Digitalisierung der Medizin

Das Darmmikrobiom, also die Gesamtheit aller Bakterien im menschlichen Gastrointestinaltrakt , spielt eine zentrale Schlüsselrolle für die Wirksamkeit von Ernährung. Das Mikrobiom kann heute als Omik-Datentyp erfasst werden – ähnlich wie Genom-, Transkriptom-, Proteom- oder Metabolom-Daten. Diese Datensätze sind hochkomplex, enthalten oft tausende Variablen und lassen sich nur mit speziellen bioinformatischen Methoden auswerten. Um daraus belastbare Erkenntnisse zu gewinnen, sind präzise Daten- und Analysekompetenzen unverzichtbar. Erst durch solche Auswertungen wird es möglich, personalisierte Ernährungskonzepte zu entwickeln.

Über den Zusammenhang von Ernährung und Datenanalyse spricht Katja Weber in dieser Folge mit Dr. Mattea Müller vom Peter L. Reichertz Institut für Medizinische Informatik (PLRI) an der Medizinischen Hochschule Hannover. Neben ihrer Forschung an der Schnittstelle von Ernährungswissenschaft, Mikrobiomforschung und Bioinformatik stellt Mattea Müller auch das Schulungs- und Vernetzungsprogramm MINT Meets Medicine (M3) vor.

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Asthma bronchiale (BA) und chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) sind die häufigsten nicht-infektiösen Erkrankungen der Lunge mit erheblichen sozioökonomischen Auswirkungen. Die Hauptsymptome sind vielfältig und es gibt unterschiedliche individuelle Lebensstilfaktoren und auch äußere Faktoren, die den Krankheitsverlauf beeinflussen können. Hierzu gehören etwa sportliche Aktivität aber auch Schadstoffe oder Pollen in der Luft. Diese Einflussfaktoren sind zwar im Einzelnen sehr gut erforscht, aber für jedem Betroffenen sind die Krankheitsursachen, -verläufe und das Ansprechen auf Medikamente und Therapien teilweise sehr verschieden. Unterschiede gibt es zudem hinsichtlich der Wohn- und Lebenssituation wie auch dem eigenen Lebensstil der Patient:innen.

Um für die Patient:innen perspektivisch eine bessere und personalisierte medizinische Versorgung zu ermöglichen, soll im Projekt CALM-QE (COPD und Asthma: Longitudinale und sektorübergreifende Real World-Daten für Machine Learning-Anwendung zur Qualitätsverbesserung und Erkenntnisgewinnung) als Teil der Medizininformatik-Initiative ein besseres Verständnis der Zusammenhänge von Krankheitsbildern, Therapien und Einflussfaktoren erlangt werden. Hierzu werden verschiedene Daten verbunden, welche im nächsten Schritt gemeinsam ausgewertet werden sollen.

Welche spannenden Daten neben den klassischen Daten aus der ambulanten Gesundheitsversorgung noch dazu gehören, wie auf der Basis von Methoden der Künstlichen Intelligenz darauf aufbauend Vorhersagemodelle entwickelt werden und warum Teamarbeit hier so wichtig ist, darüber spricht Katja Weber in dieser Episode mit Frau Prof. Dr. Irina Lehmann.

Frau Lehmann ist Professorin für „Umweltepigenetik und Lungenforschung“ und leitet die Arbeitsgruppe Molekulare Epidemiologie am Berliner Institut für Gesundheitsforschung der Charité. Neben dem Teilprojekt 4 „Integration persönlicher Gesundheitsdaten mit Umweltdaten für die Sekundärprävention“ des Projektes CALM-QE leitet Frau Lehmann zudem die klinische Studie zum Projekt an der Charité in Berlin.

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In 21 Nachwuchsgruppen der Medizininformatik-Initiative forschen Wissenschaftler:innen zu unterschiedlichen Themen. Mit einigen Leiterinnen dieser Nachwuchsgruppen hat Katja Weber bereits in vorherigen Episoden gesprochen.

