GE Healthcare: KI trägt zur Verbesserung der Patientenerfahrung bei

Die auf dem Intel® Distribution des OpenVINO™ Toolkits basierende Edison Plattform ermöglicht KI-gestützte Bildgebung zur Gewinnung medizinischer Erkenntnisse.

Auf einen Blick:

  • GE Healthcare Systems (GEHC) ist ein Anbieter von Technologien, digitaler Infrastruktur, Datenanalyse- und Entscheidungsunterstützungs-Tools, die bei der Diagnose, Behandlung und Überwachung von Patienten eingesetzt werden.

  • Die auf der Intel® Distribution des OpenVINO™ Toolkits basierende GEHC-Edison-Plattform ermöglicht wie nie zuvor KI-gestützte Erkenntnisse aus Bilddaten von mobilen Ultraschall-, Röntgen- und anderen Geräten.

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Die Fortschritte in der Medizin ermöglichen es Ärzten, völlig neue Erkenntnisse zu gewinnen und Patienten effizienter als in der Vergangenheit zu diagnostizieren, zu behandeln und zu überwachen. In der gegenwärtigen Gesundheitskrise hat moderne bildgebende Ausrüstung zusätzlich zu traditionellen Labortests eine Zweitbestätigung von COVID-19 ermöglicht und dazu beigetragen, die Genauigkeit bei der Diagnose und Überwachung zu erhöhen.

In dieser Wiederholung des Webinars erfahren Sie, wie Intel® Hardware und Software diese Innovationen ermöglicht und wie wir diese Fortschritte im Bereich des Gesundheitswesens gemeinsam nutzen können.

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PRAXISBEISPIEL
Ultraschalluntersuchungen haben seit ihrer Entdeckung durch den italienischen Biologen Lazzaro Spallanzani im Jahr 1794 einen langen Weg zurückgelegt. Ultraschall wurde erstmals ab den 1950er Jahren in Krankenhäusern eingesetzt und war schnell unverzichtbar, insbesondere um Ärzten und werdenden Eltern zu helfen, einen Fötus in der Gebärmutter zu sehen. In den letzten Jahren haben Kliniker neuartige Anwendungen der Technologie untersucht, um eine wachsende Liste kritischer medizinischer Bedürfnisse zu befriedigen, einschließlich der Triage und Behandlung von COVID-19-Patienten.

Mit der Zunahme der Ultraschallanwendungen haben sich die Benutzer mit dem Wunsch an die Hersteller gewandt, Größe und Fähigkeiten der Instrumente zu aktualisieren. Sie forderten eine größere Mobilität, einen schnelleren Betrieb und ein nahtloseres Design für eine einfachere Reinigung. Die Einführung der künstlichen Intelligenz (KI) hat den Wandel weiter beschleunigt und die Gesundheitsbranche veranlasst, den Einsatz von Ultraschall und die zugrundeliegenden Arbeitsabläufe drastisch zu überdenken.

GE Healthcare, ein langjähriger Innovator in der Branche, hat diese Entwicklung vorangetrieben und greift nun auf das Fachwissen des Unternehmens zurück, um Beschäftigte im Gesundheitswesen bei der Bewältigung der dringenden Bedürfnisse im Zusammenhang mit der globalen Coronavirus-Pandemie zu unterstützen. Da Notaufnahmen und Intensivstationen mit der Ausbreitung des Virus nicht mehr mithalten können, setzen Ärzte vermehrt auf das Ultraschallsystem von GE Healthcare als effektivem Diagnosewerkzeug, mit dem sie schneller Zugriff auf Bilder erhalten als mit der herkömmlichen Computertomografie (CT). CTs erfordern eine längere Scanzeit und den Transport der Patienten, was ein höheres Ansteckungsrisiko in der COVID-19-Umgebung bedeutet und eine unerwünschte Exposition gegenüber ionisierender Strahlung verursachen kann, insbesondere bei pädiatrischen und schwangeren Patienten.

