Automatisierte Diagnostik: Künstliche Intelligenz erkennt Schmerz

Ärzte Zeitung online, 02.03.2017

Automatisierte Diagnostik

Mit Künstlicher Intelligenz kann aus den biologischen und mimischen Schmerzreaktionen auf das subjektive Schmerzerleben geschlossen werden.

Von Andrea Weber-Tuckermann

ULM. Schmerzwahrnehmung ist etwas sehr Subjektives. Wie stark und auf welche Art wir einen Schmerz erleben, wissen nur wir selbst. Um unser Schmerzerleben anderen gegenüber zum Ausdruck zu bringen, bedarf es der Sprache. Der Arzt ist bei der Schmerzdiagnose deshalb darauf angewiesen, dass der Patient in einem Anamnese-Gespräch möglichst genau Auskunft über sein persönliches Empfinden gibt. Doch was ist, wenn der Patient dazu nicht in der Lage ist, wenn er über seinen Schmerz nicht reden kann? Ulmer Wissenschaftler setzen hier auf Künstliche Intelligenz. Ihr Ziel: die automatisierte Schmerzerkennung (IEEE Transactions on Affective Computing 2016; DOI:10.1109/TAFFC.2016.2537327).

Gemeinsam mit Forschern der Universität Magdeburg arbeiten Wissenschaftler der Medizinischen Psychologie der Ulmer Universitätsklinik daran, mit technischen Mitteln das subjektive Schmerzerleben objektiv messbar zu machen. Unterstützt werden sie dabei von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

„Manchmal gibt es sprachliche Verständigungsprobleme. Kinder beispielsweise können Schmerz oft nicht genau beschreiben. Patienten mit Demenz oder anderen kognitiven Einschränkungen haben ebenfalls Probleme, Auskunft zu geben über die Intensität und Qualität von Schmerzen“, erläutert Professor Harald C. Traue die Ausgangslage. Traue leitet die Sektion Medizinische Psychologie am Universitätsklinikum Ulm. Äußerst hilfreich wäre eine automatisierte Schmerzdiagnostik zudem direkt nach einer Operation, wenn der Patient aus der Narkose erwacht oder noch ganz ohne Bewusstsein ist.

„Bei der automatisierten Schmerzmessung werden maschinelle Erkennungsverfahren eingesetzt, um aus psychobiologischen Reaktionen auf Schmerzreize das subjektive Schmerzerleben zu bestimmen“, so Dr. Steffen Walter, Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Sektion für Medizinische Psychologie. Mit hoch auflösenden Sensoren wird dabei die körperliche Schmerzantwort gemessen. Dazu zählen die Reaktionen der Haut, der Muskulatur, der Atmung und des Kreislaufs genauso wie das schmerzreaktive mimische Verhalten. „Dadurch entsteht ein sehr großer Datenstrom, dessen Bedeutung für den Schmerz nur mit komplexer Biosignalanalyse und der Verarbeitung mit Methoden der Künstlichen Intelligenz bewältigt werden kann“, so der Statistik-Experte Dr. Sascha Gruss.

Hierfür wurde in der Medizinischen Psychologie des Uniklinikums Ulm eine experimentelleSchmerzstudie mit 96 freiwilligen männlichen und weiblichen Probanden unterschiedlichen Alters durchgeführt. Bei diesen Testpersonen wurde mit einer Thermode am rechten Unterarm ein Hitzeschmerz in vier Intensitäten erzeugt. Diese vier Schmerzstufen werden für jede untersuchte Person individuell bestimmt. Man misst dafür den Hitzereiz, der anfängt schmerzhaft zu sein (Schmerzschwellen) und den Hitzereiz, den der Proband gerade noch aushalten kann (Schmerztoleranz). Die Stufen dazwischen werden dann berechnet.

Zur Erfassung der körperlichen Schmerzantwort sind diverse Biopotentiale gemessen und digitalisiert worden. Eingesetzt wurden dabei diagnostische Verfahren wie EKG, Elektromyo-(EMG) und EEG, aber auch Messgeräte zur Bestimmung der elektrodermalen Aktivität (EDA). Gesichtsausdruck und mimisches Verhalten wurden mit einer speziellen Videokamera (AVT Pike F145C Kamera) aufgezeichnet. Um das Bewegungsmuster der Probanden festzuhalten, setzten die Forscher einen Kinect Sensor für die Aufnahme frontaler Tiefenbilder ein.