Welche konkreten Aktivitäten im Bereich der Vernetzung der Nachwuchsgruppen es gibt und worin der Benefit für die Mitarbeiter:innen liegt, darüber spricht Katja Weber in dieser Episode mit Dr. Brita Sedlmayr und Anne Seim vom Institut für Medizinische Informatik und Biometrie der TU Dresden.

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Frau Dr. Zaynab Hammoud leitete die Nachwuchsgruppe „Modular Knowledge- and Data-driven Molecular Tumor Board“ (MoMoTuBo) an der Uni Augsburg. Frau Luise Modersohn ist Leiterin der Nachwuchsgruppe „Klinische Textanalytik: Methoden für NLP an deutschen Texten“ (De.xt) am Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München.

Während sich die Nachwuchsgruppe von Zaynab Hammoud damit beschäftigt, die Prozesse eines Molekularen Tumorboards optimal durch Softwarelösungen zu unterstützen, forscht Luise Modersohn mit ihrer Gruppe zu Möglichkeiten, medizinische Texte, Dokumente und Befunde durch eine automatische maschinelle Verarbeitung natürlicher Sprache, auch Natural Language Processing (NLP) genannt, für den Computer „lesbar“ zu machen.

Neben den spannenden fachlichen Themen, die in ihren Nachwuchsgruppen beforscht werden, spricht Katja Weber in dieser Episode mit Zaynab Hammoud und Luise Modersohn auch darüber, warum sie sich als Leiterin einer Nachwuchsgruppe beworben haben, welche Aufgaben und Herausforderungen mit dieser Funktion verbunden sind und wie sie ihre Zukunft im Bereich der Medizininformatik sehen.

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Neurodegenerative Erkrankungen umfassen eine Gruppe von Krankheiten, die durch den allmählichen Verlust der Struktur oder Funktion von Nervenzellen im zentralen Nervensystem, charakterisiert sind. Dieser Verlust führt zu einer fortschreitenden Verschlechterung der neurologischen Funktionen, was eine Vielzahl von Symptomen und Funktionsstörungen, wie z. B. die Abnahme von kognitiven und motorischen Fähigkeiten, zur Folge hat. Zu den bekanntesten und häufigsten neurodegenerativen Erkrankungen gehören die Krankheiten Alzheimer und Parkinson.

Durch eine frühzeitige Erkennung und Behandlung einer neurodegenerativen Erkrankung kann deren Verlauf positiv beeinflusst und das Fortschreiten der Erkrankung verlangsamt werden. Wie eine solche Früherkennung durch den Einsatz neuer Technologien gelingen könnte, darüber spricht Katja Weber in dieser Folge mit Frau Dr. Lara Marie Reimer. Frau Reimer leitet seit Mai 2023 die Nachwuchsgruppe "Analyse mobiler Daten zur Verlaufsüberwachung neurodegenerativer Erkrankungen" (NDEMobil). Ziel der Nachwuchsgruppe ist es, zu erforschen, wie die Daten von mobilen Geräten wie Smartphones und -watches, für die Früherkennung und Verlaufsüberwachung neurodegenerativer Erkrankungen eingesetzt werden können. Sie hat an der TU München Wirtschaftsinformatik studiert.

In ihrer Promotion mit dem Thema „Physical Activity Recognation Using Mobile Devices“ hat sie erstmalig ihr Hobby „Medizin“ mit ihrem Beruf „Informatik“ verbinden können. In dieser Episode stellt Frau Reimer ihre aktuellen Forschungen vor, spricht über ihren eigenen Weg in die Forschung sowie über die Chancen und Herausforderungen, die sich an der Schnittstelle zwischen Medizin und Informatik ergeben.

