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MS-Zentrum will digitalen Zwilling aus Daten erschaffen

MS-Zentrum will digitalen Zwilling aus Daten erschaffen (Uniklinik Dresden).

Eines der größten akademischen Zentren für Multiple Sklerose (MS) zündet nächste Stufe der Digitalisierung. Daten-Dashboard soll Krankheitsverläufe sowie Erfolgsaussichten von Therapien vorhersagen. Künstliche Intelligenz soll virtuelle Vorab-Tests zu individueller Medikamentenverträglichkeit...

Eines der größten akademischen Zentren für Multiple Sklerose (MS) zündet nächste Stufe der Digitalisierung. Daten-Dashboard soll Krankheitsverläufe sowie Erfolgsaussichten von Therapien vorhersagen. Künstliche Intelligenz soll virtuelle Vorab-Tests zu individueller
Medikamentenverträglichkeit unterstützen. Das Multiple Sklerose Zentrum (MSZ) an der Klinik für Neurologie des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden baut seine
Digital-Health-Expertise bei Therapie und Erforschung der Multiplen Sklerose
(MS) mit einem ambitionierten wissenschaftlichen Projekt aus. Aufbauend auf
zahlreichen, vor allem in der Diagnostik erfolgreich integrierten digitalen
Instrumenten startet das ärztliche Team des MSZ jetzt damit, die Basis für
einen ‚Digitalen MS-Zwilling‘ zu schaffen und so den Weg zum „MS-Management
2.0“ zu ebnen. Als Vorreiter bei der Umsetzung von Digital Health-Konzepten
sammelt das MS-Zentrum seit rund 20 Jahren kontinuierlich Patientendaten und
wertet sie aus. Dies ist eine gute Grundlage für die weitere
Entwicklungsarbeit. Auf diese Weise profitieren MS-Patienten künftig noch mehr
von den Konzepten der digitalen Neurologie.

„Mit dem ‚Digitalen MS-Zwilling‘ zünden wir für unsere Patientinnen und
Patienten die nächste Stufe unseres Digital Health-Konzepts“, sagt Prof. Tjalf
Ziemssen, Gründer und Leiter des MS-Zentrums an der Klinik für Neurologie. Die
Voraussetzungen sind gut: Mit monatlich rund 1.000 Patienten ist es eines der
größten akademischen Multiple-Sklerose-Zentren Deutschlands und verfügt seit
nunmehr gut 20 Jahren über ein kontinuierlich ausgebautes MS-spezifisches
Patientendokumentationssystem sowie zahlreiche digitale Anwendungen im
Versorgungsalltag, die erprobt und routinemäßig eingesetzt werden. Dazu gehört
nicht nur die Tablet-gestützte Abfrage von subjektiven Symptomen wie zum
Beispiel der häufig bei MS auftretenden Müdigkeit, sondern auch digitale,
teilweise von den Betroffenen selbst vorgenommene Tests zu Konzentration,
Gehfähigkeit, Sehfähigkeit und Geschicklichkeit der Hände. Eine detaillierte
Untersuchung der Gehfunktion wird darüber hinaus halbjährlich mit speziellen
Sensoren vorgenommen, um etwaige Gangstörungen im Verlauf erkennen zu können.
Neben digitalisierten Testverfahren findet auch die regelmäßige Dokumentation
des Ist-Zustandes und die Kontrolle des Krankheitsverlaufs ebenso überwiegend
digital statt wie das Verwalten der Daten im Rahmen der MS-Versorgung.

„Mit der Zustimmung unserer Patientinnen und Patienten haben wir in den letzten
20 Jahren einen enormen Datenschatz aufgebaut, der weiterhin stark wächst“,
beschreibt Prof. Ziemssen die gute Ausgangslage für das neu gestartete Projekt
des ‚Digitalen MS-Zwillings‘. In der Medizin wird der ‚Digitale Zwilling‘ als
virtueller Spiegel beziehungsweise als digitales Abbild von erkrankten Menschen
bezeichnet. Das Konzept ermöglicht es den Behandlern künftig, persönliche
Krankengeschichten und den individuellen Gesundheitszustand zu simulieren. Zum
Einsatz kommt – neben medizinischem Wissen und datengesteuerten
Berechnungsverfahren – unter anderem Künstliche Intelligenz. Die Perspektive
für MS-Erkrankte und deren Behandlungsteams ist vielversprechend: Das Konzept
des ‚Digitalen Zwillings‘ beinhaltet eine computergestützte Simulation und
Modellierung, die unter anderem die Vorhersage von Krankheitsverläufen und
Behandlungserfolgen sowie ein individuelles Krankheitsmanagement ermöglicht. So
lässt sich beispielsweise die individuelle Medikamentenverträglichkeit für die
Behandelten vorab und ohne Risiko testen, wodurch diese Therapien schneller und
gezielter einsetzbar werden.