Untersuchungen ergaben, dass Ultraschall zur Beobachtung von COVID-19-Patienten ebenso gut sein kann wie ein CT-Scan der Brust.1 Einige Studien haben gezeigt, dass Anzeichen und Symptome in der Lunge von COVID-19-Patienten im Ultraschall sichtbar sind, bevor sie im Röntgenbild zu sehen sind.1 Dieser Vorteil ist darauf zurückzuführen, dass das Ultraschallsystem die Oberfläche der Lunge, auf der das Virus lebt, besser erkennen kann. Die Ergänzung der neueren Generationen der Ultraschalltechnologie durch KI unterscheidet die Technologie weiter von anderen medizinischen Bildgebungslösungen.

„Ich scherze mit Medizinstudenten und Assistenzärzten, dass ich alles, was ich wirklich herausfinden möchte, nicht mit dem Stethoskop, sondern mit Ultraschall sehen kann.“ – Dr. Brian Boer, University of Nebraska Medical Center (UNMC)

 „Die Ultraschalltechnologie ist ein wirklich vielseitiges Hilfsmittel, da es die Fähigkeiten besitzt, die andernfalls mehrere verschiedene Modalitäten, Anbieter, Instrumente oder Bildgebungsgeräte erfordern würden“, so Dr. Brian Boer, Intensivmediziner und Arzt für Lungenerkrankungen am Medical Center der Universität Nebraska (UNMC). „Bei der Ultraschalltechnologie werden all diese Funktionen von einem Ultraschallgerät und einem Bediener ausgeführt. Ich scherze mit Medizinstudenten und Assistenzärzten, dass ich alles, was ich wirklich herausfinden möchte, nicht mit dem Stethoskop, sondern mit Ultraschall sehen kann.“

Dr. Boer ist ein Verfechter des Ultraschalls als vielseitiges Diagnosewerkzeug. Er unterrichtet Medizinstudenten in seiner Verwendung und verlässt sich seit fast einem Jahrzehnt auf das Gerät. Zuletzt war er Teil des US-Teams, das mit der Behandlung der ersten Welle von COVID-19-Patienten in der Nebraska Biocontainment Unit (NBU) am UNMC beauftragt war. Die NBU wurde 2005 von der US-amerikanischen Seuchenschutzbehörde CDC in Auftrag gegeben. Sie ist eine der wenigen Biocontainment-Einrichtungen in den USA. Die NBU bietet die erste Behandlungslinie für Menschen, die von Bioterrorismus oder hochgefährlichen übertragbaren Krankheiten wie COVID-19 betroffen sind.

Die Nachfrage nach Point-of-Care-Ultraschallsystemen von GE Healthcare steigt

Die KI-gestützte Venue-Produktreihe (Venue und Venue Go) von Ultraschallsystemen wurde in Zusammenarbeit mit dem Notarzt und ehemaligen Software-Ingenieur Sohan Parekh entwickelt. Die Produktreihe erweitert den Betriebsstandard für die medizinische Bildgebung, der von vielbeschäftigten Notaufnahmen, Intensivstationen und Anästhesiologieabteilungen eingesetzt wird.

Die Venue-Produktreihe wurde speziell für die Point-of-Care-Umgebung entwickelt. Sie enthält Funktionen wie einen großen, flexiblen Touchscreen-Monitor und einen Akku für bis zu zwei (Venue Go) oder vier Stunden Scan-Zeit. Die Sondenplatzierung erfolgt von oben, damit sich keine Kabel im Weg befinden. Durch sein flexibles Design kann das Venue Go-System auf einen Wagen oder Tisch gestellt oder an der Wand montiert werden. Beide Produkte der Venue-Produktreihe zeichnen sich durch hohe Bildqualität, KI-Technologie und einfache Reinigungsfähigkeit mit Touchscreen-Oberflächen aus.

„Als die COVID-19-Pandemie begann, gab es viel mehr Patienten. Die Krankenhäuser wurden immer voller und Reinigung und Infektionsbekämpfung waren eine ständige Herausforderung“, so Anders Wold, President und CEO von Ultrasound bei GE Healthcare. „Das Ergebnis ist, dass Sie die Geräte zum Patienten bringen müssen. Das war enorm hilfreich und hat Dinge vereinfacht. Dies hat zu einem enormen Anstieg der Bestellungen von Point-of-Care-Ultraschallsystemen und der Venue-Produktreihe geführt, die äußerst gut auf die aktuellen Anforderungen ausgerichtet ist.“

Aufgrund von Unsicherheiten in Bezug auf die Übertragbarkeit des Virus wurde die Desinfektion schnell zu einem wichtigen Anliegen, da Krankenhäuser den Schutz von Angehörigen der Gesundheitsberufe und der Öffentlichkeit anstrebten. Venue und Venue Go sind während der COVID-19-Krise zu wichtigen Instrumenten an vorderster Front geworden, da sie mit ihrem schlanken, tabletartigen Design einfacher und schneller zu reinigen und desinfizieren sind.