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Die Kardiologie ist eine techniknahe Disziplin. Für die Diagnostik werden hier zahlreiche Werte gemessen und ausgewertet. Dazu gehören zum Beispiel Blutdruck, EKG, Sauerstoffsättigung und Blutfluss. Zur Messung kommen standardmäßig technische Systeme wie EKG-und Blutdruck-Messgeräte, Pulsoxymeter, Röntgen- und Sonografie-Geräte sowie nuklearmedizinische Systeme zum Einsatz. Neben der technischen Erfassung von verschiedenen medizinischen Daten ist aber auch das ärztliche Gespräch mit der zu behandelnden Person für die Diagnosestellung wichtig. Dabei geht es nicht nur um die Erfassung relevanter Daten, sondern auch um den Aufbau eines vertrauensvollen Verhältnisses zwischen Ärzt:in und Patient:in. Wie Digitalisierung auch hier sinnvoll eingesetzt werden kann, welche Rolle medizinische Daten für medizinische Leitlinien spielen und welche Vorteile die Digitalisierung der Medizin gerade für Frauen mit sich bringt, darüber spricht in dieser Episode Katja Weber mit Dr. Samira Soltani. Dr. Soltani ist Assistenzärztin in der Klinik für Kardiologie und Angiologie an der Medizinischen Hochschule Hannover und befindet sich dort in der Weiterbildung zur Fachärztin für Kardiologie. In ihrer Rolle als Ärztin in der Studienambulanz kam sie bereits Anfang der 2020er Jahre mit dem HiGHmed Use Case Kardiologie (Podcastepisode dazu https://digitalisierungdermedizin.de/2020/05/27/medizinische-daten-fuer-ein-besseres-leben-mit-herzinsuffizienz-der-use-case-kardiologie/) in Kontakt und hat damit die strukturierte Erfassung und Speicherung von Behandlungsdaten für die Patient:innenversorgung und klinische Forschung kennengelernt.

Wie digitale, medizinische Daten in den Medizinischen Datenintegrationszentren – auch standortübergreifend – zusammengefasst und ausgewertet werden können, darüber wurde bereits in verschiedenen vorherigen Podcastepisoden gesprochen.

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In der Hoffnung und mit dem Vertrauen auf eine Verbesserung oder Instandhaltung ihrer Gesundheit bzw. der Reduzierung ihrer Beschwerden nehmen Patient:innen eine Vielzahl medizinischer Behandlungen in Anspruch. Für die Bewertung des Erfolges der Behandlung werden jedoch häufig nur klassische, klinische Parameter sowie die objektive, professionelle Einschätzung der Behandelnden begutachtet. Ob eine Behandlung aus Patient:innenperspektive in Bezug auf die eigene gesundheitsbezogene Lebensqualität erfolgreich war, wird in der Regel nicht strukturiert erfasst, obwohl dies als Behandlungsziel fast unumstritten ist. Niemand kann den Gesundheitszustand bzw. die gesundheitsbezogene Lebensqualität besser beurteilen, als die betroffene Patientin/ der betroffene Patient selbst. Im Rahmen einer immer stärker patientenorientierten, individualisierten Gesundheitsversorgung gewinnen die Daten, die eine Messung der Gesundheit aus der Perspektive der Patient:innen ermöglichen, immer mehr an Bedeutung. Sie umfassen die Gesamtheit aller Informationen, die Patient:innen selber über ihre eigene Gesundheit angeben und werden direkt von den Patient:innen berichtet, beispielsweise mittels Fragebögen, Tagebüchern oder im Rahmen von Interviews. Hier werden unterschiedliche Bereiche wie körperliche Funktionsfähigkeit, Schmerz, Ängste, Depressivität, Schlaf sowie Fähigkeit an sozialen Aktivitäten teilzunehmen, abgefragt, um ein Bild von der subjektiven gesundheitlichen Verfassung der Patient:innen zu erhalten.

In dieser Episode spricht Katja Weber mit Frau PD Dr. Sandra Nolte und Frau Dr. Alizé Rogge von der Charité in Berlin über die Ziele, den aktuellen Stand und die Potentiale des Einsatzes von patient:innen-berichteten Gesundheitsmerkmalen in der Gesundheitsversorgung, aber auch darüber, welche Herausforderungen bei der Entwicklung und Umsetzung robuster, valider Messinstrumente zu meistern sind.

