Als Hend Alqaderi untersuchte, wie Speichel das Diabetesrisiko oder die Schwere einer Coronavirus-Infektion vorhersagen kann, sammelte sie viele Speichelproben – Tausende, und maß Hunderte von Bakterienproben für jeden Patienten.
Sie und ihre Kollegen konnten nicht jedes einzelne Bakterium in jeder Speichelprobe analysieren, also mussten sie entscheiden, welche sie verwenden wollten. Es war schwierig, eine Entscheidung zu treffen, da man wusste, dass man am Ende möglicherweise keine repräsentative Stichprobe erhalten würde.
Vor einigen Jahren erfuhr Alqaderi, dass einige ihrer Kollegen maschinelles Lernen, eine Art künstliche Intelligenz, nutzten, um große Datenmengen zu analysieren. „Ich wurde interessiert“, sagt Alqaderi, Assistenzprofessor in der Abteilung für öffentliche Gesundheit und gemeinnützige Arbeit an der Tufts University School of Dental Medicine.
Sie nahm an einer Konferenz teil und sah, dass maschinelles Lernen innerhalb von Minuten Tausende von Proben analysieren und Krankheitsvorhersagen treffen konnte. Alqaderi war süchtig. Vor drei Jahren belegte sie zwei Kurse zum Thema KI am MIT und analysiert weiterhin riesige Datensätze. Jetzt ist Alqaderi Direktor des Dental AI Lab, einer gemeinsamen Ernennung mit dem Tufts Institute for Artificial Intelligence (TIAI). In dieser Funktion bringt sie Zahnmedizinstudenten im Dental AI Lab und im Rahmen eines neuen Kurses zu künstlicher Intelligenz in der Zahnmedizin den Einsatz künstlicher Intelligenz bei.
Während die Forschung Alqaderi zunächst auf KI aufmerksam machte, schätzt sie auch die Fähigkeit der Technologie, die Patientenversorgung in Zahnarztpraxen zu verbessern. KI kann bei der Terminplanung, Abrechnung, Versicherung, Patientenakte und Dokumentation helfen – der zeitaufwändigen Arbeit, die die Zahnpflege unterstützt.
Zahnärzte „verbringen viel Zeit damit, jeden einzelnen Eingriff und jede Behandlungsplanung zu dokumentieren“, sagt Alqaderi. „Wenn wir KI nutzen können, um Zahnärzten etwas Zeit zu sparen, können sie sich mehr auf den wichtigsten Teil konzentrieren, nämlich die Patientenbehandlung und Patientenkommunikation.“
Vorhersagekraft der KI
Auch in der präventiven Oralmedizin kann KI ein wirkungsvolles Instrument sein.
Wir kennen einige Risikofaktoren wie den sozioökonomischen Status, die Ernährung oder das Rauchen, aber wir sind immer noch nicht in der Lage, Software zu entwickeln, die die Krankheit vorhersagen kann, bevor sie auftritt.“
Hend Alqaderi, Assistenzprofessor, Abteilung für öffentliche Gesundheit und gemeinnützige Arbeit, Fakultät für Zahnmedizin, Tufts University
Hier kommt die KI ins Spiel, indem sie elektronische Zahnakten analysiert und einen Algorithmus erstellt, um vorherzusagen, bei welchen Patienten am wahrscheinlichsten Karies, Mundkrebs oder andere Erkrankungen auftreten.
Alqaderi vergleicht das System mit den Empfehlungen für Benutzer von Netflix, Google oder Amazon, bei denen ein aus ihren Ansichten, Suchanfragen und Käufen abgeleiteter Algorithmus Empfehlungen für Dinge gibt, die ihnen gefallen könnten.
Die Vision einer optimierten Zahnarztpraxis mit KI, die prädiagnostische Versorgung bietet, ist der Ausgangspunkt für die laufenden Projekte im Tufts Dental AI Lab. Das Labor, das im Juli mit der Mission Forschung und Bildung in Betrieb genommen wurde, ist Teil von TIAI und dem Ministerium für öffentliche Gesundheit und gemeinnützige Arbeit. Es wird von Beyond Limits finanziert, einem in Kalifornien ansässigen Technologieunternehmen.
