Eine von Kollegen der Fakultät für Pharmazie der Universität Pécs entwickelte Anwendung auf der Grundlage künstlicher Intelligenz (KI), die in der Lage ist, einzelne Arzneimittel zu erkennen, könnte die Qualitätssicherung bei der Verabreichung von Arzneimitteln im Krankenhaus erheblich erleichtern und verbessern. Die mit dem PTE-Forschungsinnovationspreis ausgezeichnete Entwicklung wurde bereits in einem klinischen Umfeld getestet und wird nun mit der Entwicklung eines Hardware-Prototyps und dem "Training" des Algorithmus für weitere Medikamente fortgesetzt.
Verfasst fon Miklós Stemler
Die von Dr. Ashraf Amir Reza und seinen Kollegen entwickelte App erkennt derzeit 30 oral einzunehmende Medikamente und soll in einigen Jahren dazu beitragen, die Verteilung von Medikamenten in Krankenhäusern zu kontrollieren und effizienter und sicherer zu machen. Die Entwicklung in Pécs ist ein gutes Beispiel dafür, wie künstliche Intelligenz so eingesetzt werden kann, dass sie die Arbeit der Menschen nicht ersetzt, sondern unterstützt, und wie sie genutzt werden kann, um eine Anwendung zu schaffen, die in der täglichen Praxis funktioniert, indem man erreichbare Ziele setzt.
Obwohl die Verbreitung von Bilderkennungsalgorithmen in den letzten Jahren zu vielen Versuchen geführt hat, verschiedene KI-Anwendungen zur Medikamentenkennung zu entwickeln, sind sie alle in dieselbe Falle getappt: Es ist einfach unmöglich oder zumindest äußerst schwierig, ein Modell zu erstellen, das Zehntausende verschiedener Drogen mit absoluter Sicherheit identifizieren kann, und die Zahl der Arzneimittel wächst ständig. Mit diesem Problem sah sich Dr. Ashraf Amir Reza konfrontiert, als er vor einigen Jahren, zu Beginn seiner PhD-Studium, begann, sich mit diesem Thema zu beschäftigen.
Die Fehler beseitigen
"Eines der Forschungsthemen des Pharmazeutisches Institut war der illegale Vertrieb von Arzneimitteln und der Vertrieb von Arzneimitteln über das Internet, und vor etwa sechs Jahren wurden Versuche unternommen, mit Hilfe der Objekterkennung zwischen echten und gefälschten Arzneimitteln zu unterscheiden. Meine Kollegen, die dies versuchten, nahmen Hunderte von Aufnahmen auf, und das darauf trainierte KI-Modell schnitt gut ab, aber es stellte sich heraus, dass es eine riesige Menge an Daten zu verwenden galt, und es wurde schließlich von der Tagesordnung genommen. Ich interessiere mich schon seit einiger Zeit für künstliche Intelligenz, und als mein Themenleiter, Dr. András Fittler, den vorherigen Versuch erwähnte, war mein Interesse geweckt. Ich habe mich in das Thema vertieft und angefangen, daran zu arbeiten." - erinnerte sich Dr. Ashraf Amir Reza an die Anfangszeit.
Der Forscher beschloss von Anfang an, sich auf eine Anwendung für den klinischen Bereich zu konzentrieren, was zwei große Vorteile hat: Erstens ist die Zahl der in Krankenhäusern verwendeten Medikamente begrenzt, so dass es kein unüberwindbares Hindernis für die Eingabe aller Daten gibt, und zweitens besteht ein echter Bedarf an einer solchen Anwendung.
"Bereits bei der Entwicklung meiner Idee dachte in an etwas, was dem Krankenhauspersonal helfen könnte, als ich auf die Idee kam. Wir wissen, dass in Krankenhäusern oft viel los ist, weil ständig neue Patienten eintreffen, und es ist sehr wichtig, dass jeder die richtige Dosis des benötigten Medikaments erhält. Hier kommen die automatischen Spender ins Spiel, die jedoch nur in größeren Krankenhäusern zur Verfügung stehen. Deshalb ist es wichtig, dass das Personal in kleineren Einrichtungen und auf einigen Stationen über ein Instrument verfügt, das ihnen hilft, die glücklicherweise seltenen, aber in der internationalen Literatur dokumentierten Fehler zu vermeiden, wenn einem Patienten nicht das richtige Medikament verabreicht wird".