Die Zwillings-Idee stammt aus der Raumfahrt
Das Konzept der Zwillingsstrategie stammt ursprünglich aus der Raumfahrt. Im
Apollo-Programm der NASA wurden am Anfang noch ganz analog zwei identische
Raumfahrzeuge gebaut – eines flog ins All, das andere blieb auf der Erde. So
war es möglich, bei technischen Problemen die Bedingungen des gestarteten
Fahrzeugs exakt zu spiegeln. In der Industrie war 2003 erstmals von einem
‚Digitalen Zwilling‘ die Rede: als virtuelle Repräsentation eines physischen
Objekts, mit dem Ziel, es am Computer zu bewerten und zu optimieren. Beispiele
sind Online-Betriebsüberwachung von Prozessanlagen oder
Echtzeit-Überwachungssysteme zur Erkennung von Leckagen in Öl- und
Wasserpipelines.

Seit 2012 steigt die Zahl der Forschungsstudien zu ‚Digitalen Zwillingen‘ an,
darunter auch in den Bereichen Gesundheitswesen und Medizin. Ein Beispiel ist
die Entscheidungshilfe bei der Wahl einer bestimmten Therapie, die vor allem im
Bereich chronischer Erkrankungen wie der MS Anwendung finden kann. Das Konzept
des ‚Digitalen MS-Zwillings‘ ermöglicht es den Erkrankten zu erkennen, welche
Folgen aus der Entscheidung für eine bestimmte verlaufsmodifizierende Therapie
erwachsen: Wie viele und welche Kontrollen werden wann notwendig – etwa eine
MRT, Blutkontrollen oder anderes? Wenn es die Wahl zwischen mehreren Therapien
gibt, können die Behandelten sehen, was die jeweilige Therapie künftig für sie
bedeutet.

Um dieser und weiteren Vorhersagemöglichkeiten näher zu kommen, plant das
ärztliche Team des MSZ einen ‚Digitalen MS-Zwilling‘, der mit den höchst
individuellen Patienten-Merkmalen gepaart ist und diesen möglichst allumfassend
widerspiegelt. Der ‚Digitale MS-Zwilling‘ basiert auf verschiedenen Kenngrößen
der MS – etwa Parametern aus der neurologischen Untersuchungen und
Funktionstests, aus der Bildgebung, aus neuartigen neurobiologischen und
immunologischen Daten sowie aus Informationen über die Lebensumstände und
-pläne des Patienten –, die mithilfe von auf künstlicher Intelligenz
basierenden Berechnungsverfahren analysiert werden. Den Behandlern ist es
dadurch möglich, große Mengen an Patientendaten aus verschiedenen Quellen
zusammenzuführen, zu verarbeiten und für das Krankheitsmanagement zu nutzen.
Mit einer übersichtlichen Darstellung von voranalysierten Patientendaten auf
einem Dashboard kann die Ärztin oder der Arzt die zu Behandelnden optimal
beraten und gemeinsam mit der zu behandelnden Person individualisierte
klinische Entscheidungen treffen.

Zudem präsentiert der ‚Digitale MS-Zwilling als intelligentes System den
klinischen Pfad, also den konkreten Weg des Patienten durch die verschiedenen
Prozeduren der Behandlung im MS-Zentrum. Somit dient er nicht nur als Wegweiser
durch die individuelle Behandlung, sondern stellt gleichzeitig ein
Qualitätssicherungsinstrument für Ärzte und insbesondere für Patienten dar. Auf
diese Weise können Patienten den Weg durch ihren persönlichen Pfad verfolgen
und sehen, ob sie gut behandelt werden. Sie nehmen damit aktiv an der
Qualitätsverbesserung ihres Behandlungsprozesses teil. Das medizinische
Personal wiederum hat die Möglichkeit, die Behandlungsschritte auf Basis
spezifischer Qualitätsindikatoren zu optimieren. Die Erarbeitung dieser
Qualitätsindikatoren sowie deren Implementierung in die klinischen Pfade sind
Teil des aktuell laufenden Projekts „Pfadgestütztes Qualitätsmanagement in der
MS-Versorgung“ (QPATH4MS). Dieses durch den Europäischen Fond für regionale
Entwicklung (EFRE) geförderte Projekt führt das MS-Zentrum gemeinsam mit den
Kooperationspartnern der TU Dresden, Professur für Wirtschaftsinformatik,
insbes. Systementwicklung, der MedicalSyn GmbH, der Symate GmbH sowie der Carus
Consilium Sachsen (CCS) GmbH durch. Die Ergebnisse des Projekts bilden einen
wichtigen Baustein für den ‚Digitalen MS-Zwilling‘.

