene Prozesse oder sogar Entscheidungen unterstützen. Zwangsläufig muss auch das Personal auf einen möglichen Umgang vorbereitet und entsprechend geschult werden, weshalb die Ermittlung von Qualifizierungsbedarfen als Input für zukünftige mögliche Schulungen ebenfalls Teil des Vorhabens ist.
Kontakt
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Nehmen Sie gerne mit dem Projektteam Kontakt auf.
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