KI in der Medizin: Datenanalyse in der Notfallversorgung

Wenn Sekunden über Leben entscheiden: KI und Datenanalyse im Gesundheitswesen verkürzen beim Schlaganfall die Zeit bis zur Behandlung um mehr als eine Stunde.
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Eingesetzte KI Fähigkeiten
Herausforderung

Beim Schlaganfall zählt jede Sekunde

Ein Schlaganfall ist ein medizinischer Notfall, bei dem Zeit entscheidend ist. Jede Verzögerung bis zur richtigen Behandlung erhöht das Risiko bleibender Schäden. Je früher die Therapie beginnt, desto größer ist die Chance auf ein selbstbestimmtes Leben danach.

Um diese Zeitspanne zu verkürzen, planten die Universitätskliniken in Lübeck  und Køge den Einsatz spezialisierter Rettungsfahrzeuge für die Schlaganfallversorgung. Diese ermöglichen bereits am Einsatzort eine fundierte Diagnose und den direkten Transport in das am besten geeignete Krankenhaus.

Die zentrale Herausforderung lag jedoch in der Planung: Wo müssen diese Fahrzeuge stationiert werden, um möglichst viele Betroffene rechtzeitig zu erreichen? Die Antwort hängt von Fahrzeiten, regionalen Strukturen und dem tatsächlichen Versorgungsbedarf ab. Klassische Planungsansätze stoßen hier schnell an ihre Grenzen. Genau an diesem Punkt war ein datenbasierter Ansatz gefragt.

Herausforderung

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Lösung

Zeit sparen, bevor sie fehlt

Datenanalyse

Um fundierte Entscheidungen treffen zu können, brauchte es zunächst ein realistisches Bild der bestehenden medizinischen Versorgung. PLAN D analysierte die tatsächliche Zeit vom Notruf bis zum Beginn der Behandlung und berücksichtigte dabei alle relevanten Schritte: Anfahrt des Rettungsdienstes, erste Diagnostik sowie einen möglichen Weitertransport in eine spezialisierte Klinik. Grundlage waren reale Einsatzdokumentationen, die bislang nicht systematisch ausgewertet wurden.

Synthetische Daten

Da reale Einsatzdaten allein nicht ausreichten, wurde die Analyse gezielt erweitert. Auf Basis von Geo- und Zensusdaten wurden zusätzliche, realitätsnahe Einsatzszenarien abgeleitet, abhängig von Faktoren wie Bevölkerungsstruktur, Altersverteilung und Geschlecht in den jeweiligen Regionen. So entstanden fiktive Notrufe, die abbilden, wann und wo Schlaganfälle unter realistischen Bedingungen auftreten könnten – auch dort, wo historische Daten nur unvollständig vorlagen.

KI Optimierung

Darauf aufbauend berechnete ein KI-gestütztes Optimierungsmodell für eine Vielzahl möglicher Einsatzsituationen die jeweils entstehende Zeit bis zur Behandlung. Durch iterative Berechnungen näherte sich das System den Standorten an, die im Gesamtsystem die schnellste medizinische Versorgung ermöglichen. So entstand eine belastbare Entscheidungsgrundlage für die Standortwahl spezialisierter Rettungsfahrzeuge – sogenannter Mobile Stroke Units (MSU).

"Ich setze mich schon seit Langem dafür ein, die medizinische Versorgung für Schlaganfallpatient:innen zu verbessern. Die Zusammenarbeit mit PLAN D war für uns ein Glücksfall und die Ergebnisse der Datenanalysen ein absoluter Mehrwert für unsere Forschung. Sie haben das Potenzial, die Zeit zwischen Notruf und Behandlung deutlich zu verkürzen."

Prof. Dr. Georg Royl
Oberarzt der Klinik für Neurologie
UKSH
Ergebnis

Messbare Wirkung im Notfall

Die datenbasierte Standortwahl machte den Effekt gezielter Planung sichtbar. Durch KI und Datenanalyse konnte die Zeit bis zur Behandlung beim Schlaganfall deutlich verkürzt werden. Entscheidend war, dass Diagnose und Behandlungsentscheidung früher erfolgen und unnötige Transporte vermieden werden.

Diese Wirkung lässt sich klar beziffern: Der Einsatz von Mobile Stroke Units an den berechneten Standorten ermöglicht eine Zeitersparnis von bis zu 1,3 Stunden bis zum Behandlungsbeginn. Statistisch entspricht das einer erhaltenen behinderungsfreien Lebenszeit von rund 340 Tagen pro Schlaganfallpatient.