Mithilfe der Künstlichen Intelligenz – insbesondere des maschinellen Lernens – konnte nun aus den biologischen und mimischen Schmerzreaktionen auf das subjektive Schmerzerleben geschlossen werden. Am besten waren die automatischen Erkennungsalgorithmen, wenn das technische System auf die Erkennung individueller Reaktionen von einzelnen Probanden hin trainiert wurde. Bei starken Schmerzreizen wurden hier Genauigkeiten von 94 Prozent erreicht, bei schwachen Schmerzreizen waren es immerhin 59 Prozent. Wurde die automatische Schmerzerkennung unabhängig von bestimmten Personen durchgeführt, betrug die Genauigkeit bei starken Schmerzreizen immerhin noch zwischen 74 und 91 Prozent. Bei leichteren Schmerzen war die automatische Erfassung allerdings recht ungenau.

„Die Ergebnisse sind also noch ziemlich heterogen, da verschiedene Schmerzintensitäten unterschiedlich genau erkannt werden“, so die Schmerzforscher. Doch eindeutige Ergebnisse fanden die Forscher im Hinblick auf die Aussagekraft einzelner Indikatoren. „Am aufschlussreichsten im Hinblick auf die Schmerzintensität waren das Gesichts-EMG, der elektrische Hautwiderstand, der Abstand zwischen Augenbraue und Mundwinkel und die Faltenbildung an der Nasenwurzel“, sind sich die Forscher aus Ulm und Magdeburg einig.

Unterstützt wurden die Wissenschaftler der Sektion für Medizinische Psychologie von Ulmer Kollegen aus der Neuroinformatik sowie von Wissenschaftlern der Arbeitsgruppe Neuro-Informationstechnik der Universität Magdeburg und des Biomedical Engineering Laboratory (BioLab) der brasilianischen Universität Uberlandia.

Gemeinsam gelang es so den Forschern, eine robuste und brauchbare Methodik zur automatisierten Erkennung von stärkeren Schmerzen zu entwickeln, mit der die Schmerzdiagnostik insgesamt verbessert werden konnte. Für die Zukunft bleiben noch viele Herausforderungen. So gilt es, die eingesetzten Algorithmen der Künstlichen Intelligenz im Hinblick auf die Laborbedingungen zu optimieren und für medizinische Anwendungen echtzeitfähig zu machen.

Andrea Weber-Tuckermann ist Mitarbeiterin der Pressestelle der Universität Ulm

Quelle: Aerztezeitung.de

Cannabis künftig auf Rezept

Cannabis künftig auf Rezept

06.02.2017 Verordnungsinfos

Cannabis können gesetzlich Versicherte künftig bei bestimmten Indikationen auf Rezept erhalten. Der Bundestag hat am 19. Januar 2017 die entsprechenden Gesetzesänderungen verabschiedet. Das Gesetz tritt voraussichtlich im März 2017 in Kraft.

Cannabis zu medizinischen Zwecken aus staatlich kontrolliertem Anbau wird künftig zusätzlich als verkehrs- und verschreibungsfähig im Betäubungsmittelgesetz eingestuft. Bisher galt dies nur für Cannabis, der in Zubereitungen als Fertigarzneimittel zugelassen war.

Eine Cannabisagentur beim Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) soll den Einkauf ausländischer Produkte sowie den Anbau inländischen Cannabis organisieren und überwachen. Cannabisblüten zu medizinischen Zwecken können Apotheken ausschließlich nach ärztlicher Verordnung abgeben. Die Höchstmenge je 30 Tage beträgt 100 g getrocknete Blüten. Krankenkassen müssen die Kosten im Regelfall erstatten.

Die gesetzliche Neuregelung schafft für Versicherte in eng begrenzten Ausnahmefällen einen Anspruch auf Versorgung mit Cannabis in Form von getrockneten Blüten oder Extrakten. Das gilt aber nur für solchen Cannabis in Form von getrockneten Blüten, der die betäubungsmittelrechtlichen sowie arzneimittel- und apothekenrechtlichen Anforderungen erfüllt und ärztlich verordnet wurde. Auch in Deutschland zugelassene Fertigarzneimittel (zum Beispiel Sativex) fallen unter diese Regelung. In denselben begrenzten Ausnahmefällen sollen Versicherte zudem einen Anspruch auf Arzneimittel mit den Wirkstoffen Dronabinol oder Nabilon (Canemes) erhalten.