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Prof. Dr. Helena Zacharias leitet am Peter L. Reichertz Institut für Medizinische Informatik der TU Braunschweig und der Medizinischen Hochschule Hannover den Bereich „Klinische Datenwissenschaften“. Sie koordiniert den vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten e:Med-Nachwuchsforschungsverbund CKDNapp, der eine Software zur klinischen Entscheidungsunterstützung entwickelt, die praktizierende Nephrolog:innen bei der personalisierten Versorgung chronisch nierenkranker Patient:innen unterstützt.

Prof. Dr. Dr. Sabine Salloch leitet das Institut für Ethik, Geschichte und Philosophie der Medizin der Medizinischen Hochschule Hannover. Ein Forschungsschwerpunkt von ihr sind die ethischen Implikationen der Digitalisierung in der Medizin. Gemeinsam mit anderen Verbundpartner:innen forscht sie in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördertem Projekt DESIREE (DEcision Support In Routine and Emergency HEalth Care: Ethical and Social Implications) zu ethischen Fragestellungen bei der KI-basierten Entscheidungsunterstützung in der Routine- und Notfallversorgung.

Die beiden Frauen betrachten den Bereich der KI aus unterschiedlichen Blickwinkeln. Während Prof. Helena Zacharias als Datenwissenschaftlerin die Möglichkeiten des Einsatzes von KI für das bessere Verständnis von biomedizinischen Prozessen untersucht, setzt sich Frau Prof. Salloch mit den ethischen und sozialen Aspekten auseinander, die der Einsatz von KI in der Medizin mit sich bringt. Beide forschen und lehren an der MHH.

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Mit modernen Hochdurchsatztechnologien können komplexe molekulare Daten erfasst werden. Damit stehen Informationen zu den Molekülen eines individuellen Organismus zur Verfügung. Die molekularen Daten haben das Potential, die medizinische Diagnostik und Therapie spezifischer auf die persönlichen Merkmale eines Individuums und dessen Erkrankung auszurichten. So ist eine personalisierte Medizin möglich. Gerade im Bereich der Krebshandlung entstehen hierdurch vielfältige neue Therapiemöglichkeiten.

Doch damit diese Daten einen Mehrwert bringen und zur Wissensgenerierung herangezogen werden können, müssen sie für Kliniker:innen geeignet aufbereitet und dargestellt werden. Hier setzt die Arbeit von Frau Prof. Dr. Dr. Melanie Börries und ihrer Arbeitsgruppe an.

Melanie Börries ist Professorin für Medizinische Bioinformatik und Direktorin des Instituts für Medizinische Bioinformatik und Systemmedizin am Uniklinikum Freiburg. Zudem ist sie Sprecherin des Freiburger Molekularen Tumorboards.

In dieser Episode spricht Katja Weber mit ihr darüber was molekulare Daten sind und wie diese zur Diagnostik und Therapie nutzbar gemacht werden können. Dabei geht es auch um die interdisziplinäre Zusammenarbeit bei der Krebstherapie und welche wichtige Rolle die Nachwuchsförderung in diesem Bereich spielt.

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Die Medizininformatik-Initiative hat sich die Verbesserung der Gesundheitsversor-gung und der medizinischen Forschung in Deutschland zum Ziel gesetzt. Hierzu entstehen an den Universitätskliniken spezielle Datenintegrationszentren (DIZen). In diesen fließen Daten aus Forschung und Gesundheitsversorgung zusammen, um sie für die weitere Nutzung, z.B. für die Analyse von Krankheitsverläufen und Therapiemöglichkeiten, aufzubereiten und verfügbar zu machen. Doch ein großer Teil von Behandlungsdaten entsteht außerhalb der Universitätskliniken.

Gefördert werden die Digitalen FortschrittsHubs Gesundheit - wie auch die Medizininformatik-Initiative - durch das Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung.

Über die Relevanz sowie die Inhalte und Ziele der zwei FortschrittHubs MiHUBx und CAEHR spricht Katja Weber in dieser Episode mit Dr. Franziska Bathelt und Marina Kückmann.

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