Die Ergebnisse wurden von den beteiligten Universitätskliniken nicht nur für die Standortentscheidung genutzt, sondern auch wissenschaftlich ausgewertet. Sie bildeten die Grundlage für eine Veröffentlichung im European Journal of Neurology und liefern damit belastbare Evidenz für vergleichbare Versorgungsmodelle.

Zahlen & Fakten

1,3 Stunden

schnellere Behandlung pro Schlaganfall

340 Tage

gewonnene Lebenszeit

100.000 Euro

Projektvolumen pro bono

1 Paper

im European Journal of Neurology

Die Patienten Journey im Vergleich

Die Grafik zeigt den Zeitverlauf der Schlaganfallversorgung mit und ohne Mobile Stroke Units in Deutschland und Dänemark. Durch frühere medizinische Entscheidungen verkürzt sich die Zeit bis zur Behandlung in beiden Ländern um mehr als eine Stunde.

Techologie

So haben wir es umgesetzt

Szenario-Modellierung

Modellierung unterschiedlicher Zukunftsszenarien, um Auswirkungen von Entscheidungen unter variierenden Annahmen vergleichbar bewerten zu können.
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Prädiktive Modellierung

Datengetriebene Modelle zur Vorhersage zukünftiger Ereignisse, Entwicklungen und Wahrscheinlichkeiten auf Basis historischer Daten.

Numerische Optimierung

Numerische und mathematische Optimierungsverfahren zur Berechnung optimaler Lösungen in komplexen Daten- und Entscheidungsmodellen.
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Geospatial Data

Geodaten zu Standorten, Entfernungen und Bewegungen als Grundlage für Analysen, Modelle und Optimierungen.

Datenvisualisierung

Interaktive Dashboards und Infografiken zur Analyse, Exploration und Visualisierung komplexer Daten.
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Synthetischen Daten

Künstlich erzeugte, realitätsnahe Datensätze, wenn verfügbare Daten nicht ausreichen oder anonyme Daten ohne Personenbezug benötigt werden.
Vorträge & Webinare

Das Projekt auf der re:publica

Auf der re:publica präsentiert Yannic Spreen-Ledebur unser Projekt. Als Senior Data Scientist bei PLAN D zeigt er, wie KI und Datenanalyse fundierte Entscheidungen in der medizinischen Versorgung ermöglichen.

Berichterstattung

Stimmen zum Projekt

Effekte von Mobile Stroke Units auf Behandlungszeit und Behandlungsergebnis

Wissenschaftliches Studie mit Beteiligung von PLAN D zu Effekten von Mobile Stroke Units auf Behandlungszeit und Outcome bei Thrombolyse und Thrombektomie.
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heise online
May 9, 2024

Mobile Stroke Unit beim Schlaganfall: Effekt lässt sich durch KI vorhersagen

Beim Schlaganfall zählt jede Minute. Der Neurologe Prof. Georg Royl erklärt im Interview, wie Mobile Stroke Units die Behandlungszeit verkürzen und wie sich ihr Effekt mithilfe von KI, Zensusdaten und Fahrzeitsimulationen vorhersagen lässt.
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Fragen & Antworten

Eine Mobile Stroke Unit ist ein speziell ausgestatteter Rettungswagen für Schlaganfälle. An Bord befindet sich unter anderem ein CT-Scanner, mit dem direkt vor Ort eine Bildgebung des Gehirns durchgeführt werden kann. So lässt sich früh unterscheiden, welche Art von Schlaganfall vorliegt und welche Behandlung notwendig ist.

Der Vorteil: Diagnose und Therapieentscheidung beginnen nicht erst im Krankenhaus, sondern bereits am Einsatzort. Dadurch wird wertvolle Zeit gewonnen und die Versorgung gezielt beschleunigt.

Ein Schlaganfall entsteht, wenn Teile des Gehirns plötzlich nicht mehr ausreichend mit Blut und Sauerstoff versorgt werden. Ursache ist meist ein verschlossenes oder geplatztes Blutgefäß. Ohne Versorgung beginnen Nervenzellen innerhalb kurzer Zeit abzusterben. Was einmal zerstört ist, kommt nicht zurück. Je schneller die richtige Behandlung startet, desto mehr Gehirnfunktionen lassen sich erhalten. Genau deshalb zählt beim Schlaganfall jede Minute. Verzögerungen führen nicht nur zu akuten Schäden, sondern oft zu dauerhaften Einschränkungen im Alltag.

Um diese Auswirkungen messbar zu machen, nutzt die Medizin die Kennzahl DALYs (Disability-Adjusted Life Years). Ein DALY steht für ein verlorenes Jahr in voller Gesundheit. Zeitgewinne in der Behandlung lassen sich so direkt in gewonnene gesunde Lebensjahre übersetzen. Schnelle Versorgung bedeutet also konkret: mehr Selbstständigkeit, mehr Lebensqualität und weniger bleibende Schäden.

