Fehler bei der Verabreichung von Medikamenten gefährden Patientenleben. Ein Grazer Forschungsprojekt entwickelt einen KI-basierten Medikationsprozess, der Irrtümer und Versäumnisse verhindert.
Die Sicherheit von Patienten in Krankenhäusern hat eine große Bedeutung. Ein zentrales Anliegen dabei ist die Vermeidung von Fehlern bei der Medikation, die schwerwiegende Folgen haben können. Das Forschungsprojekt „Sichere Medikation“ (SiMed) hat sich zum Ziel gesetzt, einen vollständig digitalen Medikationsprozess zu entwickeln, der durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) die Sicherheit von Patienten und Mitarbeitern erhöht.
Trotz aller Bemühungen, einen sicheren Medikationsprozess zu gewährleisten, gibt es zahlreiche Fehlerquellen, die beim Austeilen von Medikamenten bis hin zum Patienten auftreten können. Diese Fehlerquellen sind oft systematischer Natur und können sowohl menschliche, organisatorische als auch technische Aspekte betreffen. Einige der häufigsten Fehlerquellen sind:
-> Verwechslung von Medikamenten (Look alikes): Eine Pflegekraft könnte zwei ähnliche Medikamente verwechseln, wenn sie (versehentlich) in der gleichen Verpackung abgelegt werden oder ähnliches Aussehen aufweisen.
-> Verwechslung von ähnlich klingenden Medikamenten (Sound alikes): Medikamente mit ähnlichen Namen oder Verpackungen können leicht verwechselt werden. Dies betrifft insbesondere Generika oder Medikamente in ähnlich aussehenden Sekundärverpackungen.
-> Falsche Dosierung: Ein Medikament, das in einer Dosis von 500 mg verschrieben wurde, könnte fälschlicherweise als 1000 mg verabreicht werden, wenn die Pflegekraft nicht aufmerksam ist oder die Dosierung nicht richtig liest. Oder es wird zum falschen Zeitpunkt ausgeteilt oder gänzlich vergessen. Medikamente werden auch häufig geteilt, obwohl diese nicht teilbar sind.
-> Allergien und Wechselwirkungen: Unzureichende Berücksichtigung von Allergien oder Wechselwirkungen mit anderen Medikamenten kann zu gefährlichen Verabreichungsfehlern führen.
-> Stressige Arbeitsumgebungen: Hoher Druck und Zeitmangel können dazu führen, dass Pflegekräfte unaufmerksam sind und Fehler übersehen.
-> Multitasking: Pflegekräfte, die mehrere Aufgaben gleichzeitig erledigen, sind anfälliger für Fehler.
Das primäre Ziel von SiMed ist es daher, durch Digitalisierung wie Barcode-unterstützte Identifikation (z.B. beim Scannen der Sekundärverpackung und Barcode des Patienten am Dispenser) und KI-gestützte Technologien Medikamentenverwechslungen zu verhindern. Dies ist wichtig, da solche Verwechslungen nicht nur die Sicherheit der Patienten gefährden, sondern auch für die Mitarbeiter und die gesamte Organisation ein großes Risiko darstellen. Ein fehlerfreier Medikationsprozess ist somit von entscheidender Bedeutung für die Qualität der Patientenversorgung. Durch das Konzept des „Closed-Loop“ Medikationsprozesses soll gewährleistet werden, dass jeder Schritt der Medikation – von der Verschreibung bis zur Verabreichung – vollständig digital erfasst und überwacht wird.
Auf Nummer sicher.
Das Projekt SiMed nützt Barcode-unterstützte Identifikation und KI-gestützte Technologien, um Medikamentenverwechslungen zu verhindern.
Aktuelle Hilfsmaßnahmen sind zeitintensiv
Beim Dispensieren gibt es schon heute hervorragende technische Unterstützung durch sogenannte Unit- oder Multidose-Anlagen, die bereits zahlreiche Vorteile bieten und die Medikamentensicherheit erhöhen. Es gibt jedoch auch Nachteile: Neben dem großen Platzbedarf gestaltet sich beispielsweise auch die Vorbereitung bzw. Befüllung des Systems als zeitintensiv, da jedes Medikament einzeln verpackt ist. Der Nachhaltigkeitsgedanke ist durch den Plastikbedarf beeinträchtigt. Multi-Dose-Systeme bieten den Vorteil, dass mehrere Medikamente verpackt werden, jedoch geht das einher mit dem Nachteil, dass ein spontaner oder nachträglicher Austausch eines einzelnen Medikamentes, wenn eine kurzfristige Änderung in der Medikation eintritt, erschwert wird.