„Aufgrund der erforderlichen Schritte zur Vorbeugung einer Ausbreitung des Virus ist es schwierig und zeitaufwändig, in den CT-Scannerraum zu gelangen. Daher verlassen wir uns häufig auf den Ultraschall, wenn es über Röntgenbilder hinaus um fortschrittliche Bildgebung geht“, so Dr. Boer. „Plötzlich ist der Ultraschall zu dem ultimativen Werkzeug geworden, das es für uns in der Intensivpflege schon immer war. Ich sagte unseren Führungskräften, dass wir für jede Intensivstation Ultraschall benötigen, um auf die Pandemie reagieren zu können. Wir konnten das Venue-Gerät sofort für unsere neu geschaffene COVID-Einheit kaufen.“

Die Geräte bieten außerdem eine intuitive, benutzerfreundliche Oberfläche, über die neue Benutzer die Geräte schnell und sicher hochfahren können. Dies war besonders wichtig in den ersten Monaten von COVID-19, als Geschwindigkeit und Effizienz entscheidend waren, da Notaufnahmen und Intensivstationen mit kranken Patienten gefüllt waren. Im chinesischen Wuhan berichteten Ärzte, dass sie trotz drei Lagen Handschuhen – das akzeptierte Sicherheitsprotokoll zu Beginn der Pandemie – den Touchscreen des Venue bedienen konnten.2

KI ergänzt Ultraschalltechnologie durch neue Funktionen

Die Venue-Produkte stellen die erste Reihe von KI-gestützten POCUS-Systemen auf einer gemeinsamen Softwareplattform dar. Die Geräte sind tragbar und können in verschiedenen Umgebungen verwendet werden. Sie bieten Ärzten die Möglichkeit, schnell auf wichtige Gesundheitsdaten zuzugreifen und Patienten zu überwachen, ohne dass ein täglicher Röntgen- oder CT-Scan erforderlich ist, wodurch der Bedarf an ionisierender Strahlung verringert wird.

Durch die Einführung von KI kann die Venue-Produktreihe mehrere Protokolle, Messungen und Berechnungen automatisieren, sodass Ärzte schneller arbeiten und die Gesundheitstrends der Patienten im Laufe der Zeit verfolgen können. Schlüsselindikatoren lassen sich schnell identifizieren, wodurch Triage-Entscheidungen beschleunigt, Ermüdung und Fehler des Bedieners verringert und die Reproduzierbarkeit erhöht werden.

Eine Beurteilung der Vena cava inferior (untere Hohlvene) ist nur ein Beispiel. Das Auto-IVC-Tool der Venue-Produktreihe hilft dem Benutzer zu beurteilen, ob sich genügend Flüssigkeit im Körper eines Patienten befindet. Der Arzt muss lediglich das richtige Bild erfassen und einen Knopf drücken, um eine Messung durchzuführen. Dieser Schritt kann manuell ausgeführt werden, der Vorgang erfordert jedoch Zeit und Mühe für die Einrichtung und wird daher häufig übersprungen. Dadurch entgehen dem Behandlungsteam möglicherweise wertvolle Diagnoseinformationen.

Das Auto-B-Lines-Tool der Venue-Produktreihe kann B-Linien in einem Schritt in Echtzeit markieren und auszählen. Ultraschall-B-Linien sind lange Strahlen hyperechoischer Artefakte, die den gesamten Bildschirm des Ultraschallsystems vertikal durchlaufen. Dies ist häufig bei Patienten mit Lungenentzündung und Lungenkonsolidierung zu beobachten, wenn sich das Lungengewebe mit Flüssigkeit anstelle von Luft füllt.

