Digitale Augenklinik

Inspektionen kritischer Anlagen sind aufwendig und riskant. Autonome Roboter können stark entlasten – werfen aber regulatorische Fragen auf. Der Bericht erklärt die zentralen Vorgaben und gibt konkrete Empfehlungen.

Einleitung

Die diabetische Retinopathie ist eine der häufigsten Augenerkrankungen und stellt aufgrund zunehmender Patientenzahlen, wegen des Personalmangels und steigender Gesundheitskosten eine wachsende Herausforderung dar. Durch die Automatisierung routinemässiger Screeningprozesse mit künstlicher Intelligenz (KI) kann die Arbeitsbelastung von medizinischen Fachpersonen reduziert und die Effizienz gesteigert werden, ohne die Qualität der Versorgung zu beeinträchtigen. Das Projekt «Digitale Augenklinik» des Stadtspitals Zürich und der Spross Stiftung zur Förderung der Augenheilkunde war Teil der Innovation-Sandbox für KI des Kantons Zürich. Untersucht wurden dabei die medizinischen, technologischen, regulatorischen und ethischen Voraussetzungen für die Integration der KI-Diagnostik in klinische Arbeitsabläufe.

Das Projekt evaluierte bestehende Diagnostikanbieter und -plattformen innerhalb der aktuellen rechtlichen und technischen Rahmenbedingungen der Stadt Zürich. Da kein kommerzieller Anbieter die wichtigsten Kriterien der Klinik erfüllte, entwickelte und validierte das Team eigene KI-Modelle auf der Basis von Open-Source-Forschungsframeworks. Neben der technologischen Validierung wurden kritische Fragestellungen in den Bereichen Regulierung, Datenschutz und Medizinethik untersucht. Die Ergebnisse liefern praktische Erkenntnisse und Best Practices für Spitäler und Gesundheitsdienstleister, die eine KI-gestützte Diagnostik in Betracht ziehen. Sie betonen die Notwendigkeit strukturierter Auswahlund Implementierungsprozesse, offener und interoperabler Architekturen, einer frühzeitigen Einbindung der Klinik und einer sorgfältigen Abwägung, ob Open-Source-Modelle verwendet oder externe Anbieter eingebunden werden sollen. Die Ergebnisse bieten über die Augenheilkunde hinaus übertragbare Erkenntnisse für den sicheren und effektiven Einsatz von KI in anderen Bereichen der klinischen Praxis.

Mit fachlicher Unterstützung durch

Prof. Dr. med. Matthias Becker
Chefarzt, Augenklinik Stadtspital Zürich, Präsident der Werner H. Spross Stiftung zur Förderung der Augenheilkunde

Dr. med. Gábor Márk Somfai
PhD, Leitender Arzt, Augenklinik Stadtspital Zürich und Forschungsleiter, Spross Research Institute

Dipl. Arzt Tahm Spitznagel
Forschungsassistenzarzt, Augenklinik Stadtspital Zürich und Spross Research Institute

Rui Santos
PhD, KI-Übersetzungsbeauftragter, Augenklinik Stadtspital Zürich und Spross Research Institute

Dávid Isztl
Machine Learning Engineer, Augenklinik Stadtspital Zürich und Spross Research Institute

Raphael von Thiessen
Programmleiter KI-Sandbox, Kanton Zürich

Florian Lüchinger
Geschäftsführer, Foresite AG

Dr. med. Amr Saad
Augenklinik Stadtspital Zürich und Spross Research Institute

Stephanie Volz
Geschäftsführerin ITSL, Universität Zürich

Glossar

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Häufige Augenerkrankung, die die Makula betrifft – den zentralen Teil der Netzhaut, der für scharfes Sehen verantwortlich ist. AMD ist eine der Hauptursachen für Sehverlust bei älteren Erwachsenen und kann in «trockener» oder «nasser» Form verlaufen.

Computersysteme, die für Aufgaben entwickelt wurden, die normalerweise menschliche Intelligenz erfordern, wie das Erkennen von Mustern oder das Treffen von Entscheidungen. In der Medizin kann KI die Diagnose und Vorsorgeuntersuchungen unterstützen

Zertifizierungszeichen, das die Konformität eines Produkts mit den europäischen Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltschutzstandards angibt. Für Medizinprodukte, einschliesslich KI-basierter Software, ist gemäss der EU-Medizinprodukteverordnung (MDR) eine CE-Kennzeichnung erforderlich, bevor sie im Europäischen Wirtschaftsraum (EWR) in Verkehr gebracht werden dürfen.

Bildgebendes Verfahren, bei dem mithilfe einer Spezialkamera Farbfotos der Netzhaut aufgenommen werden. Es wird häufig zur Vorsorgeuntersuchung und zur Überwachung verschiedener Augenerkrankungen und manchmal auch von Systemerkrankungen eingesetzt.

Teilbereich des maschinellen Lernens, bei dem mehrschichtige künstliche neuronale Netze verwendet werden, um Muster aus grossen Datenmengen automatisch zu lernen. Im Gesundheitswesen und in der Augenheilkunde wird Deep Learning häufig in der medizinischen Bildgebung (z. B. Netzhautscans, Hautläsionsanalyse, Neuroradiologie) für Aufgaben wie Detektion, Erkennung und Klassifizierung eingesetzt.

