Technologie

Max-Planck-Institut entwickelt Algorithmus, der Todes-Risiko bei Corona voraussagt

Künstlich intelligente Algorithmen können das individuelle Sterblichkeitsrisiko von Corona-Patienten vorhersagen.
18.03.2021 09:45
Aktualisiert: 18.03.2021 09:45
Lesezeit: 2 min

Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts hat einen mit Künstlicher Intelligenz (KI) ausgestatteten Algorithmus entwickelt, der das Sterbe-Risiko von Covid-Patienten vorhersagen kann. Der Algorithmus hilft Ärzten also bei der Entscheidung, welche Betroffene in die Intensivbehandlung verlegt werden sollen. Er soll auch bei der Vorhersage des Sterblichkeitsrisikos bei anderen Erkrankungen einsetzbar sein.

Bei Covid-19 sind hohes Alter und Vorerkrankungen relevante Risikofaktoren für eine ernsthafte Erkrankung, es sind aber längst nicht die einzigen. Auch die Sauerstoffsättigung, die Zahl der weißen Blutkörperchen sowie der Kreatinin-Wert gehören dazu. „Aber selbst erfahrene Mediziner können in diesen Parametern nicht früh genug eindeutige Muster für einen tödlichen Verlauf erkennen, um eventuell noch die Therapie anzupassen“, sagt Stefan Bauer, Leiter einer Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Tübingen.

Genau hier kann Künstliche Intelligenz hilfreich sein. Der Algorithmus lernt anhand von vielen Beispielen, Muster in Daten zu erkennen. Ein internationales Team um Stefan Bauer und Patrick Schwab (ehemaliger Mitarbeiter des Pharmakonzerns Roche) hat den Algorithmus entwickelt und mit Daten zu Krankheitsverläufen von Tausenden Covid-19-Patientinnen und -Patienten darauf trainiert, die individuelle Sterblichkeit für die Erkrankung vorherzusagen. Den Algorithmus nennen sie „Covews“, kurz für "Covid-19 Early Warning System". Neben Wissenschaftlern des Tübinger Max-Planck-Instituts und von Roche waren auch Forscher der Harvard-Universität, der Harvard Medical School sowie des Massachusetts Institute of Technology, der Universitätsklinik Tübingen und des Kantonsspitals Winterthur an der Arbeit beteiligt.

Die Vorhersagen sind recht treffsicher, aber nicht perfekt

Covews liest aus den medizinischen Daten bis zu acht Tage im Voraus, wenn ein Patient zu sterben droht, und zwar mit einer Sensitivität von mehr als 95 Prozent. Das heißt, der Algorithmus erkennt bei 95 von 100 „zum Tode verurteilten“ Menschen korrekterweise, dass sie sterben werden, wenn keine Maßnahmen getroffen werden, um das zu verhindern.

Für das Training von Covews nutzten die Forschenden 33.000 anonymisierte Datensätze aus einer Kohorte namens Optum, die Patientinnen und Patienten in verschiedenen Krankenhäusern der USA erfasst. Sie fütterten den Algorithmus also mit Information darüber, wie sich routinemäßig erhobene Gesundheitsparameter einer Patientin oder eines Patienten im Krankheitsverlauf entwickelten und ob die Person an Covid-19 starben oder nicht. Auf diese Weise lernte Covews, in den Datensätzen Muster zu erkennen, die auf ein hohes Sterblichkeitsrisiko hinweisen. Wie treffsicher Covews dieses Risiko einschätzt, testete das internationale Team anschließend an etwa 14.000 weiteren Datensätzen aus der Optum-Kohorte sowie – um einen Zufallsfund auszuschließen – an anderen Datensätzen, die nicht von Optum stammten.

Statistische Unsicherheiten

Obwohl Covews zuverlässige Vorhersagen trifft, dürfte es bis zu seinem praktischen Einsatz noch eine Weile dauern. „Bis solche neuen Techniken im Klinikalltag angewendet werden, vergehen oftmals mehrere Jahre“, sagt Stefan Bauer. Das liegt unter anderem daran, dass Daten vielen Krankenhäusern nicht strukturiert vorliegen, was die Entwicklung einer geeigneten Software auf Basis des Algorithmus besonders herausfordernd macht. Indem die Forscher Covews frei zugänglich ins Netz stellen, schaffen sie jedenfalls die Voraussetzungen, den Algorithmus zügig in die Praxis zu bringen. Und Anwendung könnte er nicht nur bei Covid-19-Patienten finden. Mit dem entsprechenden Training könnte er auch das Sterblichkeitsrisiko für andere Erkrankungen vorhersagen.