Derzeit konzentriert sich das junge Labor auf die Forschung und Veröffentlichung wissenschaftlicher Arbeiten. „In Zukunft wollen wir die Forschung in die Praxis umsetzen. Wir wollen, dass all diese Projekte zum Leben erweckt werden“, sagt Alqaderi. Wenn Labormitarbeiter ein KI-Modell erstellen, um eine Krankheit vorherzusagen, möchten sie letztendlich eine Software entwickeln, die sowohl bestimmt, bei welchen Patienten bestimmte Erkrankungen auftreten werden, als auch in das elektronische Gesundheitssystem einer Praxis integriert werden kann.
Ein aktuelles Projekt ist die Entwicklung von KI-Modellen, die Röntgenbilder lesen und alles Verdächtige erkennen können, „und der Zahnarzt kann nach der KI eine Gegenprüfung durchführen, das wird viel Zeit sparen“, sagt Alqaderi.
KI im Lehrplan
An jedem Projekt sind nicht nur Studierende oder Dozenten der Zahnmedizin beteiligt, sondern auch Daten- oder Informatiker des Tufts Institute for Artificial Intelligence. „Wir sind die Fachexperten und sie sind die Datenwissenschaftler“, sagt Alqaderi. Und obwohl diejenigen von TUSDM keine KI-Modelle erstellen, müssen sie die Grundlagen der KI-Analyse verstehen, um mit ihren eher technischen Kollegen arbeiten und kommunizieren zu können.
Zu diesem Zweck leitete Alqaderi im Herbstsemester den ersten Tufts-Kurs „Künstliche Intelligenz in der Zahnmedizin“, bei dem 240 Zahnmedizinstudenten im dritten Studienjahr zehn Vorlesungen besuchten, in denen es um wichtige Konzepte in den Bereichen KI, Ethik, zahnärztliche Behandlungsplanung und darum ging, wie KI den Zugang zu zahnmedizinischer Versorgung für Menschen in abgelegenen Gebieten verbessern kann.
Studierende bewerten bestehende zahnmedizinische KI-Anwendungen nach Kriterien wie Ethik und Datenqualität. Sie arbeiten auch in Teams an einem Abschlussprojekt, in Zusammenarbeit mit denselben Wissenschaftlern, die auch dem Dental AI Lab zur Verfügung stehen.
Alqaderi sagt, dass KI in der Zahnmedizin Einzug hält, und zwar für die Patientenversorgung, die Forschung und die Wissenschaft. „Wir möchten, dass unsere Studierenden bereit sind, sich in ihren Kliniken mit KI auseinanderzusetzen, ethische Überlegungen zu berücksichtigen und bereit zu sein, sie zu kritisieren und einzusetzen.“
Eine KI-Organisation für Zahnmedizinstudenten
Die Rolle der KI in der Zahnmedizin wird im Vergleich zu anderen Bereichen wie Ingenieurwesen, systemischer Medizin und Wirtschaft weitgehend missverstanden, sagt Yash Brahmbhatt, D27, Gründer der Artificial Intelligence in Dental Research & Education Society.
Brahmbhatt, der erste studentische Praktikant der Tufts Dental am Tufts Institute of Artificial Intelligence, gründete den Club mit der Absicht, Studenten und Dozenten der Zahnmedizin zu ermutigen, mehr über KI zu lernen und weitere Möglichkeiten für die KI-basierte zahnmedizinische Forschung zu entwickeln. „Während der Gründung der Gesellschaft war ich von dem Mangel an Organisationen inspiriert, die sich auf Zahnmedizin, Forschung und KI in Kombination konzentrierten“, sagt er.
„Ich wünschte, mehr Menschen würden verstehen, dass es bei KI nicht darum geht, Zahnärzte zu ersetzen, sondern darum, unsere Fähigkeiten zu erweitern, um Diagnose, Behandlungsplanung und Patientenergebnisse zu verbessern“, sagt Brahmbhatt.
„Ich bin fest davon überzeugt, dass KI die Macht hat, unseren Patienten zu helfen, und KI prägt bereits die Gesundheitsversorgung. Ich glaube auch, dass richtig trainierte KI-Modelle die Leistung der Patienten enorm verbessern können und oft Diagnosen stellen können, die Menschen aufgrund äußerer Faktoren wie Müdigkeit, Stress oder versehentlicher Versehen möglicherweise übersehen“, fügt er hinzu.
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