EMPAIA - EcosysteM for Pathology diagnostics with AI Assistance

KI für die Diagnostik

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Nur durch den Einsatz von KI in der Diagnostik sind moderne Behandlungsverfahren wie die personalisierte Medizin flächendeckend möglich. EMPAIA etabliert daher am Beispiel der Pathologie eine Plattform für standardisierte, zertifizierte und erklärbare KI-Lösungen der bildbasierten medizinischen Diagnostik. Gemeinsam mit Industriepartnern werden Spezifikationen für offene Schnittstellen erarbeitet, die zur herstellerübergreifenden Anbindung von KI-Anwendungen an klinische Systeme dienen.

Marktperspektive und Produktversprechen

Mit EMPAIA wird erstmalig eine Plattform für die Entwicklung, Vermarktung und Nutzung von KI-Lösungen in der Pathologie geschaffen. Die Nutzung einheitlicher Schnittstellen ermöglicht den KI-Herstellern einen schnelleren Marktzugang, da neue Anwendungen durch simple Konfiguration mit diversen Kliniksystemen nutzbar sind. EMPAIA kann zudem bei der technischen Validierung neuer KI-Anwendungen unterstützen. Dazu werden umfangreiche Validierungsdaten gesammelt und vorgehalten. KI-Anwendungen werden auf diese Daten angewandt, diagnostische Ergebnisse mit einer Expertenmeinung verglichen und anschließend statistisch ausgewertet. Diese Dienstleistung richtet sich an KI-Hersteller und Pharmaunternehmen in der Produktentwicklung.

Partner

Charité –Universitätsmedizin Berlin, Fraunhofer-Institut für Digitale Medizin MEVIS, Distributed Artificial Intelligence Laboratory der Technischen Universität Berlin, Qualitätssicherungs-Initiative Pathologie GmbH (QuIP), vitasystems GmbH.

Herausforderung und Innovation

Durch Fortschritte in der Medizin verbessern sich die Möglichkeiten und die Qualität der Diagnostik. Die Auswertungen sind aufgrund der Masse an Daten durch das Fachpersonal künftig jedoch nicht mehr zu bewältigen. Diese Herausforderung lässt sich durch KI-Automatisierungen lösen, da sie viele repetitive und mühsame Analyseleistungen übernehmen können. Bislang gibt es allerdings keine Infrastruktur für das Entwickeln und Validieren von KI-Anwendungen. Die technische Validierung ist dabei ein Baustein zur Zertifizierung der KI-Anwendungen entlang des Medizinproduktegesetzes (MPG). Die Zersplitterung der KI-Infrastruktur und fehlende technische Standards hemmen den Vertrieb von KI-Lösungen, was insbesondere die Marktchancen des hochspezialisierten deutschen KI-Mittelstandes einschränkt. Zudem misstrauen viele Anwender in Kliniken oder Forschungseinrichtungen KI-Analysen derzeit noch, sofern diese nicht vollständig nachvollziehbar sind.

Umsetzung

EMPAIA entwickelt eine Plattform, die alle aktuellen Hindernisse für Entwicklung, Vertrieb und Einsatz von KI in der Pathologie überwindet. Die entwickelten Schnittstellen ermöglichen die Entwicklung und weltweite Anwendung von standardisierten, zertifizierten und erklärbaren KI-Lösungen. Den Herstellern von KI-Anwendungen und Kliniksystemen werden Open-Source-Werkzeuge zur Entwicklung konformer Lösungen bereitgestellt. Der EMPAIA-Marktplatz bietet Möglichkeiten zur Vermarktung und das EMPAIA-Konsortium plant Dienstleistungen zur Validierung von KI-Anwendungen. Ergänzt wird die Plattform durch ein Ökosystem für die Zusammenarbeit mit Gremien. Mit diesen werden Regelungen zu den Themen Standardisierung, Wirtschaftlichkeit und Abrechnung, Validierung und Zertifizierung, rechtliche Fragestellungen sowie KI-Erklärbarkeit vereinbart.
Mittels der EMPAIA-Schnittstellen werden unterschiedliche Arten von KI-Anwendungen verfügbar sein. Anwender finden alle notwendigen Funktionen, um KI in diagnostische Prozesse einzubinden und abzurechnen. Die Anwendungen kommen hauptsächlich von Medizinproduktherstellern, aber auch von beteiligten Hochschulen. Sie werden permanent weiterentwickelt, in EMPAIA-Referenzzentren getestet und in Zusammenarbeit mit den Partnern validiert und zertifiziert. Für die Bereitstellung (das Deployment) Cloud-basierter KI-Lösungen wird ein Rechnerverbund (High Performance Computing Cluster) angeboten. Als zentraler Teil der Infrastruktur für den effizienten Austausch großer Pathologie-Datensätze wird eine übergreifende Datenbank (Daten-Repository) implementiert.

Use Cases

EMPAIA ebnet den Weg für die Entwicklung diverser KI-Anwendungen und -Methoden für die klinische Anwendung, indem die Plattform nicht nur alle Daten bereitstellt, sondern auch Validierung und Zertifizierung, Vertrieb und Abrechnung der Anwendungen ermöglicht.

Entwicklung von KI-Tools für „companion diagnostics“

Durch das gewachsene molekulare Verständnis der Grundlagen von Krebs werden in der Onkologie immer häufiger zielgerichtete Medikamente eingesetzt. Um Aussagen über deren Wirkung treffen zu können, werden begleitende Tests („companion diagnostics“) benötigt, etwa um Gendefekte oder andere Fehlfunktionen zu identifizieren. Mithilfe der KI können die Tests effizient und sicher durchgeführt werden.