@misc{MeinikheimMendelScheppachetal., author = {Meinikheim, Michael and Mendel, Robert and Scheppach, Markus W. and Probst, Andreas and Prinz, Friederike and Schwamberger, Tanja and Schlottmann, Jakob and G{\"o}lder, Stefan Karl and Walter, Benjamin and Steinbr{\"u}ck, Ingo and Palm, Christoph and Messmann, Helmut and Ebigbo, Alanna}, title = {INFLUENCE OF AN ARTIFICIAL INTELLIGENCE (AI) BASED DECISION SUPPORT SYSTEM (DSS) ON THE DIAGNOSTIC PERFORMANCE OF NON-EXPERTS IN BARRETT´S ESOPHAGUS RELATED NEOPLASIA (BERN)}, series = {Endoscopy}, volume = {54}, journal = {Endoscopy}, number = {S 01}, publisher = {Thieme}, doi = {10.1055/s-00000012}, pages = {S39}, abstract = {Aims Barrett´s esophagus related neoplasia (BERN) is difficult to detect and characterize during endoscopy, even for expert endoscopists. We aimed to assess the add-on effect of an Artificial Intelligence (AI) algorithm (Barrett-Ampel) as a decision support system (DSS) for non-expert endoscopists in the evaluation of Barrett's esophagus (BE) and BERN. Methods Twelve videos with multimodal imaging white light (WL), narrow-band imaging (NBI), texture and color enhanced imaging (TXI) of histologically confirmed BE and BERN were assessed by expert and non-expert endoscopists. For each video, endoscopists were asked to identify the area of BERN and decide on the biopsy spot. Videos were assessed by the AI algorithm and regions of BERN were highlighted in real-time by a transparent overlay. Finally, endoscopists were shown the AI videos and asked to either confirm or change their initial decision based on the AI support. Results Barrett-Ampel correctly identified all areas of BERN, irrespective of the imaging modality (WL, NBI, TXI), but misinterpreted two inflammatory lesions (Accuracy=75\%). Expert endoscopists had a similar performance (Accuracy=70,8\%), while non-experts had an accuracy of 58.3\%. When AI was implemented as a DSS, non-expert endoscopists improved their diagnostic accuracy to 75\%. Conclusions AI may have the potential to support non-expert endoscopists in the assessment of videos of BE and BERN. Limitations of this study include the low number of videos used. Randomized clinical trials in a real-life setting should be performed to confirm these results.}, subject = {Speiser{\"o}hrenkrankheit}, language = {en} } @misc{MeinikheimMendelScheppachetal., author = {Meinikheim, Michael and Mendel, Robert and Scheppach, Markus W. and Probst, Andreas and Prinz, Friederike and Schwamberger, Tanja and Schlottmann, Jakob and G{\"o}lder, Stefan Karl and Walter, Benjamin and Steinbr{\"u}ck, Ingo and Palm, Christoph and Messmann, Helmut and Ebigbo, Alanna}, title = {Einsatz von k{\"u}nstlicher Intelligenz (KI) als Entscheidungsunterst{\"u}tzungssystem f{\"u}r nicht-Experten bei der Beurteilung von Barrett-{\"O}sophagus assoziierten Neoplasien (BERN)}, series = {Zeitschrift f{\"u}r Gastroenterologie}, volume = {60}, journal = {Zeitschrift f{\"u}r Gastroenterologie}, number = {4}, publisher = {Thieme}, address = {Stuttgart}, doi = {10.1055/s-0042-1745653}, pages = {251}, abstract = {Einleitung Die sichere Detektion und Charakterisierung von Barrett-{\"O}sophagus assoziierten Neoplasien (BERN) stellt selbst f{\"u}r erfahrene Endoskopiker eine Herausforderung dar. Ziel Ziel dieser Studie ist es, den Add-on Effekt eines k{\"u}nstlichen Intelligenz (KI) Systems (Barrett-Ampel) als Entscheidungsunterst{\"u}zungssystem f{\"u}r Endoskopiker ohne Expertise bei der Untersuchung von BERN zu evaluieren. Material und Methodik Zw{\"o}lf Videos in „Weißlicht" (WL), „narrow-band imaging" (NBI) und „texture and color enhanced imaging" (TXI) von histologisch best{\"a}tigten Barrett-Metaplasien oder BERN wurden von Experten und Untersuchern ohne Barrett-Expertise evaluiert. Die Probanden wurden dazu aufgefordert in den Videos auftauchende BERN zu identifizieren und gegebenenfalls die optimale Biopsiestelle zu markieren. Unser KI-System wurde demselben Test