Digitale Medizin zwischen Universität Bern und Inselspital

Digitale Medizin

Zwischen Universität und Spital

Pascal Schär & Prof. Dr. Marcel Egger | 15.03.2023 | Version 4.0

1 Dokumentinhalt

Das vorliegende Dokument beleuchtet verschiedene Aspekte der digitalen Zusammenarbeit, welche im Kontext der «digitalen Medizin» zwischen der Universität Bern (UniBE) und der Insel Gruppe AG (Insel) evident sind und gibt schlussfolgernd sechs konkrete Optimierungsvorschläge aus Sicht der beiden Autoren.

Der Inhalt richtet sich an die obersten Führungsebenen der beiden Linienorganisationen, als dass eine gemeinsame Sprache, ein einheitliches Verständnis der zu meisternden Herausforderungen und ein gemeinsames Commitment zu den gewählten Lösungswegen entsteht.

2 Prolog

2.1 Grunddynamiken der beiden Stakeholder

Die Grunddynamiken der beiden Stakeholder können wie folgt zusammengefasst werden:

Insel: Als Aktiengesellschaft ist die Insel Gruppe AG ein wirtschaftlich betriebenes Spitalunternehmen in einem stark regulierten Markt. Die Insel Gruppe AG erbringt mit dem Universitätsspital medizinische Spitzenmedizin in der Grossstadtregion Bern. Der nachhaltig wirtschaftliche Erfolg und die daraus resultierende finanzielle Stabilität basiert auf der breiten und exzellenten medizinischen Versorgung.

UniBE: Die Universität Bern hat den gesellschaftlichen Auftrag als öffentlich-rechtliche Institution Studierende auszubilden und Forschung zu betreiben (Einheit von Lehre und Forschung). Sie verfolgt keine ökonomischen Interessen. Die Forschungsfreiheit ist ein Grundrecht, welches aus der Bundesverfassung (Art. 20) wesentliche Grundzüge der Universität mitprägt. Die primäre Aufgabe der Medizinischen Fakultät der UniBE ist die Ausbildung Studierender im Fach Human- und Zahnmedizin.

Obwohl die Organisationen wie oben gezeigt keine offensichtlichen Gemeinsamkeiten aufweisen, gibt es essentielle Interdependenzen zwischen den Strukturen und Zielen der beiden Organisationen.

Personenbezogen:

• Sämtliche Professorinnen und Professoren der Insel Gruppe AG sind sowohl bei der Insel Gruppe AG als auch bei der UniBE angestellt. Sie nehmen somit parallel zu ihren klinischen Tätigkeiten Aufgaben in Lehre und Forschung wahr.
• Als Mitglieder der Med. Fakultät betreiben die Professuren klinische- und medizinische Grundlagenforschung und benutzen hierfür Daten, welche bei Ihrer gleichzeitigen medizinischen Geschäftstätigkeit entstehen.

Institutionsbezogen:

• Die Insel beteiligt sich als Betreiberin des Universitätsspitals an der Ausbildung der Studierenden und nimmt somit Einfluss auf die Reputation der Med. Fakultät.
• Die akademische Leistung der UniBE hat über den akademischen Reputationseffekt auch einen ökonomischen Einfluss auf den langfristig wirtschaftlichen Erfolg der Insel. Die Beziehung der beiden Unternehmen darf als produktive Symbiose bezeichnet werden.

Die Beziehung der beiden Unternehmen darf als produktive Symbiose bezeichnet werden.

2.2 Zugehörige Interpretation der Technik

Im Rahmen der Leistungserbringung der Insel kann der Einsatz von ICT und künstlicher Intelligenz die medizinische Behandlung grundlegend verändern. Dabei bedingt der Technikeinsatz oft auch signifikante Investitionen. Sämtliche Technik steht also in einem abzuwägenden Spannungsfeld zwischen Wirtschaftlichkeit und medizinischer Behandlungsimplikation. Die Wirtschaftlichkeit lässt sich mitunter durch Standardisierung verbessern, weshalb die Insel Gruppe den Technikeinsatz zentral steuert.

Aus der Perspektive der UniBE inkludiert die Freiheit der Forschung auch die Freiheit der Methodenwahl. Hinsichtlich der Informatik wirkt dieser individuellen Selbstbestimmung entgegen, dass der Einsatz von ICT an erhebliche Mittel gebunden ist, welche den finanziellen Rahmen einzelner Forschungsprojekte in der Regel übersteigt und oftmals nur durch zentrale Strukturen gewährleistet werden kann. Ebenso wird die Beforschung von Daten im Humanmedizinbereich von verschiedenen Gesetzen flankiert und bedarf nicht selten Abwägungsentscheide.