Wie die meisten Vorhersagen mit Methoden des maschinellen Lernens werden die Prognosen von Covews nicht aus Kausalzusammenhängen, sondern aus Korrelationen abgeleitet. Bei Korrelationen kann es sich um einen rein statistischen, also nicht ursächlichen Zusammenhang handeln.

Das Entwickler-Team weist zudem auf eine Einschränkung der Covews-Berechnungen hin: Möglicherweise sind die Zahlen dadurch verzerrt, dass der Algorithmus nicht nur die Sterblichkeit, sondern auch den Abbruch der Behandlung voraussagt. Dann würden die Prognosen nicht nur auf medizinischen Fakten beruhen.

Entscheidungen über Therapien müssen immer Ärzte treffen

„Bei der Entscheidung, eine Therapie einzustellen, spielen nicht nur medizinische Überlegungen eine Rolle“, sagt Stefan Bauer. Auch religiöse, kulturelle oder persönliche Haltungen können Menschen dazu bringen, sich nicht weiter behandeln zu lassen. So können Menschen generell eine künstliche Beatmung ablehnen oder aus Furcht vor den Langzeitfolgen einer Erkrankung die Rettung ihres Lebens ablehnen. Und oft genug sind es Familienangehörige oder Freunde, die bei solchen Entscheidungen mitsprechen. „Über Therapiemaßnahmen müssen daher immer Ärztinnen oder Ärzte entscheiden“, so Bauer. „Unser Algorithmus kann jedoch Erkenntnisse liefern, die Menschen aus den Daten nicht ableiten können, und die bei medizinischen Entscheidungen helfen können.“

Mehr zum Thema
Bleiben Sie über das Thema dieses Artikels auf dem Laufenden Klicken Sie auf [+], um eine E-Mail zu erhalten, sobald wir einen neuen Artikel mit diesem Tag veröffentlichen
X

DWN-Wochenrückblick

Weniger E-Mails, mehr Substanz: Der DWN-Wochenrückblick liefert 1x/Woche die wichtigsten Themen kompakt als Podcast. Für alle, deren Postfach überläuft.

E-mail: *

Ich habe die Datenschutzerklärung sowie die AGB gelesen und erkläre mich einverstanden.

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft IW: Deutschland müsste fünfmal produktiver werden, um den Wohlstand zu erhalten
19.08.2026

Deutschlands Produktivitätswachstum reicht laut IW nicht mehr aus, um den Wohlstand zu sichern. Der demografische Wandel verschärft den...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Börsenbericht: Nvidia, Marvell und Micron ziehen Wall Street nach unten
18.08.2026

Spannung an der Wall Street: Warum sich das Blatt für Anleger jetzt wenden könnte.

DWN
Finanzen
Finanzen Echtzeit-Bezahldienst Wero: Gelingt Europas Angriff auf PayPal & Co.?
18.08.2026

Jahrelang haben US-Konzerne den digitalen Zahlungsverkehr in Europa geprägt – jetzt wollen Europas Banken die Kontrolle zurückgewinnen,...

DWN
Finanzen
Finanzen Euribor auf höchstem Stand seit fast zwei Jahren, der Markt erwartet weiteren Anstieg
18.08.2026

Der sechsmonatige Euribor ist auf den höchsten Stand seit fast zwei Jahren gestiegen. Für Kreditnehmer mit variabler Verzinsung und neue...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Ferrari Luce: Erst verspottet, jetzt reißen sich Käufer um den Elektro-Ferrari
18.08.2026

Der Ferrari Luce provozierte Fans, verunsicherte Anleger und ließ Zweifel an Ferraris Elektrostrategie wachsen. Nun ist das Verkaufsziel...

DWN
Immobilien
Immobilien Wohnungsbau legt zu: Stärkster Halbjahresanstieg seit 2016
18.08.2026

Die Baugenehmigungen steigen so stark wie seit Jahren nicht mehr – doch vom Ende der Wohnungsnot kann keine Rede sein. Warum der...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Dürre ohne Panik: Warum Trockenheit kein Freibrief für allgemeine Preissteigerungen ist
18.08.2026

Fünf Gründe, warum niedrige Flüsse und trockene Felder nicht zu einem neuen Inflationsschock werden dürfen.

DWN
Technologie
Technologie "Operation Blue Skies": Mit KI Kondensstreifen verhindern
18.08.2026

Google und Forschungspartner testen erstmals, wie Künstliche Intelligenz die Bildung klimaschädlicher Kondensstreifen im Luftverkehr...