Ein wahres Mangelwahre
Die erste, unausgereifte Version der App war in der Lage, 10 Medikamente zu erkennen, was zeigte, dass die Idee machbar war. Es wurde auch festgestellt, dass es international eine große Nachfrage herrscht.
"Ich schickte eine Abstraktion probehalber an die Konferenz der European Association of Hospital Pharmacists (EAHP) 2022 in Wien und zu meiner Überraschung erhielt ich eine Rückmeldung, dass ich für einen Preis nominiert und zu einem Vortrag eingeladen wurde. In diesem Moment wurde mir klar, dass es zwar viele ähnliche Versuche gibt, aber noch nie einen, der auf einer Arzneimittelliste einer bestimmten Klinik oder eines bestimmaten Versorgungssystems basiert, abgesehen von unserem. Das gab mir einen enormen Auftrieb."
Der nächste Schritt bestand darin, den Algorithmus weiterzuentwickeln und die Zahl der ihm bekannten Medikamente zu verdreifachen. Der begeisterte Forscher entwickelte auch eine mobile Anwendung, die im Klinische Zentrum der Universität Pécs, im Lehrkrankenhaus Kaposi Mór in Kaposvár und im Gesundheitszentrum Komló getestet wurde. Es folgten eine Veröffentlichung in der maßgeblichen Fachzeitschrift Artificial Intelligence in Medicine und die Teilnahme beim Innovationswettbewerb der Universität, der Erfolg der Bewerbung brachte die Fertigstellung der Anwendung greifbar Nah.
"Nach der Annahme der Publikation ermutigte mich Dr. András Fittler, dass es Zeit sei, sich bei der Innovationswettbewerb zu bewerben, und es war ein glücklicher Zufall, dass das diesjährige Thema künstliche Intelligenz war. Dann haben wir den Dr. Ferenc Jakab Proof of Concept (PoC) Wettbewerb eingereicht, bei dem wir 10 Millionen Forint für die konkrete Umsetzung gewonnen haben."
Ein zusätzliches Instrument in den Händen des Gesundheitspersonals
Dr. Ashraf Amir Reza hofft, dass die 10 Millionen Forint Geldmittel es der Anwendung ermöglichen werden, über eine eigene Hardware mit integriertem Kamerasystem zu verfügen, um die Leistung zu verbessern und durch weitere Schulungen und Feinabstimmung des Modells der praktischen Anwendbarkeit näher zu kommen.
"Die derzeitige mobile App ist zwar benutzerfreundlich, aber die Effizienz der Bilderkennung ist durch die Kamera des Mobiltelefons begrenzt. Wir arbeiten jetzt an einem 3D-gedruckten Prototyp mit integrierter Kamera, in dem die zu testende Medikamente eingelegt werden können. Wir sind auch dabei, das Modell zu verbessern, mit dem Ziel, 80, statt der derzeitigen 30 Medikamente zu erkennen. Das reicht bereits für eine Liste von Arzneimitteln, die in einem kleinen Krankenhaus oder einer Station verwendet werden, so dass wir von nun an die Anwendung in einer realen Umgebung weiter testen und entwickeln können.”
Dafür gibt es laut Planungen 18 Monate Zeit, danach können potenzielle Partner aus der Industrie und dem Berufsleben ermittelt werden. Dr. Ashraf Amir Reza ist jedoch schon jetzt sehr zufrieden mit den bisherigen Fortschritten.
"Ich war anfangs sehr skeptisch und es war eine Offenbarung, als ich zum ersten Mal sah, wie die App zwischen zwei Pillen unterschied, die fast genau gleich aussahen. Es ist mir auch wichtig, dass wir keine Spezialisten ersetzen, sondern Apotheker, Ärzte und Krankenschwestern auf den Stationen unterstützen; wenn alles gut läuft, können wir dem Gesundheitspersonal ein zusätzliches Hilfsmittel in die Hand geben".
Foto:
Szabolcs Csortos/Univ Pécs