2.3 ICT-Projektentstehung

Die Projektentstehung wird seitens Insel auf der Grundlage betriebswirtschaftlicher Prozesse geführt und mit einer Governance flankiert. Forschungsprojekte im Kontext der «Digitalen Medizin» der Medizinischen Fakultät unterliegen diesen Restriktionen nicht.

Die «Digitale Medizin» an der Med. Fakultät wird gegenwärtig auf Grundlage der Strategien 2030 (insbesondere der Digitalisierungsstrategie 2030) der UniBE und der Med. Fakultät entwickelt, wobei die Interaktion mit der Insel mit einbezogen wird. Zudem sind nationale Initiativen im Zusammenhang mit der «Digitale Medizin» (z.B. SPHN / Biomed IT Node, Swiss Digital Pathology Initiative, Open EM Data Network u.a.) wichtige Treiber der Entwicklung.

3 Resultierendes Spannungsfeld

Aus Unternehmensperspektive der Insel Gruppe AG werden «zentralisierente und standardisierte» ICT-Prozesse favorisiert, während die UniBE weitgehend «dezentral» organisiert ist (hier verantwortet die ID bisher v.a. die Bereitstellung von Basisdienstleitungen, analog ILUB und UniBib). Die Med. Fakultät hat somit grosse Freiheiten im weiterführenden Informatik-Betrieb für die Forschung, während dies für die Insel Gruppe AG nicht förderlich wäre. Damit ergibt sich ein Spannungsfeld im Zusammenwirken der Organisationskulturen. Die Informatik der Insel Gruppe AG stellt die DTI zur Verfügung, welche anderen Grundsätzen verpflichtet ist, als sie die UniBE kennt.

In der Mitte der beiden Kulturen hätte der medizinisch Forschende aufgrund der Forschungsfreiheit berechtigten Anspruch zur freien Methodenwahl, welche ebenfalls die Nutzung der Informatik einschliesst. Im Umfeld der Insel sind die Forschenden auf ICT Basisdienste der Insel angewiesen. Diese Basisdienste verursachen beachtliche Sockelkosten und werden aus diesem Grund von der Insel standardisiert. Als logische Konsequenz ist es dem Forschenden somit nur noch eingeschränkt möglich seine freie Methodenwahl im Bereich der Informatik durchzusetzen.

Ebenso kommt erschwerend hinzu, dass viele Daten für die Forschung an der Med. Fakultät im Rahmen der klinischen Tätigkeit erhoben und gesammelt werden. Ein Prozess der notabene unter wirtschaftlichen Aspekten geführt werden muss.

4 Sich stellende Grundsatzfragen

In oben umrissenen Spannungsfeld treten wiederkehrend folgende Grundsatzfragen auf:

• Wer stellt wann, welche ICT-Services für die Forschung zur Verfügung?
• Wo werden die Daten für die Forschung in welcher Form bereitgestellt?
• Wie regelt die UniBE und die Insel die akademische und monetäre Wertschöpfung mit diesen Daten?
• Was wollen wir in welchem Kontext mit künstlicher Intelligenz erreichen?
• Wo sollen sich in der digitalen Medizin Professuren bilden und was ist ihr Beitrag zur «digitalen Medizin»?
• Wie wird in der grossen Aufbruchsstimmung sichergestellt, dass auch dezentral die rechtlichen Vorgaben eingehalten werden und die Governance bekannt ist?

Dabei ist essentiell, dass obige Fragen immer aus zweierlei Perspektiven gestellt und beantwortet werden können:

• Aus betriebswirtschaftlicher Sicht der Insel.
• Aus Sicht der der Lehre und Forschung der UniBE.

Zur Beantwortung obiger Fragen, werden untenstehend verschiedene Perspektiven anhand des Datenflusses eingenommen.

5 Informatik in der Klinik und der Forschung

Um obige Fragen beantworten zu können, ist ein gemeinsames Verständnis zum Unterschied der Informatik in der Klinik und der Forschung notwendig.