Eine Verordnung von Medizinalhanf und den oben genannten Fertigarzneimitteln ist künftig möglich für Versicherte mit einer schwerwiegenden Erkrankung (zum Beispiel starken chronischen Schmerzen), wenn

  • eine allgemein anerkannte, dem medizinischen Standard entsprechende Leistung nicht zur Verfügung steht oder im Einzelfall nach der begründeten Einschätzung des behandelnden Vertragsarztes unter Abwägung der zu erwartenden Nebenwirkungen und unter Berücksichtigung des Krankheitszustandes des Versicherten nicht zur Anwendung kommen kann,
  • eine nicht ganz entfernt liegende Aussicht auf eine spürbare positive Einwirkung auf den Krankheitsverlauf oder auf schwerwiegende Symptome besteht.

Die ersten Verordnungen muss die Krankenkasse vor Therapiebeginn genehmigen; die Kasse darf sie nur in begründeten Ausnahmefällen ablehnen. Im Rahmen der spezialisierten ambulanten Palliativversorgung Palliativversorgung (SAPV) muss über den Antrag innerhalb von drei Tagen entschieden werden. Der behandelnde Arzt übermittelt Daten im Rahmen einer nichtinterventionellen Begleiterhebung in anonymisierter Form an das BfArM, das nach fünf Jahren für den Gemeinsamen Bundesausschuss einen Bericht erstellt. Der Umfang der Daten wird durch Rechtsverordnung festgelegt. Wer für die Vergütung der Ärzte aufkommen soll, ist noch offen. Die KBV fordert eine eindeutige Regelung, ob die gesetzliche Krankenversicherung oder gegebenenfalls der Bund als Projektträger der Begleiterhebung für die Vergütung der Ärzte verantwortlich ist.

Welche Möglichkeiten gibt es bisher, Cannabis zu verordnen?

Cannabis-Zubereitungen können als Fertigarzneimittel in der zugelassenen Indikation zu Lasten der Gesetzlichen Krankenversicherung verordnet werden. Sativex-Spray (Cannabisextrakt) ist zugelassen zur Zusatzbehandlung von Spastiken bei MS-Patienten, Canemes (Nabilon) ist zugelassen für die Behandlung von chemotherapiebedingter Emesis und Nausea bei jenen Krebs-Patienten, die auf andere antiemetische Behandlungen nicht adäquat ansprechen.

Ferner ist es möglich, Dronabinol als Rezeptur zu verordnen. Dronabinol ist als Marinol in den USA zugelassen zur Behandlung von Anorexie und Kachexie bei AIDS und als Antiemetikum im Rahmen einer Krebstherapie. Da es in Deutschland keine Zulassung für das Arzneimittel gibt, muss die Behandlung mit der „off-label“-Rezeptur im Vorfeld durch die Krankenkasse genehmigt werden.

In Einzelfällen konnten Patienten eine Ausnahmeerlaubnis zum Erwerb von Medizinal-Cannabis zum Zweck der ärztlich begleiteten Selbsttherapie beim Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) beantragen. Derzeit haben 647 Patienten eine Ausnahmeerlaubnis. Nach Auskunft des BfArM verlieren die Ausnahmegenehmigungen innerhalb von drei Monaten nach Inkraft-Treten des Änderungsgesetzes ihre Gültigkeit. Derzeit wird von der Beantragung einer neuen Ausnahmegenehmigung abgeraten, weil die Genehmigung länger dauert, als die Umsetzung des Gesetzesentwurfs.