unterzogen, wobei dieses BERN in Echtzeit segmentierte und farblich von umliegendem Epithel differenzierte. Anschließend wurden den Probanden die Videos mit zus{\"a}tzlicher KI-Unterst{\"u}tzung gezeigt. Basierend auf dieser neuen Information, wurden die Probanden zu einer Reevaluation ihrer initialen Beurteilung aufgefordert. Ergebnisse Die „Barrett-Ampel" identifizierte unabh{\"a}ngig von den verwendeten Darstellungsmodi (WL, NBI, TXI) alle BERN. Zwei entz{\"u}ndlich ver{\"a}nderte L{\"a}sionen wurden fehlinterpretiert (Genauigkeit=75\%). W{\"a}hrend Experten vergleichbare Ergebnisse erzielten (Genauigkeit=70,8\%), hatten Endoskopiker ohne Expertise bei der Beurteilung von Barrett-Metaplasien eine Genauigkeit von lediglich 58,3\%. Wurden die nicht-Experten allerdings von unserem KI-System unterst{\"u}tzt, erreichten diese eine Genauigkeit von 75\%. Zusammenfassung Unser KI-System hat das Potential als Entscheidungsunterst{\"u}tzungssystem bei der Differenzierung zwischen Barrett-Metaplasie und BERN zu fungieren und so Endoskopiker ohne entsprechende Expertise zu assistieren. Eine Limitation dieser Studie ist die niedrige Anzahl an eingeschlossenen Videos. Um die Ergebnisse dieser Studie zu best{\"a}tigen, m{\"u}ssen randomisierte kontrollierte klinische Studien durchgef{\"u}hrt werden.}, language = {de} } @article{SouzaJrMendelStrasseretal., author = {Souza Jr., Luis Antonio de and Mendel, Robert and Strasser, Sophia and Ebigbo, Alanna and Probst, Andreas and Messmann, Helmut and Papa, Jo{\~a}o Paulo and Palm, Christoph}, title = {Convolutional Neural Networks for the evaluation of cancer in Barrett's esophagus: Explainable AI to lighten up the black-box}, series = {Computers in Biology and Medicine}, volume = {135}, journal = {Computers in Biology and Medicine}, publisher = {Elsevier}, issn = {0010-4825}, doi = {10.1016/j.compbiomed.2021.104578}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:898-opus4-20126}, pages = {1 -- 14}, abstract = {Even though artificial intelligence and machine learning have demonstrated remarkable performances in medical image computing, their level of accountability and transparency must be provided in such evaluations. The reliability related to machine learning predictions must be explained and interpreted, especially if diagnosis support is addressed. For this task, the black-box nature of deep learning techniques must be lightened up to transfer its promising results into clinical practice. Hence, we aim to investigate the use of explainable artificial intelligence techniques to quantitatively highlight discriminative regions during the classification of earlycancerous tissues in Barrett's esophagus-diagnosed patients. Four Convolutional Neural Network models (AlexNet, SqueezeNet, ResNet50, and VGG16) were analyzed using five different interpretation techniques (saliency, guided backpropagation, integrated gradients, input × gradients, and DeepLIFT) to compare their agreement with experts' previous annotations of cancerous tissue. We could show that saliency attributes match best with the manual experts' delineations. Moreover, there is moderate to high correlation between the sensitivity of a model and the human-and-computer agreement. The results also lightened that the higher the model's sensitivity, the stronger the correlation of human and computational segmentation agreement. We observed a relevant relation between computational learning and experts' insights, demonstrating how human knowledge may influence the correct computational learning.}, subject = {Deep Learning}, language = {en} } @article{EbigboPalmMessmann, author = {Ebigbo, Alanna and Palm, Christoph and Messmann, Helmut}, title = {Barrett esophagus: What to expect from Artificial Intelligence?