„Wir wissen, dass ein Mensch mit Fieber und anderen Symptomen sowie Milchglasinfiltraten auf dem CT-Scan mit großer Wahrscheinlichkeit COVID-19-positiv ist“, so Dr. Boer. „Wir wissen auch, dass B-Linien bei der Ultraschalluntersuchung eine Begleiterscheinung dieser Infiltrate sind. Wenn wir also diffuse B-Linien-Muster und andere charakteristische COVID-19-Symptome sehen, werden die Patienten auf COVID-19 getestet. Die Ultraschalltechnologie gibt uns dieses zusätzliche Maß an diagnostischer Hilfe.“

Außerdem verbessern gestochen scharfe Bilder die Fähigkeit, Unregelmäßigkeiten und suspekte Muster in Graustufen zu erkennen und gleichzeitig Herz-, Lungen- und Gefäßzustände zu beurteilen. Die Notwendigkeit mehrerer manueller Messungen entfällt ebenso wie der zeitaufwändige Schritt zum Scrollen durch zuvor erfasste Bilder.

Die automatisierten Berechnungen der Venue-Produktreihe ermöglichen auch die schnelle Einschätzung der Herzgesundheit. Dies ist eine wichtige Funktion, da die Forschung einen kritischen Zusammenhang zwischen COVID-19 und Herzkomplikationen, insbesondere im rechten Ventrikel, ermittelt hat.

Vivid Ultra Edition Ultraschallsystem von GE Healthcare untersucht die Auswirkungen von COVID-19 auf das Herz

Mehrere KI-Funktionen der nächsten Generation wurden ebenfalls in die Ultraschall-Produktlinie Vivid Ultra Edition von GE Healthcare integriert. Laut GE Healthcare reduzieren KI-Tools menschliches Versagen, Bedienerermüdung und die Dauer von Herzuntersuchungen und verbessern gleichzeitig die Reproduzierbarkeit. Während Ärzte versuchen, den Zusammenhang zwischen COVID-19 und Herzkomplikationen zu verstehen, haben sich all diese Vorteile als von unschätzbarem Wert erwiesen.

Zu Beginn des Virusausbruchs berichteten Ärzte in China über Anzeichen von Myokarditis und Herzerkrankungen im Zusammenhang mit den von ihnen behandelten COVID-19-Patienten. Myokarditis ist mit einer höheren Mortalität verbunden und verursacht eine Entzündung des Herzmuskels. Dadurch wird das Herz vergrößert und geschwächt, sodass es härter arbeiten muss, um Blut und Sauerstoff durch den Körper zu pumpen. Auch italienische Ärzte sahen diesen Zusammenhang und stellten fest, dass die Anzahl der Herzstillstände bei COVID-19-Patienten außerhalb des Krankenhauses zunahm.

Ärzte weisen auf eine Vergrößerung der vier Herzkammern als möglichen Prädiktor dafür hin, welche Patienten mit schweren COVID-19-Infektionen am wahrscheinlichsten sterben werden. Wie bereits erwähnt, haben Ärzte und Forscher einen besonderen Zusammenhang zwischen COVID-19 und der Belastung des rechten Ventrikels des Herzens beobachtet.3

Bei der Beurteilung der linken und rechten Ventrikel – eine der herausforderndsten Aufgaben in der Echokardiografie – verlassen sich Kliniker auf die mobilen, robusten und benutzerfreundlichen Vivid Ultra Edition Ultraschallsysteme. Herz-Kreislauf-Ultraschallsysteme wie die Vivid Ultra Edition ermöglichen es dem medizinischen Personal, die Veränderungen im rechten Ventrikel auf eine Weise zu sehen, mit der andere Modalitäten einfach nicht mithalten können. Dies macht sie zu einem wichtigen Instrument bei Diagnose, Genesung und darüber hinaus.

Die Vivid Ultra Edition bietet einen intuitiven Workflow und die Vielseitigkeit, Scans von COVID-19-Patienten in äußerst unterschiedlichen Umgebungen – ob bettseitig oder im Echokardiografie- oder Katheterisierungslabor – durchzuführen. Das System kann in weniger als fünf Sekunden für Scans am Krankenbett bereit sein, wodurch die Bereitstellung wichtiger Gesundheitsinformationen beschleunigt wird und der Benutzer feststellen kann, ob das Herz genug Blut durch die primären Arterien zu den Organen pumpt.2 Durch die schnelle Rückgabe von Daten wird auch die Kontaktzeit mit infektiösen Patienten minimiert.