Grundlage der Analyse waren reale Behandlungs- und Transportabläufe von Schlaganfallpatienten. Dazu zählten Zeitstempel entlang der Versorgungskette – vom Notruf über den Einsatz des Rettungsdienstes bis zum Beginn der Behandlung im Krankenhaus. Diese Daten zeigen, wo Zeit verloren geht und wo sie gewonnen werden kann.

Ergänzend wurden Geo- und Zensusdaten genutzt, etwa zu Entfernungen, Fahrzeiten, Bevölkerungsstruktur und Altersverteilung in den Regionen. Wo reale Fallzahlen nicht ausreichten, kamen synthetische Daten zum Einsatz. Sie bilden realistische Notfallszenarien ab, ohne personenbezogene Informationen zu verwenden. So entstand eine belastbare, datenschutzkonforme Grundlage für die Standort- und Wirkungsanalyse.

Synthetische Daten sind künstlich erzeugte Datensätze, die reale Situationen realistisch abbilden, ohne echte Personen oder Einzelfälle zu enthalten. Sie orientieren sich an bekannten Mustern, etwa an Bevölkerungsstruktur, Altersverteilung, Geschlecht, Entfernungen und typischen Abläufen im Rettungsdienst.

In diesem Projekt wurden synthetische Daten eingesetzt, weil reale Einsatzdaten allein nicht ausreichen, um alle relevanten Szenarien abzudecken. Gerade bei seltenen oder regional ungleich verteilten Ereignissen wie Schlaganfällen entstehen sonst blinde Flecken. Synthetische Daten schließen diese Lücken.

Erstellt wurden sie mithilfe von Data-Science-Methoden und Algorithmen, die reale Verteilungen und Zusammenhänge aus den vorhandenen Daten lernen und daraus neue, plausible Szenarien ableiten. Teilweise kommen dabei auch KI-gestützte Modelle zum Einsatz, um komplexe Wechselwirkungen realistisch nachzubilden. Das Ergebnis sind realistische, datenschutzkonforme Simulationen, die eine fundierte Entscheidungsgrundlage liefern.

Die Analyse zeigt deutliche strukturelle Unterschiede. In Dänemark ist die Schlaganfallversorgung stärker zentralisiert. Es gibt weniger Krankenhäuser mit klaren Zuständigkeiten, dafür längere Anfahrtswege. Hier kann eine Mobile Stroke Unit besonders viel Zeit gewinnen, weil sie frühe Entscheidungen ermöglicht und Umwege vermeidet.

In Deutschland ist die Krankenhauslandschaft dichter und dezentraler. Patienten erreichen schneller ein erstes Krankenhaus, benötigen bei schweren Fällen aber häufiger einen zweiten Transport zur spezialisierten Behandlung. Der Zeitgewinn durch eine Mobile Stroke Unit fällt deshalb anders aus, bleibt aber relevant – vor allem bei komplexen Behandlungsverläufen.

Kurz gesagt: Die Wirkung einer Mobile Stroke Unit hängt stark von der regionalen Versorgungsstruktur ab. Genau deshalb ist eine datenbasierte, regionale Bewertung entscheidend.

PLAN D hat die fachlichen Experten des UKSH mit tiefem Know-how in Datenverarbeitung, Datenvisualisierung und KI unterstützt. In enger Zusammenarbeit haben wir komplexe Versorgungsabläufe strukturiert, analysierbar gemacht und transparent visualisiert. So konnten medizinische Fragestellungen in belastbare Entscheidungsmodelle übersetzt werden.

Genau so arbeiten wir auch in anderen Projekten: gemeinsam mit unseren Kunden tauchen wir tief in branchenspezifische Herausforderungen ein und verbinden Fachwissen mit Technologie. Das Ergebnis sind Lösungen, die nicht nur technisch funktionieren, sondern im jeweiligen Kontext wirklich Wirkung entfalten.

Weil wir überzeugt sind, dass KI dort eingesetzt werden sollte, wo sie einen messbaren gesellschaftlichen Nutzen stiftet. Projekte im Gesundheitswesen betreffen zentrale Fragen von Lebensqualität, Versorgungssicherheit und Verantwortung. Genau hier wollen wir unser Know-how gezielt einbringen.

Pro-bono-Projekte ermöglichen es uns außerdem, gemeinsam mit fachlichen Experten neue Ansätze unter realen Bedingungen zu entwickeln und zu erproben. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse fließen in unsere Arbeit mit Kunden ein. So entsteht Wirkung in beide Richtungen – für Gesellschaft, Praxis und die Weiterentwicklung unserer Lösungen.

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