}, series = {Best Practice \& Research Clinical Gastroenterology}, volume = {52-53}, journal = {Best Practice \& Research Clinical Gastroenterology}, number = {June-August}, publisher = {Elsevier}, issn = {1521-6918}, doi = {10.1016/j.bpg.2021.101726}, abstract = {The evaluation and assessment of Barrett's esophagus is challenging for both expert and nonexpert endoscopists. However, the early diagnosis of cancer in Barrett's esophagus is crucial for its prognosis, and could save costs. Pre-clinical and clinical studies on the application of Artificial Intelligence (AI) in Barrett's esophagus have shown promising results. In this review, we focus on the current challenges and future perspectives of implementing AI systems in the management of patients with Barrett's esophagus.}, subject = {Deep Learning}, language = {en} } @misc{AppelhansKampmannMottoketal., author = {Appelhans, Marie-Luise and Kampmann, Matthias and Mottok, J{\"u}rgen and Riederer, Michael and Nagl, Klaus and Steffens, Oliver and D{\"u}nnweber, Jan and Wildgruber, Markus and Roth, Julius and Stadler, Timo and Palm, Christoph and Weiß, Martin Georg and Rochholz, Sandra and Bierl, Rudolf and Gschossmann, Andreas and Haug, Sonja and Schmidbauer, Simon and Koch, Anna and Westner, Markus and Bary, Benedikt von and Ellermeier, Andreas and V{\"o}gele, Daniel and Maiwald, Frederik and Hierl, Stefan and Schlamp, Matthias and Ehrlich, Ingo and Siegl, Marco and H{\"u}ntelmann, Sven and Wildfeuer, Matthias and Br{\"u}ckl, Oliver and Sterner, Michael and Hofrichter, Andreas and Eckert, Fabian and Bauer, Franz and Dawoud, Belal and Rabl, Hans-Peter and Gamisch, Bernd and Schmidt, Ottfried and Heberl, Michael and Thema, Martin and Mayer, Ulrike and Eller, Johannes and Sippenauer, Thomas and Adelt, Christian and Haslbeck, Matthias and Vogl, Bettina and Mauerer, Wolfgang and Ramsauer, Ralf and Lohmann, Daniel and Sax, Irmengard and Gabor, Thomas and Feld, Sebastian and Linnhoff-Popien, Claudia and Ławrowski, Robert Damian and Langer, Christoph and Schreiner, Rupert and Sellmair, Josef}, title = {Forschung 2019}, editor = {Baier, Wolfgang}, address = {Regensburg}, organization = {Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg}, isbn = {978-3-9818209-7-3}, doi = {10.35096/othr/pub-789}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:898-opus4-7890}, pages = {72}, abstract = {Bericht mit Forschungsprojekten aus verschiedenen Bereichen der OTH Regensburg mit dem Schwerpunktthema "K{\"u}nstliche Intelligenz" und einem Gespr{\"a}ch zur "Medizin der Zukunft"}, subject = {Forschung}, language = {de} } @incollection{WeberZoglauer, author = {Weber, Karsten and Zoglauer, Thomas}, title = {Maschinenethik und Technikethik}, series = {Handbuch Maschinenethik}, booktitle = {Handbuch Maschinenethik}, editor = {Bendel, Oliver}, publisher = {Springer VS}, address = {Wiesbaden}, isbn = {978-3-658-17484-2}, doi = {10.1007/978-3-658-17484-2_10-1}, pages = {1 -- 19}, abstract = {Der Eigenst{\"a}ndigkeitsanspruch der Maschinenethik steht und f{\"a}llt mit der Frage, ob man autonome Maschinen als moralische Agenten betrachten kann. Zur Beantwortung dieser Frage wird untersucht, unter welchen Voraussetzungen man Maschinen als moralische Agenten betrachten und ob man Maschinen Autonomie und Verantwortungsf{\"a}higkeit zusprechen kann. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass es in absehbarer Zukunft zwar keine „moralische Maschinen" geben mag, es aber Aufgabe der Maschinenethik sein sollte, Maschinen so zu gestalten, dass sie als quasi-moralische Akteure akzeptiert werden k{\"o}nnen. Dabei d{\"u}rfen jedoch jene menschlichen Akteure, die entsprechende Maschinen gestalten, entwickeln, bauen und nutzen, nicht aus ihrer Verantwortung entlassen werden.