Das Gesundheitswesen beschäftigt sich weiterhin mit dieser wachsenden Besorgnis hinsichtlich der langfristigen Auswirkungen von COVID-19 auf das Herz. Solche Untersuchungen macht Geräte wie die Vivid Ultra Edition Ultraschallsysteme zu einem außergewöhnlich wichtigen Mittel zur Messung der Myokardfunktion und damit zur Bekämpfung gefährlicher potenzieller Auswirkungen von COVID-19, einschließlich Myokardödemen, Fibrose und anderer Herzfunktionsstörungen.

GE Healthcare arbeitet gemeinsam mit Intel an der Verbesserung der Präzisionsmedizin

GE Healthcare entwarf und entwickelte seine Ultraschallsysteme der Produktlinien Venue und Vivid Ultra Edition in Zusammenarbeit mit Intel, einem vertrauenswürdigen Partner seit mehr als 15 Jahren. Die Beziehung basiert auf dem gemeinsamen Engagement der Unternehmen für Präzisionsmedizin und einer Verbesserung der Patientenergebnisse. Zu diesem Zweck nutzen beide Unternehmen die technische Leistungsfähigkeit, indem sie die richtige Hardware für den richtigen Workload bereitstellen und so Kosten senken, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.

Intel Technik bietet einen schnellen, sichereren und zuverlässigeren Weg nach vorn für die Innovationen von GE Healthcare. Da die Venue-Produktreihe beispielsweise neue KI-Tools enthielt, benötigte das System zusätzliche Verarbeitungsleistung und -funktionen. GE Healthcare nutzte für sein Venue-System Intel® Core™ Prozessoren, um die Rechenanforderungen zu erfüllen. Außerdem wurde die Intel® Distribution des OpenVINO™ Toolkits eingesetzt, um den Leistungsanforderungen der KI-Anwendungen während der Entwicklung der Funktionen für die Vivid Ultra Edition schnell gerecht zu werden.

Dank Intel Technik konnte GE Healthcare auch den Anforderungen hinsichtlich geringem Energieverbrauch, Akkulaufzeit und Bildqualität für seine Point-of-Care-Geräte gerecht werden.

Für das Venue Go-Produkt half Intel GE Healthcare dabei, das auf dem Venue Tower basierende System zu einer vollständigen, kompakten, Tablet-basierten Lösung zu verkleinern, ohne die erforderliche Leistung oder Zuverlässigkeit des Geräts zu beeinträchtigen. Diese Bemühungen trugen dazu bei, dass die GE Healthcare Venue-Produktreihe von POCUS-Systemen kürzlich mehrere Designpreise erhalten hat, unter anderem von IDSA, Good Design Australia und UX.

„Unsere Zusammenarbeit mit Intel begann vor langer Zeit“, so Wold. „Unsere Anforderungen mögen sich von denen anderer Branchen unterscheiden, aber wir haben festgestellt, dass die Teams, mit denen wir bei Intel zusammenarbeiten, viel über unsere Zielsetzungen gelernt und ihre Architektur entsprechend angepasst haben. Auch auf technischer Ebene war die Partnerschaft eng, und von dieser fruchtbaren Zusammenarbeit haben beide Seiten profitiert.“

GE Healthcare Ultraschall-Produktreihen liefern Ergebnisse

Die globale Coronavirus-Pandemie hat den Bedarf an Ultraschall-Diagnosetools von GE Healthcare drastisch erhöht. Seit Beginn des Ausbruchs in China setzen Kliniker zunehmend auf die Venue-Produktreihe und ihre KI-Tools, um insbesondere auf der Intensivstation und in der Notaufnahme schnelle Patienteninformationen liefern zu können. Anwender einer internen GE-Studie konnten mithilfe des Auto-VTI-Tools auf einem GE Healthcare Venue Go eine Zeitersparnis von bis zu 82 Prozent erzielen.4 Mit dieser Zeitersparnis können Anwender den Behandlungsweg beschleunigen.