Der Einsatz von Informatikmitteln geschieht entlang des klinischen Behandlungsprozesses und endet in der Forschung und Lehre. Obschon damit eine thematische Homogenität ersichtlich ist, verändern sich entlang dieses Pfades:

• der Sinn und Zweck der Informatik
• die Governance zur Informatik
• der Betreiber der Informatik

Untenstehende Grafik illustriert diesen Pfad stark abstrahiert:

Im Rahmen der «Informatik der Klinik» werden Daten erfasst, für den klinischen Alltag verwendet und im IDSC für die Forschung aggregiert. In seltenen Fällen wird die Datenerfassung mittels künstlicher Intelligenz angereichert und nimmt somit Einfluss auf die weitere klinische Behandlung. In diesem Fall werden die Informatikmittel zum Medizinprodukt und die Medizinprodukteverordnung (des Heilmittelgesetzes) kommt zu tragen.

Würde die Insel diese AI-Methoden ohne Vertragspartner entwickeln, so würde sie zum Hersteller und müsste die entwickelten Informatikmittel zertifizieren lassen. Streng genommen läuft die «Informatik der Klinik» immer dann in potentielle Gefahrenzonen, sobald sie ein Signal oder eingegebene Daten nicht nur anzeigt, sondern auch logisch weiterverarbeitet. Die Direktion der Insel hat entschieden, nicht als Hersteller aufzutreten, womit in diesen Fällen zwingend ein vertraglich verpflichteter Hersteller einzubeziehen ist.

Nach der Aggregation werden die für das Forschungsprojekt notwendigen Daten anonymisiert und der Forschung übergeben. Mit diesem Schritt geht ein wichtiger Paradigmenwechsel in der Informatik einher. Die Informatik wird Teil der Forschungsmethode und somit der Forschungsfreiheit. Die Beforschung und Analyse der Daten mit traditionellen Methoden, oder auch AI-Methoden darf in vielen Fällen nun auch ausserhalb des klinischen Hoheitsgebietes geschehen. Jedoch ist der Forscher in seiner Tätigkeit nicht komplett frei, sondern nach wie vor an verschiedene Vorgaben (z.B. kein Daten-Weiterverkauf, oder vertragliche Verpflichtungen der Insel) und zwingend an die Gesetze gebunden. Als vertragliche Verpflichtung sei exemplarisch der Epic-Vertrag genannt, bei dem Konkurrenzverbote bestehen. So wäre es unzulässig, mithilfe der Daten, Software zu entwickeln, welche mit Epic in Konkurrenz treten.

Sobald die Daten anonymisiert dem Forschenden übergeben wurden, ist der Einsatz von AI nicht mehr ein Medizinprodukt, sondern eine Methodenwahl der Forschung. Weder die Insel, noch die UniBE, sollten an diesem Punkt Einfluss auf die Methodenwahl nehmen. Als Governance gelten gleichzeitig die noch verbleibenden legislativen Bereiche der Insel und die Freiheiten der UniBE.

6 Vorschläge entlang des Datenflusses

Schlussfolgernd, sechs Verbesserungsvorschläge zu unterschiedlichen Themenbereichen der digitalen Medizin, die Bern einen komparativen Standortvorteil bringen und die UniBE und die Insel gleichermassen betreffen:

6.1 Vorschlag für den Umgang mit Basisdiensten

Um Forschende optimale Bedingungen zu ermöglichen, gilt es in der «Informatik der Forschung» die Sockelkosten möglichst weit zu reduzieren. Die Informatik beschränkt sich dabei auf die Bereitstellung technischer Services. Untenstehend, die ungeachtet des Fachs seitens Informatik zur Verfügung gestellt werden:

• Netzwerk
• Arbeitsplätze
• High Performance Computing und Storage
• Kommunikationsmittel

Diese können, müssen aber nicht, für Forschungsvorhaben bezogen werden. Mit diesem Vorgehen können die UniBE und die Insel der Freiheit der Forschung gerecht werden und die Sockelkosten der Projekte reduzieren.

Weil die UniBE diese Services auch für die anderen Fakultäten bereitzustellen hat, drängt sich auf, dies auch für die Medizinische Fakultät zu tun.

Die Insel wiederum soll den Zugang zu diesen Services aus ihrem Netz heraus für die Forschenden zugänglich machen.

6.2 Vorschlag für den Umgang mit Künstlicher Intelligenz

Bezugnehmend auf die Frage, was wir mit AI erreichen möchten, ergibt sich für die Insel und die «Informatik in der Klinik» ein zweifaches Fazit:

1. AI ist eine Möglichkeit die klinische Behandlung mit kommerziell verfügbaren Produkten zu verbessern.
2. AI-Forschungsprojekte im Kontext der «Informatik in der Klinik» sind ausschliesslich mit externen Partnern umsetzbar, welche als Hersteller auftreten. Ein anderes Setting ist aus rechtlichen Gründen nicht möglich.