Durch SiMed soll sichergestellt werden, dass Medikationssicherheit auch ohne große Änderungen der bestehenden Arbeitsprozesse auf einer Station verbessert wird. Die Pflege erhält unmittelbar nach dem Dispensieren die Rückmeldung, ob sich die richtige Dosis der richtigen Medikamente in den richtigen Fächern des Dispensers befinden. SiMed teilt auch mit, welche Medikamente nicht oder nicht ausreichend sicher erkannt wurden. Diese Medikamente werden dann in der Benutzeroberfläche der Software angezeigt, wodurch eine gezielte finale Kontrolle durch die Pflege erleichtert wird.
Die Medikamentenerkennung und -Klassifikation im Rahmen von SiMed erfolgt durch eine KI, die in der Lage ist, Tabletten und Kapseln anhand von aufgezeichneten Bildern zu erkennen, zu klassifizieren und für den individuellen Patienten zu prüfen. Der Prozess kann in folgende Schritte unterteilt werden:
Bildaufnahme und -zuordnung: Zunächst werden Bilder der Medikamente aufgenommen. Dies geschieht in der Regel direkt nach dem Befüllen der Dispenser. Dabei liegt der Fokus auf mehreren Informationen in der Aufnahme. Im ersten Überprüfungsschritt wird der Barcode des Patienten verarbeitet (rote Umrahmung), um das Bild einem Patienten zuzuordnen und die Anordnungsliste aus dem Krankenhausinformationssystem abzurufen.
Segmentierung: Die KI schneidet dann die einzelnen Medikamente aus dem Bild heraus (Segmentierung). Dieser Schritt ist entscheidend, da er die Grundlage für die genaue Identifizierung der Medikamente bildet. Danach werden die Dispenserfächer und die Anzahl der zu verabreichenden Medikamente mit den angeordneten Medikamenten für den jeweiligen Zeitpunkt aus dem Krankenhausinformationssystem geprüft (gelbe Umrahmung).
Umwandlung in Vektoren: Diese segmentierten Bilder werden in mathematische Vektoren umgewandelt. Diese Vektoren repräsentieren die charakteristischen Merkmale der Medikamente und ermöglichen eine präzise Klassifikation.
Im letzten Schritt werden die Bildausschnitte mit den Bildern der Referenzmedikamente verglichen, um das Medikament korrekt zu identifizieren (grüne Umrahmung).
Die gesamte KI-Technologie läuft vollständig lokal innerhalb der IT der jeweiligen Gesundheitseinrichtung. Dies hat den Vorteil, dass die Verarbeitung direkt am Ort der Anwendung und somit sicher, schnell und effizient erfolgt. Dies ermöglicht eine sofortige Rückmeldung an das Pflegepersonal und reduziert die Wahrscheinlichkeit von Fehlern erheblich. Durch Verarbeitung zugrundeliegender Informationen aus dem Krankenhausinformationssystem, dem KHX2-Katalog und der Nutzung von Barcode-gestützter Technologie kann ein geschlossener Prozess ermöglicht werden.
Warnungen gegen Überdosierung
In zukünftigen Entwicklungszyklen können weitere Sicherheitsfeatures angedacht werden. Beispielsweise kann eine zusätzliche Prüfung erfolgen, ob eine Überdosierung in der Anordnung vorliegt, eine dokumentierte Allergie der Anordnung widerspricht oder ob eine Tablette überhaupt geteilt werden darf. Mit den Erkenntnissen aus dem Projekt SiMed („Sichere Medikation“) wird es schon bald möglich sein, mittels KI und intelligenter Verknüpfung bestehender Systeme die Pflegefachkraft nicht nur zeitlich zu entlasten, sondern auch den Arbeitsalltag sicherer zu gestalten.
Autor:
Die Medizinische Universität Graz hat am 15. September Univ.-Prof. Priv.-Doz. Mag. Dr. Gerald Sendlhofer auf die erste Professur Österreichs für Patient*innensicherheit und Nachhaltigkeit in der Chirurgie berufen.