}, subject = {Ethik}, language = {de} } @incollection{Weber, author = {Weber, Karsten}, title = {Autonomie und Moralit{\"a}t als Zuschreibung}, series = {Maschinenethik, Normative Grenzen autonomer Systeme}, booktitle = {Maschinenethik, Normative Grenzen autonomer Systeme}, editor = {Rath, Matthias and Krotz, Friedrich and Karmasin, Matthias}, publisher = {Springer VS}, address = {Wiesbaden}, isbn = {978-3-658-21083-0}, doi = {10.1007/978-3-658-21083-0_12}, pages = {193 -- 208}, abstract = {Der Beitrag widerspricht der These, es g{\"a}be (bald) autonome Maschinen, so dass es einer Ethik f{\"u}r Maschinen bed{\"u}rfe, denen diese Maschinen unterworfen sein m{\"u}ssten. Eine Ethik f{\"u}r autonome Maschinen w{\"a}re nur denkbar, wenn sich diese Maschinen jene Ethik selbst geben w{\"u}rden und dieser freiwillig folgten - genau dies bedeutet Autonomie. Jedes Regelwerk, das den Maschinen einprogrammiert oder anderweitig bindend aufgegeben werden w{\"u}rde, kann nicht als Maschinenethik verstanden werden. Das Hauptargument des Beitrags wird jedoch sein, dass Menschen den vermeintlich autonomen Maschinen diese Eigenschaft zuzuschreiben bereit sind, den Unterschied zwischen Menschen und Maschinen im Handeln verwischen und so erst die Rede von einer Maschinenethik provozieren. Abschließend wird eine moralische Norm formuliert, die jedoch keinerlei Maschinenethik impliziert, sondern eine moralische Norm f{\"u}r Menschen darstellt. Damit w{\"u}rde der Vermenschlichung von Maschinen entgegengewirkt und sicher gestellt, dass die Aktionen eines autonomen artifiziellen Agenten stets dessen Designern und Herstellern zugerechnet werden kann.}, subject = {Autonomes System}, language = {de} } @article{EbigboPalmProbstetal., author = {Ebigbo, Alanna and Palm, Christoph and Probst, Andreas and Mendel, Robert and Manzeneder, Johannes and Prinz, Friederike and Souza Jr., Luis Antonio de and Papa, Jo{\~a}o Paulo and Siersema, Peter and Messmann, Helmut}, title = {A technical review of artificial intelligence as applied to gastrointestinal endoscopy: clarifying the terminology}, series = {Endoscopy International Open}, volume = {07}, journal = {Endoscopy International Open}, number = {12}, publisher = {Georg Thieme Verlag}, address = {Stuttgart}, doi = {10.1055/a-1010-5705}, pages = {1616 -- 1623}, abstract = {The growing number of publications on the application of artificial intelligence (AI) in medicine underlines the enormous importance and potential of this emerging field of research. In gastrointestinal endoscopy, AI has been applied to all segments of the gastrointestinal tract most importantly in the detection and characterization of colorectal polyps. However, AI research has been published also in the stomach and esophagus for both neoplastic and non-neoplastic disorders. The various technical as well as medical aspects of AI, however, remain confusing especially for non-expert physicians. This physician-engineer co-authored review explains the basic technical aspects of AI and provides a comprehensive overview of recent publications on AI in gastrointestinal endoscopy. Finally, a basic insight is offered into understanding publications on AI in gastrointestinal endoscopy.}, subject = {Diagnose}, language = {en} } @misc{OPUS4-14, title = {Gute Technik f{\"u}r ein gutes Leben im Alter?}, editor = {Frommeld, Debora and Scorna, Ulrike and Haug, Sonja and Weber, Karsten}, publisher = {transcript Verlag}, address = {Bielefeld}, isbn = {978-3-8376-5469-1}, doi = {10.14361/9783839454695}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:898-opus4-149}, pages = {372}, abstract = {L{\"a}ngst gibt es altersgerechte digitale Assistenzsysteme. Doch sind Umfang und Geschwindigkeit ihrer Verbreitung sowohl in Pflegeeinrichtungen als auch in privaten Haushalten weitgehend unbekannt. Informationen zu tats{\"a}chlich eingesetzten Systemen, realisierten Ums{\"a}tzen und Marktvolumen sind kaum zu finden. Obwohl es viele Vermutungen hinsichtlich der Hindernisse bei der Einf{\"u}hrung altersgerechter Assistenzsysteme gibt, sind auch hier verl{\"a}ssliche Aussagen rar. Die Beitr{\"a}ge des Bandes liefern auf Basis empirischer Untersuchungen und theoretischer {\"U}berlegungen Antworten und zeigen auf, wie vielgestaltig die Faktoren sind, die die Diffusion altersgerechter Assistenzsysteme hemmen oder f{\"o}rdern.}, subject = {Alter}, language = {de} }