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
Anzeige
DWN
Finanzen
Finanzen Damit Sie sich auf Ihr Unternehmen konzentrieren können

Ein Unternehmen zu führen, bedeutet, täglich Verantwortung zu übernehmen und Entscheidungen zu treffen. Gleichzeitig soll möglichst...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Marktbericht: Micron führt Chip-Rallye an, während Wall Street leicht zulegt
01.10.2026

Überraschende Impulse an der Wall Street – Erfahren Sie, welche Kräfte den Markt heute bewegten.

DWN
Politik
Politik Frankreichs Schüler rebellieren: Knapp 2.000 Festnahmen bei Schulprotesten in Frankreich
01.10.2026

Seit Tagen demonstrieren Schüler an Frankreichs Gymnasien gegen kaputte Gebäude, zu wenig Lehrer und angekündigte Sparmaßnahmen in der...

DWN
Politik
Politik Innenministerkonferenz ändert Regeln: Bundesländer wollen mit Mehrheit gegen AfD entscheiden
01.10.2026

Die Innenministerkonferenz (IMK) verabschiedet sich vom Einstimmigkeitsprinzip, um zukünftig "Blockaden" zu verhindern. Aus Angst vor der...

DWN
Unternehmen
Unternehmen VW-Autozulieferer vorm Aus: Bohai-Automotive schließt Werk in Sachsen-Anhalt
01.10.2026

Erst nach der Landtagswahl in Sachsen-Anhalt kommt die offizielle Nachricht: Der ostdeutsche Autozulieferer Bohai-Automotive schließt sein...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Deutscher Tierhandelsriese Fressnapf legt Pläne offen: Schnelles Wachstum in Polen
01.10.2026

Polen gehört zu den wichtigsten Märkten der Fressnapf-Gruppe, dem europäischen Marktführer im Zoofachhandel. Die zum Konzern gehörende...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Der schrumpfende Riese: Warum Deutschlands Arbeitsmarkt vor einer historischen Trendwende steht
01.10.2026

Der deutsche Arbeitsmarkt galt über Jahre hinweg als Fels in der Brandung. Trotz globaler Krisen, geopolitischer Verwerfungen und einer...

DWN
Unternehmen
Unternehmen VW-Softwaretochter Cariad vor massivem Stellenabbau
01.10.2026

Volkswagen stellt seine Softwarestrategie weiter auf den Prüfstand. Bei Cariad droht ein neuer Stellenabbau, während Investitionen...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Toyota Corolla Cross im Test: Der Hybrid, der an einen Diesel erinnert
01.10.2026

Der Toyota Corolla Cross verbindet Hybridtechnik mit viel Komfort und erstaunlich niedrigem Verbrauch. In der getesteten GR-Sport-Version...