Dr. Holger Neye

Quelle: Kassenärztliche Vereinigung Nordrhein

16-Jährige ließ sich eingewachsenen Zehennagel entfernen – jetzt fehlt ihr ein Bein

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05.10.2016
www.huffingtonpost.com

16-Jährige ließ sich eingewachsenen Zehennagel entfernen – jetzt fehlt ihr ein Bein

PIC BY TIM GANDER/CATERS NEWS - (PICTURED: 29/09/2016 - Hannah goes through the process of putting on her prosthetic leg.) - A teenager who suffered three years of hell thanks to an ingrowing toenail has paid for her own leg to be amputated. Hannah Moore, 19, from Stalbridge, Dorset, had an ingrowing toenail surgically removed in 2012 after months of discomfort. But days later she was left in unbearable pain, the slightest touch to Hannahs right leg left her in tears despite no sign of infection. Tragically doctors diagnosed her with a rare agonising condition - Complex Regional Pain Syndrome (CRPS) - which can be triggered by minor surgery, leaving her in agony 24-hours-a-day. Ulcers are a symptom of the condition and last year Hannahs foot turned black and scaly and a huge flesh eating hole appeared in the middle. SEE CATERS COPY.

PIC BY TIM GANDER/CATERS NEWS – (PICTURED: 29/09/2016 SEE CATERS COPY.

  • Die Britin Hannah Moore hat sich ihr rechtes Bein amputieren lassen, nachdem bei ihr eine seltene schmerzvolle Krankheit festgestellt wurde
  • Auslöser der Krankheit war eine Operation eines eingewachsenen Zehennagels
  • Nach der Amputation ist Moore jetzt glücklich, endlich keine Schmerzen mehr zu haben

Die Britin Hannah Moore ließ sich 2012 zwei eingewachsene Zehennägel operativ entfernen. Zu diesem Zeitpunkt war sie gerade einmal 16 Jahre alt.

Die Britin Hannah Moore ließ sich 2012 zwei eingewachsene Zehennägel operativ entfernen. Zu diesem Zeitpunkt war sie gerade einmal 16 Jahre alt.

Tage nach der Operation ging es ihr nicht besser – ganz im Gegenteil. Noch die kleinste Berührung ihres rechten Beines verursachte höllische Schmerzen. Sie litt jedoch nicht an einer Infektion, wie Ärzte diagnostizierten, sondern am komplexen regionalen Schmerzsyndrom (“Complex regional pain syndrom”, abgekürzt CRPS).

Nach drei Jahren “in der Hölle”, wie sie selbst sagt, hat sie sich jetzt endlich vom Schmerz befreien können, indem sie eine radikale Entscheidung traf: Sie ließ sich ihr rechtes Bein amputieren. Und könnte nun nicht glücklicher sein. Über den Fall berichtet die britische Tageszeitung “Dailymail“.

Die kleinste Berührung verursachte Schmerzen

CRPS ist eine seltene Erkrankung, die bei äußerer Einwirkung wie einer Operation, einer Entzündung oder einem Trauma ausgelöst werden kann. Als Symptome treten Durchblutungsstörungen, Ödeme, Hautveränderungen, Schmerzen und schließlich Funktionseinschränkungen in Gliedmaßenabschnitten auf.

Moore ließ sich einen eingewachsenen Zehennagel an ihrem linken und einen an ihrem rechten Fuß entfernen. Während Moores linker Fuß jedoch normal verheilte, schwoll ihr rechter nach der Operation an und verursachte starke Schmerzen.

Die Behandlung von CRPS ist oft langwierig und kann für Patienten und Therapeuten frustrierend sein. Chronische schwere Krankheitsverläufe bei CRPS, wie in Moores Fall, sind selten. Sie treten in zwei Prozent aller CRPS-Fälle auf.

“Sogar eine Decke auf meinem Bein konnte mir die Tränen in die Augen treiben. Dann habe ich an einem Tag einen schwarzen Kreis auf meinem Fuß gesehen, der sich innerhalb von Wochen in ein qualvolles Geschwür verwandelt hat”, beschreibt die jetzt 19-Jährige gegenüber der “Dailymail” den Krankheitsverlauf.

Vorsicht, die folgenden Bilder von Moores erkranktem Fuß könnten auf manchen Betrachter verstörend wirken. Wer die Bilder nicht sehen will, sollte nicht weiter lesen.

