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Die Nürnberger Medizintechnikmesse Medtec Live findet coronabedingt online statt. Eines der zukunftsweisenden Projekte ist ein digitaler Zwilling. Die digitale Abbildung von Patientendaten soll Ärzte unterstützen.

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Erlanger Vision: Gesünder dank digitalem Zwilling

Ein digitaler Zwilling ist das digitale Abbild eines Patienten. An ihm wollen Mediziner virtuell testen, ob eine Behandlung wirkt. Das Verfahren wurde von Erlanger Forschern für Rheuma und Brustkrebs entwickelt. Doch das soll erst der Anfang sein.

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Von
  • Ulrike Nikola

Ein digitaler Zwilling ist das digitale Abbild eines Patienten. Wir alle könnten in einigen Jahren die Möglichkeit erhalten, einen solchen digitalen Zwilling über den Computer mit unseren Gesundheitsdaten zu füttern, also beispielsweise mit Blutwerten, familiären Vorbelastungen, Fitnesszustand, Ernährungsweise und vielem mehr, so die Vision der Erlanger Wissenschaftler.

Der digitale Zwilling soll laufend aktualisiert werden, um idealerweise so nahe wie möglich an unserem aktuellen physiologischen Zustand zu sein. Dadurch hoffen die Wissenschaftler, Erkrankungen vorbeugen oder sie besser behandeln zu können.

Digitaler Zwilling soll Ärzten und Patienten helfen

Die Erlanger Mediziner stellen sich vor, dass wir künftig Idealerweise schon in jungen Jahren einen solchen digitalen Zwilling erstellen und nicht erst im Alter oder bei Krankheit. Nur so wäre es möglich, einen Vergleich zu einem jüngeren Ich zu bekommen. Dazu müsste allerdings der gesunde Mensch laufend Untersuchungsergebnisse und Laborwerte abspeichern. Dann könnte der gesamte gesundheitliche Lebenslauf abgebildet werden.

"Das ist nicht nur für den behandelnden Arzt ein großer Vorteil, weil er mehr sieht als nur den aktuellen Zustand des Patienten. Sondern auch der Patient versteht besser, wie er seine Gesundheit beeinflussen kann, damit es ihm langfristig gut und noch besser geht, indem er beispielsweise mehr Sport treibt oder sich anders ernährt“, erklärt Tobias Zobel, Leiter von d.hip, einem Kooperationsverbund aus Siemens Healthineers, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, der Uniklinik Erlangen und dem Medical Valley, der den digitalen Zwilling in rund fünf Jahren für Patienten zur Verfügung stellen will. Dies ist eine der Innovationen, die auf der Nürnberger Medizintechnikmesse MedTec Live 2021 online vorgestellt werden.

Bessere Diagnosen bei Krebserkrankungen

Zur Brustkrebs-Früherkennung werden Frauen ab dem 50. Lebensjahr reihenweise zur Mammographie, also einer Röntgenaufnahme der Brust, aufgerufen. "Doch je nach individuellen Voraussetzungen kann dies zu früh, zu spät oder überhaupt nicht notwendig sein. Das wollen wir anhand des digitalen Zwillings richtig einschätzen lernen", sagt Professor Michael Uder, stellvertretender Ärztlicher Direktor des Uniklinikums Erlangen. Seiner Ansicht nach bietet der digitale Zwilling nicht nur große Vorteile für die Früherkennung, sondern auch für die Therapie. Ärztinnen und Ärzte bekämen dadurch ein neues Instrument, um eine auf die Patientin exakt abgestimmte Therapie zu finden, so Uder. Anhand des digitalen Zwillings könnte auch vorab realistisch eingeschätzt werden, ob beispielsweise nach einer operativen Tumor-Entfernung zusätzlich eine Chemotherapie notwendig sei oder nicht. Die Ärzte werden durch den digitalen Zwilling nicht ersetzt, sondern unterstützt.

Künstliche Intelligenz interpretiert Millionen von Daten

Für diesen sehr individualisierten Ansatz der Medizin werden in einem ersten Schritt neuronale Netzwerke anhand riesigen Datensätzen trainiert. In einem zweiten Schritt werden diese neuronalen Netze verwendet, um einzelne Daten in einem ganzheitlichen physiologischen Modell zu kombinieren. In der Praxis heißt das, dass Tobias Zobel, der Leiter des Kooperationsverbundes d.hip, zunächst zig anonymisierte Daten wie beispielsweise Röntgenbilder und MRT-Aufnahmen auf einer digitalen Plattform sammelt. Diese werden dann durch Künstliche Intelligenz (KI) ausgewertet. "Die KI interpretiert einen riesigen Datensatz von Patienten und Einflussfaktoren auf Krankheiten. Das heißt, wir lernen, wie eine große Menge von Patienten auf eine bestimmte Therapie reagiert hat. Das ist sozusagen der Abgleich mit einer großen Datenbank", erklärt Tobias Zobel.

Was dem einen hilft, muss für den anderen nicht gut sein

Künstliche Intelligenz hilft demnach, die Reaktionen des Körpers am Computer zu simulieren, und zwar für jeden einzelnen Menschen ganz individuell. Das Zusammenspiel von Sensoren, Gendaten und einer ausgeklügelten Software macht es möglich, dass ein individuelles Modell entsteht. Im Gegensatz zu einer digitalen Patientenakte kann der digitale Zwilling durch Künstliche Intelligenz eine Aussage treffen. Dies soll auch bei chronischen Erkrankungen wie beispielsweise Rheuma helfen, da es sich dabei um einen Krankheitsverlauf über viele Jahre handelt. Rheuma-Patientinnen und -patienten werden oftmals sowohl ambulant als auch stationär behandelt, bekommen Medikamente und Physiotherapie, und stellen ihre Lebensweise um. Ein digitaler Zwilling soll unter diesen vielen unterschiedlichen Einflussfaktoren aufzeigen, welche für den einen Betroffenen besonders sinnvoll sind und für einen anderen Rheuma-Erkrankten eher nicht.

Hohe Anforderungen an den Datenschutz

Die Wissenschaftler, Medizintechniker und Ärzte, die an dem digitalen Zwilling mitarbeiten, sind sich einig: Die Datenschutzbestimmungen in Deutschland seien sehr restriktiv, so dass man keine Angst haben müsse vor der Datensammlung und Auswertung durch Künstliche Intelligenz. Denn der Datenschutz sei gewährleistet und Patientinnen und Patienten müssen ausdrücklich ihre Zustimmung zu einer solchen Speicherung geben. Darüber hinaus entscheide jeder selber, wer die persönlichen Daten einsehen dürfe. Der Gewinn sei jedoch sehr groß, denn der Digitale Zwilling helfe dabei, gesund zu bleiben oder gesund zu werden.

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