Hauptseminar “Monitoring und Regelung in der Medizin”

SS 2005TU München

23.Juni 2005

Multiagentensysteme im medizinischen Umfeld

Daniel Brüggebruegged@in.tum.de

Willkommmen

Gliederung des Vortrags

I. AgentenII. Multiagentensysteme (MAS)III. Konzepte für MAS im medizinischen

UmfeldIV. Aktuelle MAS-Projekte in der

Medizin: 3 BeispieleV. Anwendungsideen für MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammenfassung und Ausblick

I. Agenten

Agieren in eigenerUmgebung zurErreichung von Zielen

Wahrnehmen derUmgebung

Ausführen von Aktionenin der Umgebung

Unterscheidung:Intelligente & autonomeSoftware-Agenten

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

Artificial Intelligence: A Modern Approach, Russell/Norvig

I. Agenten (2)

Intelligente Agenten Reaktiv: Veränderungen in Umgebung

wahrnehmen, interpretieren undentsprechend verhalten

Proaktiv: Eigeninitiative ergreifen Interaktionsfähig: Kommunikation & Kooper-

ation mit Dritten (z.B. anderen Agenten) Lernfähig: Sein Wissen muss sich durch

Erfahrungen erweitern

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

I. Agenten (3)

Autonome Agenten Griechisch:

– “autos” = selbst– “nomos” = Regel/Gesetz

Kontrolle des eigenen Verhaltens Ohne Eingriff von Außen (Mensch, andere

Systeme)

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

II. Multiagentensystem (MAS) Sammlung intelligenter,

autonomer Agenten Agieren in gemeinsamer

Umgebung Keine gemeinsame

Kontrolleinheit Dezentralisierte Daten-

haltung Asynchrone Kommunikation

untereinander Unterscheidung homogen

und heterogen

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

JADE Project, http://jade.tilab.com

II. Multiagentensystem (2)

Vorteile von Multiagentensystemen: Probleme liegen oft in der realen Welt ver-

teilt vor. MAS simulieren dieses perfekt Geschwindigkeitsvorteil durch Aufteilung

von Berechnungsproblemen Redundante Auslegung bei sicherheits-

kritischen Anwendungen Einfache Skalierbarkeit Kosteneinsparungen möglich

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

II. Multiagentensystem (3)

Kleiner Einblick in die MAS-Kommunikation: Knowledge Query and Manipulation

Language (KQML), Agent CommunicationLanguage (ACL)

Sprechakte zur Kennzeichnung derSemantik von Nachrichten (z.B. “inform”,“request”, “agree”, “cancel” etc.)

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

III. Konzepte für MAS in der Medizin

HauptsächlichInformations-,Wissensmanage-ment und Planungs-aufgaben

Überwachung &Unterstützung vonPatienten

Unterstützung beiDiagnosen

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

IV. Aktuelle MAS-Projekte

Management vonOrgantransplanta-tionen

Scheduling imKrankenhaus

Unterstützungvon todkrankenPatienten

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

IV. Aktuelle MAS-Projekte (2)

Management von Organtransplantationen Verwaltung zwischen spanischen Krankenh. Agenten-Architektur über verschiedene

Level (Koordinationsagenten) Emergency Coordinator (EC), Historical

Agent (HA) EC: Kümmert sich um Typ 0 Fälle HA: Alt-Daten verwalten, Statistiken, Data-

Mining zur Wissensgewinnung

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

IV. Aktuelle MAS-Projekte (3)

Computer Science & Mathematics Department, Universitat Rovira i Virgili

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

IV. Aktuelle MAS-Projekte (4)

Suche nach den richtigen Patienten inkürzester Zeit

Folgt dem Spanischen Modell Betrachtet Faktoren wie Transportkosten Reihenfolge: Typ-0 Patienten, Spender-

Krankenhaus, KH in der selben Stadt, KH inder gleichen Region, KH in der selben Zone,KH in anderen Regionen

“Patient/Organ-Matching” mit Multi-CriteriaDecision Making (MCDM)

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

IV. Aktuelle MAS-Projekte (5)

Computer Science & Mathematics Department, Universitat Rovira i Virgili

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

IV. Aktuelle MAS-Projekte (6)

Scheduling im Krankenhaus Pläne für Geräte, Personal oder Patienten Unterschiedliche Bewertungskriterien

(Wartezeit, hohe Auslastung, …) Zentraler Ansatz kann die Planung

erschweren, da Ziele oft gegensätzlich sind Sehr dynamische Umgebung

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

IV. Aktuelle MAS-Projekte (7)

Unterstützung von “Sterbe”-Patienten Patienten, die in ihrer letzten Lebensphase

medikamentös behandelt werden Betreuung im Krankenhaus, in speziellen

Einrichtungen oder zu Hause Informationsgewinnung über Patienten Bessere Kommunikation zwischen Arzt und

Patient Persönlicher Agent für jeden Patienten

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

IV. Aktuelle MAS-Projekte (8)

Computer Science & Mathematics Department, Universitat Rovira i Virgili

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

V. Ideen für MAS im CaVaCo

Agenten steuern dasSystem und nutzenErfahrungswissen

Simulation derPatientenreaktionen

Sicherheit durchredundante Agenten

KooperationenzwischenKrankenhäusern

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

B. Braun Melsungen AG

V. Ideen für MAS im CaVaCo (2)

Agent steuert Spritzen (Aktoren) und liestaus den Sensoren am Patienten

Wissensbasis über Patienten undWissensbasis über allgemeine Reaktionen(ggf. Verteilt über Krankenhäuser)

Agent überwacht Patienten und kann ggf. anweitere Geräte angebunden werden (PDAetc.) für z.B. Warnhinweise

Simulation der Reaktionen vor Ausführung

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

V. Ideen für MAS im CaVaCo (3)

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

VI. Zusammenfassung & Ausblick

Zurzeit mehr Informationsbeschaffung undMonitoring durch MAS

Kein wirkliches Eingreifen in kritischeBereiche

Hohe Zeit- und Kostenersparnis möglich Anforderungen an Entwickler steigen, da

Menschenleben von Funktionalität abhängen Rechtliche Absicherung mit autonomen

Agenten in der Medizin?

I. AgentenII. Multiagenten-

systemeIII. MAS-Konzepte

In der MedizinIV. MAS Beispiele

In der MedizinV. MAS im

CaVaCo-ProjektVI. Zusammen-

fassung

Multiagentensysteme in der Medizin

Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit.

Für Fragen stehe ich gerne noch zur Verfügung!

Email: bruegged@in.tum.de