Das innovative Design der Venue-Produktreihe, die Reinigungsfähigkeit, Portabilität und lange Akkulaufzeit der Geräte tragen zur Zeitersparnis bei und senken gleichzeitig das Risiko der Infektionsübertragung. Infolgedessen stießen die Ultraschallsysteme von GE Healthcare weltweit auf ein beispielloses Interesse. Die Nachfrage in Europa war besonders hoch. Viele europäische Mediziner vertrauen auf die hervorragende Zugänglichkeit und Reinigungsfähigkeit des Venue-POCUS-Systems.

Feedback der Mediziner ist der Motor der Ultraschallentwicklung

Aufgrund der Auswirkungen von COVID-19 hat das Virus die Einführung der Produktreihen Venue und Vivid Ultra Edition in den Workflows des Gesundheitswesens beschleunigt. Da die Pandemie weiterhin die gesamte Welt beeinträchtigt, sind diese vielseitigen Geräte für Ärzte und Kliniker unverzichtbar geworden. Das Interesse an und das Engagement für die Vorteile von POCUS und Echokardiografie werden voraussichtlich nur zunehmen.

„Es ist noch nicht lange her, dass Ultraschall vom Ansehen her hinter einigen anderen Bildgebungsmodalitäten auf dem Markt zurückblieb“, so Wold. „Heute ist Ultraschall zu einer herausragenden Bildgebungsmodalität geworden, und ich sehe keine Einschränkung, da sie mobil, kostengünstig und einfach zu bedienen ist und schnelle Entscheidungen ermöglicht. KI wird es auf die nächste Stufe bringen.“

GE Healthcare ist stolz darauf, zu den führenden Unternehmen zu gehören, die zur Weiterentwicklung und Ausdehnung der Rolle der Ultraschalltechnologie beitragen. Das Unternehmen ist bestrebt, weiterhin mit Partnern aus dem Gesundheitswesen und Technologiebereich wie Intel zusammenzuarbeiten, um seine Ultraschallsysteme zu verfeinern und zu verbessern. Dazu gehört die Entwicklung noch kleinerer, mobilerer Lösungen und die Ausstattung von GE Healthcare Systemen der nächsten Generation mit hochwertigeren Bildern, mit denen Ärzte ein noch detaillierteres Bild von Herz und Lunge erhalten.

Dieses Ziel ist nun untrennbar mit der kontinuierlichen Erforschung geeigneter, auf Deep Learning basierender KI-Tools und 3D-Visualisierung verbunden. Durch die Integration von KI zur Automatisierung zeitaufwändiger manueller Funktionen erhalten Anwender und Patienten schnellere und detailliertere Erkenntnisse, die die Entscheidungsfindung verbessern. Wie GE Healthcare setzt sich auch Intel für die Verbesserung von Diagnosetools wie Ultraschall ein. Das Unternehmen konzentriert sein branchenführendes Know-how darauf, neue und kreative Lösungen zu finden, die die Leistungsfähigkeit von Technik verwenden, um den Gesundheitsnutzen auf der ganzen Welt zu steigern.

Für GE Healthcare ist es wichtig, den vielbeschäftigten Gesundheitsdienstleistern von heute zuzuhören, denn darauf baut alles auf. Nur dann kann das Unternehmen die Tools entwerfen und entwickeln, die die betrieblichen Anforderungen des Klinikpersonals erfüllen und zu besseren Patientenergebnissen und einer gesünderen Welt beitragen.

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Produkt- und Leistungsinformationen

1

Young-Jae Cho1,*, Kyoung-Ho Song2,*, Yunghee Lee1, Joo Heung Yoon3, Ji Young Park4,5, Jongtak Jung2, Sung Yoon Lim1, Hyunju Lee5, Ho Il Yoon1, Kyoung Un Park6, Hong Bin Kim2 und Eu Suk Kim2, „Lung ultrasound for early diagnosis and severity assessment of pneumonia in patients with coronavirus disease 2019“, Korean J Intern Med 2020;35:771-78.

2

Die Daten wurden zur Verfügung gestellt von GE Healthcare.

3

Tomasz J. Guzik, et al., „COVID-19 and the cardiovascular system: implications for risk assessment, diagnosis, and treatment options“, Oxford University Press, 30. April 2020.

4

Basierend auf einer internen Studie von GE, die im März 2019 von Experten mit Venue Go durchgeführt wurde (DOC2254811).