ARDS: Konsequenzen konsequenzlos testen

Akutes Lungenversagen (ARDS) entsteht durch eine lebensbedrohliche Schädigung der Lunge und erfordert stets eine intensivmedizinische Behandlung durch künstliche Beatmung. Aber nicht jede Lunge ist gleich. Um eine individuelle, genau auf Volumen und Beschaffenheit der jeweiligen Lunge angepasste Therapie zu gewährleisten, setzt die Firma Ebenbuild auf Digitale Zwillinge.

Herr Dr. Müller, wie werden Patienten bei akutem Lungenversagen herkömmlicherweise behandelt und wo sehen Sie Verbesserungsbedarf?

Dr. Kei Müller: Es existiert eine große Bandbreite an Behandlungsoptionen und -varianten. Das fängt bei scheinbar einfachen Dingen wie der Lagerung des Patienten an. Man kann ihn entweder auf den Rücken oder auf den Bauch legen. Gleichzeitig wird pharmakologisch versucht, akute Entzündungen durch abgestimmte Antibiose einzudämmen. Der Kern der Behandlung liegt allerdings in der künstlichen Beatmung. Mithilfe eines Beatmungsgerätes wird sichergestellt, dass der Gasaustausch in der Lunge des Patienten ausreichend ist, da bei ARDS genau dieser Austausch nicht mehr durch den Körper selbst gewährleistet werden kann. Anders gesagt: Der Patient ist nicht in der Lage, eigenständig zu atmen.

Die schwierigste Aufgabe der behandelnden Ärzte besteht nun darin, den Patienten möglichst schonend zu beatmen. Durch eine nicht auf den Patienten angepasste Beatmung wird die Lunge überstrapaziert. Das passiert beispielsweise, wenn zu viel Druck auf die Lunge ausgeübt wird. In dem Fall kann es zu bleibenden Schäden kommen. Das große Problem dabei ist, dass man gegenwärtig nicht genau sagen kann, ob eine Beatmung der Lunge schadet oder nicht. Es fehlt ein valides Messverfahren. Selbstverständlich existieren Statistiken und es ist möglich, eine ungefähre Schätzung darüber abzugeben, wie ein Patient zu beatmen ist. Aber diese Voraussagen bleiben vage und es ist nicht möglich, individuelle Voraussagen zu treffen. Die Beatmung, eine im Grunde lebenserhaltende Maßnahme, birgt demnach bislang immer ein Risiko für den Patienten. Ich muss beatmen, es ist aber möglich, dass ich dadurch mehr schade als nutze. An diesem Punkt kommt der digitale Zwilling ins Spiel.

Was genau versteht man unter einem digitalen Zwilling?

Müller: Wir verstehen darunter ein sehr akkurates Abbild eines realen Gegenstandes am Computer. In unserem Fall ist dieser reale Gegenstand die menschliche Lunge, von der wir eine physiologisch korrekte Kopie in digitaler Form erstellen. Wichtig ist, dass „Abbild“ in diesem Fall nicht nur ein einfaches Bild der Lunge meint, sondern es imitiert darüber hinaus auch die Funktionen des Organs. Wir sind also in der Lage, die individuelle Lunge eines ganz bestimmten Patienten am Computer abzubilden.

Wie kann durch diese Technologie die Behandlung von ARDS verbessert werden?

Müller: Wir berühren hier das von mir soeben angesprochene und grundsätzliche Problem der Behandlung: die individuelle und schonende Beatmung. Der digitale Zwilling liefert dem behandelnden Arzt eben jene Informationen, die ihm fehlen. Der Zwilling zeigt ihm alles über Volumen und Beschaffenheit der jeweiligen Lunge. So kann er eine bessere Behandlungsentscheidung treffen.

Wo wird Ihre Technik bislang angewandt, beziehungsweise welche Anwendungsbereiche erhoffen Sie sich für die Zukunft?

Müller: Hauptsächlich wird unser digitaler Zwilling bisher von Medizintechnikherstellern angefragt, die selbst im Kontext der Beatmung tätig sind. Unser Plan ist es, nun die Weichen zu stellen, um die Technik als festen Bestandteil des klinischen Alltags zu etablieren. Wir erhoffen uns dadurch einen echten Mehrwert für die Intensivmedizin.

Was erhoffen Sie sich über die Beatmung hinaus und ganz allgemein von dieser Technik für das Gesundheitswesen?

Müller: Das Stichwort lautet: Präzisionsmedizin. Der digitale Zwilling ermöglicht uns, Dinge an ihm zu testen, ohne den Patienten einem Risiko auszusetzen. Im klinischen Alltag ist es in der Regel nicht möglich, auszuprobieren oder etwaige Entscheidungen wieder rückgängig zu machen. Und die Folgen einer Fehlentscheidung können in diesem Bereich mitunter schwerwiegend sein. Der digitale Zwilling hingegen bietet Ärzten die Möglichkeit, Konsequenzen konsequenzlos zu testen und zu erkunden. Man kann etwas ausprobieren und dann sagen: Na, das war nichts, das probieren wir noch einmal. 

Der digitale Zwilling ist prädestiniert für die Herzchirurgie. Am digitalen Zwilling können Eingriffe als virtueller Trockenversuch erprobt werden. Sie bieten also eine echte Alternative zur sonst gängigen in-vivo-Messung am Herzen. In den USA beispielsweise ist diese Herangehensweise schon relativ weit verbreitet. Nach der Analyse am digitalen Zwilling kann man dann sagen, ob eine Operation sinnvoll ist. Neben dem Sicherheitsaspekt ist diese Herangehensweise zudem weit weniger kosten- und personalintensiv als eine in-vivo-Untersuchung.

Auch in der Prävention ist ein Einsatz von digitalen Zwillingen denkbar. So könnte man beispielsweise voraussehen, wie sich eine Person gesundheitlich in den nächsten 20 Jahren entwickeln wird und dementsprechend handeln.

Sie sind in diesem Jahr als Aussteller auf der MEDICA und sprechen auf dem MEDICA CONNECTED HEALTH FORUM. Was bedeutet für Sie als Start-up die Teilnahme?

Müller: Für uns ist die MEDICA eine wunderbare Möglichkeit, uns zu präsentieren und den Leuten unsere Idee einer softwaregestützten Präzisionsmedizin bewusst zu machen. Wir, beziehungsweise unsere Software, können allein noch nicht viel ausrichten. Wir brauchen den Menschen, das heißt den Arzt, genauso wie die notwendige Hardware. Das Forum, das die MEDICA bietet, wollen wir nutzen, um mit verschiedenen Herstellern entlang der klinischen Prozesskette in Kontakt zu treten, beispielsweise von Beatmungsgeräten oder Unternehmen, die in der Bildgebung tätig sind. Hier sehen wir gemeinsame Interessen und können uns sehr gut Synergien vorstellen.