Für die Uni ergibt sich ein sehr freizügiges Fazit:

1. AI in der Forschung ist Bestandteil der Methodenwahl und somit Teil der «Freiheit der Forschung».
2. Das Data Science Lab der UniBE (das DSL ist Teil der Schweizer EnhanceR-Forschungs-IT-Gemeinschaft und ist eine fakultätsübergreifende Kerneinrichtung der UniBE) kann, muss aber nicht, auch für die Forschung am Medizinalstandort Bern beigezogen werden.

Ethische Rahmenbedingungen werden mit anderen Fakultäten geklärt.

6.3 Vorschlag für den Umgang mit Professuren

Aufgrund des gezeigten Paradigmenwechsels der Informatik (siehe Kapitel 5), sollte sich die Schaffung neuer Medizinprofessuren nicht vorrangig an der Informatikwissenschaft orientieren. Hierfür ist die Informatik im medizinischen Kontext zu dynamisch und kann langfristig nicht genügend nachhaltige Strukturen bilden, da sie zum überwiegenden Teil als «neue Methodologie» in etablierten medizinischen Fächern aufgeht. Des Weiteren sollten «Unschärfen» nicht in den Alltag der Klinik übergehen.

Jedoch bietet sich an, die von der Humanforschung benützten naturwissenschaftlichen AI-Methoden aufzugreifen und mit bestehenden klinischen Strukturen zu kombinieren, woraus wertvolle Professuren entstehen könnten.

Hierzu folgende Beispiele:

• Professor für Künstliche Intelligenz in der Inneren Medizin (KI ist ein Teilgebiet der Informatik)
• Professor für Data Science in der Onkologie (Data Science ist ein interdisziplinäres Wissenschaftsfeld der Informatik und Mathematik)

Obige Professuren haben einen klaren organisatorischen «Heimathafen» (Zuordnung zum Fach) und fokussieren sich auf moderne Methoden der Naturwissenschaften.

Weiter bietet sich an, gezielt interdisziplinäre Schnittmengen mit den Naturwissenschaften zu bilden. Ein solches Vorgehen würde auch helfen, dass Akademiker interdisziplinär Karriere machen können und sich nicht zwingend für eine Fachrichtung entscheiden müssen:

• Professor für ionisierende Strahlung in der Medizin (Ein Gebiet der Physik)
• Professor für Biomechanik in der Medizin (Biomechanik ist ein Teilgebiet der Medizintechnik und somit der Ingenieurwissenschaften)

Diese Professuren haben einen übergeordneten Auftrag und bieten spannende Möglichkeiten im Bereich der interdisziplinären Forschung und Entwicklung.

Langfristig wenig geeignet, um AI-Methodologien in bestehende Fächer zu integrieren und diese etablierten Fächer innovativ langfristig weiter zu entwickeln sind jedoch Professuren bei denen die Methode oder ein Teilgebiet der Informatik zum Hauptziel erklärt wird, wie beispielsweise eine «Professur für Telemedizin», oder eine «Professur für Data Science». Diese «AI-Professuren» würden eher in naturwissenschaftlichen Fakultäten erwartet.

6.4 Vorschlag zur Sicherstellung der Governance

Mit dem Datenwachstum etablieren sich zunehmend reine Datenstudien und traditionelle, klinische Studien treten in den Hintergrund.

Diese Grunddynamiken dürften mit der Einführung von Epic und bestenfalls mit dem Modul COSMOS noch weiter beschleunigt werden. Entsprechend essentiell ist eine kluge, gemeinsame Aufklärung und Sensibilisierung der Forschenden zur geltenden Governance.

Diese sollte möglichst früh, sprich bei der Projekt-Planung stattfinden. Der aktuelle Ansatz, bei dem die Governance oft erst bei der Datenbestellung durchgesetzt wird, wird verständlicherweise als «polizeiliche Verhinderung» aufgefasst und ist für alle Beteiligten frustrierend.

Dieser Herausforderung könnte begegnet werden, indem die Forschungsvorhaben bereits sehr früh als Forschungsidee bzw. Konzept registriert werden müssten.

In der Folge wird ein «Letter of Support» (analog den SPHN-Projekten) verfasst und eine kurze Aufklärung über die vorhandenen Nebenbedingungen durchgeführt. Nur wer einen «Letter of Support» vorweisen kann, wird bei der Datenlieferung berücksichtigt. Ab dem Zeitpunkt der anonymen Datenlieferung ist der Forscher frei und kennt aufgrund der durchgeführten Aufklärung die noch zu berücksichtigenden Nebenbedingungen.