Internationaler Standard für die Speicherung, Übertragung und Verwaltung medizinischer Bilder. Er gewährleistet die Interoperabilität zwischen unterschiedlichen Bildgebungssystemen.

Diabetesbedingte Augenerkrankung, die durch eine Schädigung der Blutgefässe in der Netzhaut verursacht wird. Unbehandelt kann sie zum Verlust der Sehkraft führen.

Von DINOv2 abgeleitetes KI-Modell, das speziell für die Analyse von Netzhautbildern angepasst wurde. Es wird in der Forschung für die ophthalmologische Diagnostik verwendet.

Fortschrittliches, von Meta AI entwickeltes Open-Source-Computervisionsmodell. Es wird häufig für Bilderkennungsaufgaben, einschliesslich medizinischer Bildgebung, verwendet.

Gezielte Weiteranpassung eines vortrainierten KI-Modells an eine spezifische Aufgabe oder Datendomäne. Dadurch wird die Genauigkeit und Relevanz des Modells verbessert, etwa bei der Analyse medizinischer Bilddaten.

Aufsichtsbehörde in den Vereinigten Staaten, die für die Zulassung und Überwachung von Arzneimitteln, Medizinprodukten und Diagnosegräten zuständig ist. Für KI-gestützte Diagnostik erteilt die FDA je nach Risikoklasse und Regulierungsweg eine Freigabe oder Zulassung.

Gruppe von Augenerkrankungen, die den Sehnerv schädigen, häufig aufgrund eines erhöhten Augeninnendrucks. Unbehandelt kann dies zu einem irreversiblen Verlust der Sehkraft führen. KI-basierte Diagnosetools können durch die Analyse von Bilddaten des Sehnervs und der Netzhaut zur Früherkennung beitragen.

Art von Computerprozessor, der ursprünglich für die Grafikdarstellung entwickelt wurde. Heute sind GPUs aufgrund ihrer hohen parallelen Rechenleistung unverzichtbare Hardware-Beschleuniger für das Training und die Ausführung von KI-Modellen.

Visuelle Benutzeroberfläche, über die Nutzerinnen und Nutzer mit Software über Symbole, Menüs und Grafiken anstelle von Textbefehlen interagieren können. Sie verbessert die Benutzerfreundlichkeit in klinischen Systemen.

Verordnung der Europäischen Union (EU 2017/745), die die Sicherheit und Performance von Medizinprodukten, einschliesslich KI-basierter Software, regelt. Die MDR schreibt eine Risikoklassifizierung, Konformitätsbewertung und CE-Kennzeichnung vor, bevor ein Produkt auf den europäischen Markt gebracht werden darf.

Basisversion eines neuen Produkts mit nur den wesentlichen Funktionen, die erstellt wird, um die Funktionalität zu testen und Feedback einzuholen. Sie trägt dazu bei, das Entwicklungsrisiko zu verringern.

Aufstrebendes Forschungsgebiet, das untersucht, wie Bildgebungsdaten des Auges, zum Beispiel Netzhautscans, Informationen über die Gesundheit der Augen und den allgemeinen Gesundheitszustand liefern können. Es verknüpft Merkmale der Augenbildgebung mit Systemerkrankungen.

Nicht invasives bildgebendes Verfahren, das detaillierte Querschnittsbilder der Netzhaut liefert. Es ist ein Standardtool in der modernen Augenheilkunde.

Differenz zwischen dem biologischen Alter einer Person und dem von der KI anhand ihrer Netzhaut vorhergesagten Alter. Eine grössere Diskrepanz kann auf zugrunde liegende Gesundheitsrisiken hindeuten.

Deep-Learning-Modell, das Transformer-Architektur auf die Bildanalyse anwendet. Im Bereich Oculomics verarbeiten ViTs Netzhautbilder, indem sie diese in Patches unterteilen und Aufmerksamkeitsmechanismen nutzen, um Augen- und Systemerkrankungen wie diabetische Retinopathie zu erkennen und zu klassifizieren.

Innovation-Sandbox für KI

Das Projektteam hat das vorliegende Dokument im Rahmen der Innovation-Sandbox für KI erstellt. Die Sandbox ist eine Testumgebung für die Umsetzung von KI-Projekten aus verschiedenen Sektoren. Die breit angelegte Initiative aus Verwaltung, Wirtschaft und Forschung fördert verantwortungsbewusste Innovation, indem das Projektteam und teilnehmende Organisationen bei regulatorischen Fragen eng zusammenarbeiten und die Nutzung neuartiger Datenquellen ermöglichen.

Digitale Augenklinik - Einführung von KI-Diagnostik in die klinische Praxis

Digitale Augenklinik - Einführung von KI-Diagnostik in die klinische Praxis
Digitale Augenklinik - Einführung von KI-Diagnostik in die klinische Praxis
Herausgeber/in
Standortförderung, Kanton Zürich, Verein Metropolitanraum Zürich, Innovation Zurich
Publikationsdatum
Dezember 2025
Autor/in
Raphael von Thiessen, Dávid Isztl, Rui Santos, Gábor Márk Somfai, Tahm Spitznagel, Florian Lüchinger

Kontakt

Amt für Wirtschaft – Standortförderung

Adresse

Walchestrasse 19
8090 Zürich
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