PIC FROM CATERS NEWS - (PICTURED: Hannah Moores foot begins to turn black due to CRPS) - A teenager who suffered three years of hell thanks to an ingrowing toenail has paid for her own leg to be amputated. Hannah Moore, 19, from Stalbridge, Dorset, had an ingrowing toenail surgically removed in 2012 after months of discomfort. But days later she was left in unbearable pain, the slightest touch to Hannahs right leg left her in tears despite no sign of infection. Tragically doctors diagnosed her with a rare agonising condition - Complex Regional Pain Syndrome (CRPS) - which can be triggered by minor surgery, leaving her in agony 24-hours-a-day. Ulcers are a symptom of the condition and last year Hannahs foot turned black and scaly and a huge flesh eating hole appeared in the middle. SEE CATERS COPY.

PIC FROM CATERS NEWS – (PICTURED: Hannah Moores foot begins to turn black due to CRPS) SEE CATERS COPY.

PIC BY TIM GANDER/CATERS NEWS - (PICTURED: 29/09/2016 Hannah Moore holds up a tablet with a picture of the large hole that developed in her foot.) - A teenager who suffered three years of hell thanks to an ingrowing toenail has paid for her own leg to be amputated. Hannah Moore, 19, from Stalbridge, Dorset, had an ingrowing toenail surgically removed in 2012 after months of discomfort. But days later she was left in unbearable pain, the slightest touch to Hannahs right leg left her in tears despite no sign of infection. Tragically doctors diagnosed her with a rare agonising condition - Complex Regional Pain Syndrome (CRPS) - which can be triggered by minor surgery, leaving her in agony 24-hours-a-day. Ulcers are a symptom of the condition and last year Hannahs foot turned black and scaly and a huge flesh eating hole appeared in the middle. SEE CATERS COPY.

PIC BY TIM GANDER/CATERS NEWS – (PICTURED: 29/09/2016) SEE CATERS COPY.

 

 

 

 

 

 

 

 

Experten rieten von der Amputation ab

Ihre Ärzte warnten Moore davor, sich das Bein amputieren zu lassen. Denn der Schmerz könnte in den Stumpf zurückkehren.

Moore aber entschied sich trotzdem für die Amputation. “Ich weiß, man hat mir von der Amputation abgeraten, aber ich konnte mit dem Schmerz nicht mehr länger leben. Ich habe so viel durchgemacht, ohne Verbesserung. Es war eine riesige Entscheidung. Aber ich wusste, dass ich ohne mein unbrauchbares Bein ein besseres Leben führen könnte”, begründet sie ihren radikalen Schritt.

Weil Experten von der Amputation abrieten, musste Moore die Operation selbst bezahlen. 5.000 Britische Pfund (umgerechnet ca. 5.700 Euro) hat es sie gekostet, sich ihr Bein abnehmen zu lassen.

Ihre Liebe zum Sport wiederentdeckt

Sie hat ihre Entscheidung nicht bereut: “Ich könnte nicht glücklicher sein, jetzt, wo mein Bein amputiert wurde. Ich hatte keine Furcht, ich war aufgeregt.”

Früher liebte sie es, Sport zu machen. Jetzt – ohne Schmerzen – kann sie wieder ihrer Leidenschaft nachgehen: “Es ist wundervoll, wieder diese Freiheit zu besitzen. Ich habe angefangen, bei Rollstuhl- und Handbike-Wettrennen teilzunehmen.”

PIC FROM CATERS NEWS - (PICTURED: Hannah Moore on a racing wheelchair.) - A teenager who suffered three years of hell thanks to an ingrowing toenail has paid for her own leg to be amputated. Hannah Moore, 19, from Stalbridge, Dorset, had an ingrowing toenail surgically removed in 2012 after months of discomfort. But days later she was left in unbearable pain, the slightest touch to Hannahs right leg left her in tears despite no sign of infection. Tragically doctors diagnosed her with a rare agonising condition - Complex Regional Pain Syndrome (CRPS) - which can be triggered by minor surgery, leaving her in agony 24-hours-a-day. Ulcers are a symptom of the condition and last year Hannahs foot turned black and scaly and a huge flesh eating hole appeared in the middle. SEE CATERS COPY.

PIC FROM CATERS NEWS – (PICTURED: Hannah Moore on a racing wheelchair.) SEE CATERS COPY.

“Ich träume davon, Großbritannien in einem Triathlon-Wettbewerb 2020 bei den Paralympics zu vertreten”, sagt sie.

(Quelle: Huffpost.com)