6.5 Professionalisierung im Umgang mit ICT-Projekten

Wie oben skizziert, ist die Umsetzung von Forschungsprojekten sowohl auf Ebene der UniBE wie auch der Insel, an die Bereitstellung spezifischer ICT-Mittel gebunden.

In der Vergangenheit wurde auf beiden Seiten oft vergeblich versucht, entsprechende Bedürfnisse in der ICT zu schliessen, indem eng an die Forschungsprojekte angelehnt ICT-Projekte initiiert wurden, deren Umsetzung Prozessen der Forschung (Organisation & Umsetzung) entlehnt wurden.

Der Ansatz komplexe ICT Projekte im «Milizsystem» in der Klinik und Vorklinik quasi als »Begleitprojekte» zu Forschungsprojekten umzusetzen und zu organisieren, ist in der Regel nicht erfolgreich. In diesem Kontext kann nur ein vollkommen anderer Ansatz erfolgreich und zielführend sein, der die ICT ganzheitlich über Projekt - und Strukturgrenzen hinweg betrachtet.

Erfolgreiche ICT Projekt Umsetzungen lassen sich nur mit einem professionellen Projekt- und Servicemanagement realisieren, welche von einer Bedarfsanalyse ausgehend, Strukturübergreifend das gesamte ICT-Umfeld mit einbezieht und so die ICT-Vorhaben projektiert und implementiert.

Die Umsetzung von ICT-Projekten im Forschungskontext sollte schlussfolgernd einem professionellen Ansatz folgen. Dies sowohl in der Klinik, als auch in den UniBE-Strukturen. Sie sollten durchaus durch externe Firmen und Experten realisiert und vom akademischen Ansatz getrennt werden.

6.6 Vorschlag für Strukturberichte und Professuren

Obwohl in den Strukturberichten allfällige strukturelle Anpassungen thematisiert werden, fällt auf, dass sowohl bei fakultären wie auch interfakultären Anträgen, das Zusammenspiel der ICT der «Neuen» Strukturprofessuren mit bestehenden ICT Strukturen der Insel, der Med. Fakultät oder der UniBE wenig beleuchtet wird. Aus dieser Analyse liessen sich jedoch Schlussfolgerungen für notwenige ICT Strukturentwicklungen und Investitionen ableiten, die für den Erfolg der Strukturprofessuren und damit verbundener Forschung eine essentielle Bedeutung haben. Dieses betrifft nicht nur die technische, strukturelle Komponente, sondern muss gleichzeitig auch damit verbundene legislativen Rahmenbedingungen der Datensicherheit und Infrastruktur berücksichtigen.

Konkret schlagen die beiden Autoren folgende Punkte zur jeweiligen Beleuchtung vor:

• Systematische Aufarbeitung der ICT-Bedürfnisse (Requirements Engineering) und Gegenüberstellung zur Ist-Situation (z.B. HPC).
• Systematische Aufarbeitung der notwendigen methodischen Unterstützung (z.B. Data Mining, AI).
• Beleuchtung der für die Forschung notwendigen Daten, deren Beschaffung und der Einhaltung der legislativen Vorgaben im Zusammenspiel zwischen UniBE und Insel (z.B. Respektierung Datenschutz, Humanforschungsgesetz).
• Einbettung in den nationalen und internationalen digitalen Forschungskontext (z.B. SPHN).
• Beleuchtung der Wechselwirkungen, Synergien und Arbeitsteilungen mit andern «digitalen Professuren».

Bei einer frühzeitigen Beleuchtung dieser Aspekte könnten zentrale und effiziente ICT Lösungen in Betracht gezogen werden und nachträgliche «workaround» Lösungen würden vermieden.

Im Strukturbericht (insbesondere bei Professuren im Kontext der «Digitalen Medizin») sollten die gelisteten Themen, als wesentliche Aspekte einer erfolgreichen Umsetzung, zukünftig konkret adressiert werden.

7 Autoren

Die hier verfasste Einschätzung und die daraus abgeleiteten Vorschläge wurden in einer firmenübergreifenden Zusammenarbeit zwischen der Universität Bern und der Insel Gruppe AG erarbeitet. Sie werden im Frühjahr 2023 dem Strategischen Gremium Digitale Medizin Bern vorgelegt.