Komplexpraktikum Medizinische Informatik I WS23/24

In diesem Kurs erhalten Studierende eine umfassende Einführung in das Feld der “Medical Data Science”. Der Kurs konzentriert sich auf die Verarbeitung und Analyse großer medizinischer Datenmengen unter Verwendung der MIMIC-IV-Datenbank, die umfangreiche klinische Informationen enthält. Studierende werden in die Grundlagen des Machine Learning und Explainable Machine Learning eingeführt, um medizinische Datensätze zu analysieren und relevante Erkenntnisse, speziell im Bereich der Intensivmedizin, zu gewinnen.

Organisatorisches

Das Komplexpraktikum findet in Präsenz statt. Die Zeit wird mit den Studierenden individuell abgestimmt. Das Komplexpraktikum wird an der Med. Fakultät, Haus M161 (1. Etage) in der Blasewitzer Straße 78, abgehalten werden. 

Lernziele

Die Studierenden … 

• sind in der Lage, die grundsätzlichen Probleme medizinischer Datenverarbeitung zu beschreiben und methodisch an “realen” Daten zu analysieren (Data Science).
• kennen Grundlagen medizinischer Dokumentationssysteme (SQL Datenbanken).
• können basierend auf gegebenen Daten und Literatur Vorschläge erarbeiten, wie spezielle Patientengruppen oder Umgebungsfaktoren anhand bestimmter Parameter erkannt werden können (Explorative Datenanalyse).
• sind in der Lage, aufbereitete Daten in eine für medizinisches Personal geeignete Darstellung zu übertragen (User-centered Design).
• sind in der Lage im Rahmen einer interdisziplinären  Zusammenarbeit mit medizinischen Personal KI-Modelle zu erzeugen, die an die Bedürfnisse der Endnutzenden angepasst sind (KI-Modellentwicklung im realen Szenario der Intensivstation am Universitätsklinikum Dresden).
• erkennen die Fallstricke innerhalb der Anwendung von KI-Modellen im medizinischen Kontext (Fehleranalyse).
• sind in der Lage, Ihre erzielten wissenschaftlichen Ergebnisse in Form einer "Journal" -Einreichung zu formulieren.  

Inhalte

Im Rahmen dieses Komplexpraktikums der Medizinischen Informatik I (1a) werden die Studierenden mit einer großen Menge von anonymisierten medizinischen Daten (MIMIC-IV) arbeiten. Da es sich hierbei um echte Daten handelt, ist der Zugang zu diesem Datensatz reguliert und setzt die Absolvierung eines Online-Kurses (Data or Specimens only research) voraus. Dieser Kompakt-Kurs ist ein Bestandteil des Komplexpraktikums. Der MIMIC-IV Datensatz wird den Studierenden anschließend in einer cloud-basierten Umgebung zur Verfügung gestellt. Basierend auf einer ersten Datenanalyse soll selbständig mit Unterstützung der Tutor:innen und Ärzten der Universitsklinik Dresden eine medizinische Fragestellung (vrstl. im Kontext von Sepsis) erarbeitet werden, die im Laufe des Komplexpraktikums beantwortet wird. Dabei liegt der Fokus auf der Datenanalyse und der für die Beantwortung der Forschungsfrage(n) notwendigen Machine-Learning (ML) Verfahren. Das Ergebnis des Komplexpraktikums wird dabei in einer 5-8-seitigen Dokumentation in Form eines wissenschaftlichen Papers festgehalten für das eine Einreichung bei einer Wissenschaftlichen Fachzeitschrift unter Ko-Autorenschaft der Studierenden angestrebt werden soll.

In den ersten Veranstaltungen werden die folgenden medizinischen und technischen Aspekte vermittelt:

• Einführung in Medical Data Science
• Arbeiten mit Big Data (medizinische Daten - MIMIC-IV)
• Machine Learning und Explainable Machine Learning
• Dokumentation
• Experimenteller Aufbau
• Arbeiten in interdisziplinären Teams (Planung, Iteration, Evaluation)

Voraussetzungen:

• solide SQL-Kenntnisse oder Motivation diese sich selbständig anzueignen 
• Grundwissen  ML oder Motivation sich hier einzuarbeiten
• Interesse an einer Endnutzer-Zentrierten Entwicklung von ML-Modellen in einem komplexen medizinischen Kontext