Innovatives Dashboard unterstützt patientenzentrierte Versorgung
„Ein Dashboard, das die auf der Basis des ‚Digitalen Zwillings‘ generierten
Daten nutzerfreundlich präsentiert, hat ein enormes Potenzial. In vielen
medizinischen Fächern kann es die Arzt-Patienten-Kommunikation stärken und eine
patientenzentrierte Versorgung unterstützen“, sagt Prof. Heinz Reichmann,
Direktor der Klinik für Neurologie am Dresdner Uniklinikum. „Unser Fach
erscheint für diese Innovation geradezu prädestiniert. Ich bin als
Klinikdirektor und Dekan der Medizinischen Fakultät stolz, dass es dem Team des
MS-Zentrums gelungen ist, frühzeitig erfolgreiche Konzepte der digitalen
Medizin zu entwickeln und einzuführen, so dass die Hochschulmedizin Dresden
auch auf diesem Gebiet eine Vorreiterrolle übernommen hat.“

„In unserer Vision des ‚Digitalen MS-Zwillings‘ wird es den Behandelnden
möglich sein, sich zahlreiche Behandlungsdaten sowohl retrospektiv als auch
prospektiv – etwa durch Simulationen anhand datengesteuerter
Berechnungsverfahren – verständlich und übersichtlich angeordnet auf einem
Dashboard anzusehen“, erklärt Prof. Ziemssen. Für die an Multipler Sklerose
Erkrankten haben die Konzepte des ‚Digitalen MS-Zwillings‘ und des daran
geknüpften Dashboards eine große Bedeutung, weil sie ein individualisiertes,
innovatives Krankheitsmanagement ermöglichen. Auf diese Weise lässt sich die
Komplexität dieser chronischen, multidimensionalen Erkrankung besser
bewältigen. „‘Digitale Zwillinge‘ könnten die notwendige Umsetzung dieses
individualisierten Managements der Multiplen Sklerose entscheidend
voranbringen. Auch wenn die Entwicklung des Konzepts für MS-Patienten momentan
noch in den Kinderschuhen steckt, wird es sich zu einem revolutionären Werkzeug
entwickeln, mit dem sich Diagnose, Überwachung und Therapie ebenso verbessern
lassen, wie das Wohlbefinden unserer Patientinnen und Patienten“, sagt Prof.
Ziemssen. Weitere erwartbare Effekte seien das bessere Vorbeugen des
Fortschreitens der Krankheit sowie eine Kostenreduktion in der
Krankenversorgung.

Datenbasis für die Realisierung des ‚Digitalen MS-Zwillings‘ bilden
verschiedene bereits vorhandene Bausteine: Das MSZ erhebt viele
krankheitsrelevante Daten bereits digital. Beispiele sind Daten aus der
klinischen Untersuchung sowie aus der klinischen Beurteilung. Perspektivisch
sollen sogenannte digitale Biomarker – das sind Datenmuster, die aus
verschiedenen Quellen wie tragbaren Sensorsystemen abgeleitet werden können –
und neuartige neurobiologische und immunologische Daten verfügbar sein. Diese
müssen nicht nur die Ansprüche an eine hohe Qualität erfüllen, sondern auch die
an Datenschutz und Datensicherheit. Ist diese Basis geschaffen, werden
Algorithmen entwickelt und getestet. Bevor sich jedoch ‚Digitale Zwillinge‘ in
der Versorgung von MS-Patientinnen und Patienten einsetzen lassen, müssen
Wirksamkeit und Sicherheit ihrer Methoden nachgewiesen werden. Dazu sind
wissenschaftliche Studien im realen Setting notwendig. Solange sich der
‚Digitale MS-Zwilling‘ noch in der Entwicklungsphase befindet, werden die
Expertinnen und Experten ihn als einen Auszubildenden in der
Patientenversorgung ansehen und dessen Entwicklung proaktiv anleiten,
beaufsichtigen und überwachen, bevor er in der klinischen Routine eingesetzt
werden kann.

Publikationen zu ‚Digitaler Zwilling‘ und dem Dashboard in der MS-Versorgung
Für interessiertes Fachpublikum steht eine Übersichtsarbeit zum ‚Digitalen
Zwilling‘ von Autoren des MSZ zur Verfügung: Voigt, I., Inojosa, H.,
Dillenseger, A., Haase, R., Akgün, K., Ziemssen, T. (2021). "Digital Twins for
Multiple Sclerosis." Front Immunol 12(1556), DOI: 10.3389/fimmu.2021.669811

Ein praxisnahes Beispiel eines für die Versorgung von MS-Betroffenen
entwickeltes Dashboards entstand am Dresdner MS-Zentrum. Es stellt die
Ergebnisse der multidimensionalen Ganganalyse dar und wurde in Trentzsch, K.,
et al. (2020). "The Dresden Protocol for Multidimensional Walking Assessment
(DMWA) in Clinical Practice." Front Neurosci 14: 582046 (Abb. 4), DOI:
10.3389/fnins.2020.582046 publiziert.

Quelle: Uniklinik Dresden, 17.05.2021

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erschienen am Dienstag, 18.05.2021