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Ein digitaler Zwilling für den Patienten

Digitalisierung
Prototyp für digitalen Patienten-Zwilling

Fotograf_–_Peter_Granser
Im Fraunhofer-Leitprojekt Med²-Icin geht es darum, individuelle klinische Daten mit Populationsdaten zu verbinden. Damit sollen gezieltere Diagnosen und Therapien zu erreichen sein (Bild: Fraunhofer IGDBU)
Mit einem Klick zur Prävention, Diagnose und Therapie: Im Rahmen des Leitprojekts Med²-Icin entstand der erste Prototyp eines digitalen Patientenmodells, also eines digitalen Zwillings.

Eine neue Ära bei der Behandlung der Patientinnen und Patienten – so beschreibt Dr. Stefan Wesarg die Bedeutung des Prototypen eines digitalen Patientenmodells, das in einem Leitprojekt von Mitarbeitern aus sieben Fraunhofer-Instituten entwickelt wurde. Wesarg selbst war daran beteiligt, er ist als Head of Competence Center Visual Healthcare Technologies am Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD tätig und koordiniert das Leitprojekt Med²-Icin.

Bislang sind Diagnose und Therapie von chronischen Erkrankungen wie Multipler Sklerose, Krebs oder Demenz komplex und kostenintensiv. Ein Grund: Patientendaten wie Anamnesegespräche, MRT-Aufnahmen, Laboruntersuchungen oder Therapieverläufe werden zwar immer besser digital erfasst und vorgehalten, liegen aber unstrukturiert vor.

Daher sind eine sinnvolle Aufbereitung, Verknüpfung und Visualisierung der Patientendaten und ein direkter Zugriff auf aktuelle Studiendaten oder Leitlinien für die klinische Entscheidungsfindung im Klinikalltag während der Patientenvorstellung nicht möglich.

Digitaler Zwilling soll optimale Patientenversorgung ermöglichen

Das Leitprojekt Med²-Icin verbindet diese Gesundheitsinformationen und gleicht sie mit anderen Parametern ab: Diese stammen aus Populationsstudien, es geht um Daten spezifischer Krankheitsbilder wie Diagnostik, Krankheitsverlauf, Medikation oder Therapien anderer Betroffener. So entsteht ein ganzheitliches, digitales Patientenmodell – eben ein digitaler Zwilling.

Digitalisierung in der Medizin: rasant oder ausgebremst?

Am Universitätsklinikum Frankfurt am Main ist das digitale Abbild schon im Einsatz. Hier wird es am Beispiel chronisch entzündlicher Darmerkrankungen (CED) evaluiert und implementiert. Dazu liegen Daten von mehr als 600 Betroffenen mit 170 verschiedenen Parametern vor.

Eine Zusammenarbeit wie die mit dem Universitätsklinikum Frankfurt am Main bietet für die Fraunhofer-Institute einen großen Vorteil: „Durch das Feedback von Ärztinnen und Ärzten können wir bereits jetzt gezielt auf die Wünsche und Fragestellungen derjenigen eingehen, die das System später im Einsatz haben werden“, erläutert Wesarg. Ein interdisziplinäres Zusammenspiel erfolge zudem unter den beteiligten Fraunhofer-Instituten. Sie schaffen durch ihre Spezialgebiete Voraussetzungen für die Entwicklung eines solchen digitalen Patientenmodells.

Tests im Krankenhaus laufen derzeit

Aktuelle Anwender in dieser Projektphase sind Mediziner im Krankenhaus, die Erkrankte mit komplexen Krankheitsverläufen behandeln. Im späteren Verlauf sind auch niedergelassene Fachärzte eingebunden. Aber auch Patienten sollen Zugänge erhalten. Gleiches gilt für Forschungsinstitute oder Krankenkassen. Dafür wollen die Fraunhofer-Forschenden die Lösung gemeinsam mit Life-Science-Unternehmen und Technologie-Providern in der Health IT vermarkten.

