Dresdner MS-Zentrum will “Digitalen Zwilling” erschaffen

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 neuen Projekt aus. Aufbauend auf zahlreichen 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.

Das MS-Zentrum sammelt seit rund 20 Jahren kontinuierlich Patientendaten und wertet sie aus. Auf dieser Grundlage sollen MS-Patienten künftig von den Konzepten der digitalen Neurologie profitieren.

„Mit der Zustimmung unserer Patientinnen und Patienten haben wir in den letzten 20 Jahren einen enormen Datenschatz aufgebaut, der weiterhin stark wächst“, beschreibt Prof. Ralf Ziemssen die gute Ausgangslage für das neu gestartete Projekt des ‚Digitalen MS-Zwillings‘. 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 Patienten 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.

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 Ziemssen. „‘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“, so Ziemssen weiter. Weitere erwartbare Effekte seien das bessere Vorbeugen des Fortschreitens der Krankheit sowie eine Kostenreduktion in der Krankenversorgung.

Originalpublikationen:
Voigt I et al. Digital Twins for Multiple Sclerosis. Front Immunol 2021;12:1556.
Trentzsch K et al. The Dresden Protocol for Multidimensional Walking Assessment (DMWA) in Clinical Practice. Front Neurosci 2020;14:582046.