„Mit diesem Abbild einer Patientin oder eines Patienten lassen sich jedoch nicht nur enorme Verbesserungspotenziale für die Behandlung von Einzelpersonen erreichen“, so Wesarg. Auch ein besserer Einsatz gesamtgesellschaftlicher Gesundheitsausgaben sei so möglich.

Ein intelligenter Ressourceneinsatz ist besonders wegen des demografischen Wandels wichtig. Das Leitprojekt geht weit über bestehende Digitalisierungsprojekte wie zum Beispiel das der elektronischen Patientenakte oder Krankenhausinformationssysteme (KIS) hinaus, denn es greift auf einen Datenpool zu ähnlichen Fällen und einer Analyse der Daten zurück. Die Ergebnisse zeigt ein modulares Dashboard. Die Oberfläche ist so gestaltet, dass sie intuitiv zu bedienen und je nach Nutzendem individuell anpassbar ist. So ist zum Beispiel auch ein 3D-Modell des menschlichen Körpers mit seinem Organsystem integriert.

Digitaler Zwilling verspricht Vorteile – aber es gibt ungeklärte Rechtsfragen

Digitaler Zwilling bietet mehr Details als andere Modelle

Der Detaillierungsgrad der angezeigten Informationen ist beim Leitprojekt Med²-Icin höher, als 3D-Modelle es ermöglichen. Mit dem Dashboard erhält das medizinische Fachpersonal nun eine umfangreiche, datengestützte Entscheidungshilfe, um die beste Therapie einleiten zu können.

Das Leitprojekt Med²-Icin wird als generisches Modell entwickelt. Es kann für eine Vielzahl medizinischer Fragestellungen zu unterschiedlichsten Krankheitsbildern – wie die des Herzkreislaufsystems oder der Onkologie – herangezogen werden.

Digitaler Zwilling entspricht den DSGVO-Vorgaben

Die Entwickler berücksichtigen die Vorgaben der europäischen Datenschutzgrundverordnung. Alle Daten werden pseudonymisiert und lassen keine Rückschlüsse auf einzelne Personen zu.

Das Leitprojekt startete im Oktober 2018 und ist auf vier Jahre ausgelegt. Nach ersten erfolgreichen Tests stehen nun die Weiterentwicklung des digitalen Patientenmodells und die Suche nach IT-Partnern an, die die Lösung für Krankenhäuser implementieren können.

https://websites.fraunhofer.de/med2icin/

Künftig geht der Avatar zum Arzt


Das Projektkonsortium

Das Projektkonsortium besteht aus den folgenden sieben Fraunhofer-Instituten:

Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD:

  • Projektleitung
  • Schwerpunkte im Projekt: Kohortenanalyse, intelligente Bildauswertung, longitudinale Modellierung

Fraunhofer-Institut für Internationales Management und Wissensökonomie IMW

  • Schwerpunkte im Projekt: Gesundheitsökonomie, strategische Rahmenbedingungen, Marktanalyse und Verwertungsstrategie

Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS

  • Schwerpunkte im Projekt: Wissensgraphen und Ontologien, Wissensextraktion, longitudinale Modellierung

Fraunhofer-Institut für Digitale Medizin MEVIS

  • Schwerpunkt im Projekt: Digitales Patientenmodell, zeitliche Modellierung von Krankheitsverläufen, intelligente Datenbasierte Unterstützung von Diagnose- und Therapieentscheidungen

Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

  • Schwerpunkte im Projekt: Datenschutz & Datensouveränität, Erklärbarkeit von KI-Verfahren, UX-/IX-Design, leitlinienbasierte Entscheidungsunterstützung

Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

  • Schwerpunkte im Projekt: Analyseverfahren für die digitale Pathologie, Verfahren für die Auswertung von Biosignalen, Expertise bei der Erstellung von Kommunikationsprotokollen

Fraunhofer-Institut für Translationale Medizin und Pharmakologie ITMP

  • Schwerpunkte im Projekt: Medizinische Expertise zur Nutzbarmachung von Daten und Wissen

Über Entwicklungen in der Digitalisierung berichten wir auf unserer Themenseite

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