KI im Gesundheitswesen sollte klein denken

Sechs Minuten nach Beginn der Mondmission von Apollo 13 explodierte 1970 der Sauerstofftank. Das Ereignis veranlasste die NASA, einen neuen Ansatz zur Vorhersage möglicher Ausfälle ihres Raumfahrzeugs zu entwickeln. Der Ansatz stützte sich auf kontinuierliche Sensordaten, die dann in tiefgreifende digitale Simulationen eingespeist wurden, wodurch viel gründlichere Tests komplexer Raumfahrtsysteme möglich wurden. Es war der allererste Einsatz der „Digital Twin“-Technologie.

Heute, Digitale Zwillingssysteme werden branchenübergreifend eingesetzt um den Betrieb zu verbessern und jede Änderung in einem System genau zu simulieren. Technologieunternehmen wie Apple und Tesla verwenden digitale Zwillinge, um die Produktleistung vor Ort zu überwachen und festzustellen, ob bestimmte Systemkomponenten gewartet werden müssen oder nicht.

Digitale Zwillinge werden auch im Gesundheitswesen eingesetzt, allerdings hauptsächlich in der Arzneimittelforschung und -entwicklung. Ihr größtes Potenzial liegt jedoch im Management chronischer Krankheiten. Durch die Verbindung von maschinellem Lernen und IoT-Technologie mit digitaler Zwillings-KI hat ein Ansatz, der aus der Weltraumforschung stammt, das Potenzial, die Gesundheitsversorgung wirklich individualisiert zu gestalten.

Die Digitalisierung der traditionellen Pflege ist gescheitert

Die moderne Medizin hat im letzten Jahrzehnt schrittweise Fortschritte in Richtung personalisierter Versorgung gemacht, indem sie den Patienten eine Stimme bei Entscheidungsprozessen gab, und in Richtung Präzisionsmedizin durch Fortschritte in der Genomforschung. Beides hat dazu beigetragen, die Versorgung auf den Einzelnen zuzuschneiden, aber größtenteils verfolgt unser Gesundheitssystem einen „Großgruppen“-Ansatz bei der Versorgung.

Dies zeigt sich in der Art und Weise, wie wir mit chronischen Krankheiten umgehen. Jeder der 133 Millionen Amerikaner, die derzeit mit einer oder mehreren chronischen Krankheiten leben, wird auf einen geplanten Behandlungsplan festgelegt – ein Behandlungsplan, eine Modediät, oft eine Reihe von Medikamenten – und seine Verbesserung wird im Vergleich zu Tausenden anderer Menschen gemessen, die dieselbe Krankheit haben.

Dieser Ansatz hat nicht funktioniert. Bekanntlich US-Ausgaben Die Zahl der Patienten mit Diabetes, Herzkrankheiten und Krebs steigt weiter an, und die Auswirkungen der Technologie auf die Ergebnisse und Kosten sind bisher begrenzt. Bei der digitalen Behandlung von Diabetes, Gewichtsverlust und anderen Erkrankungen spielt dieser Einfluss keine Rolle.

Im März veröffentlichte ein Bericht von Peterson Health Technology Institut unterstrich diesen Mangel an nachhaltigen Ergebnissen. Der Bericht stellte fest, dass alle bewerteten Lösungen im Laufe der Zeit schlechte Ergebnisse und Engagements zeigten. Infolgedessen sind Gewichtsverlust, A1C-Reduktion, Medikamentenentzug, Diabetesumkehr sowie die gesundheitlichen, wohltuenden und wirtschaftlichen Vorteile dieser Lösungen sowohl begrenzt als auch nicht nachhaltig.

Das liegt daran, dass die meisten Lösungen lediglich eine ineffektive Vorlage für die Pflege digitalisieren. Sie berücksichtigen keine individuellen Unterschiede. Jeder Mensch bringt seine eigenen kulturellen, biologischen, ernährungsbedingten, verhaltensbedingten und umweltbedingten Faktoren mit, die seine Gesundheit auf einer sehr individuellen Ebene beeinflussen.

Übergang von der „personalisierten“ Pflege zur individualisierten Pflege

Die digitale Zwillings-KI verspricht eine Abkehr von der Schablone. Kern der Technologie ist das Konzept, dass jeder Mensch ein N von eins ist. Der digitale Zwilling eines Menschen wird durch eine kontinuierliche Messung seiner individuellen klinischen und verhaltensbezogenen Variablen informiert und verwendet diese Daten, um die Pflegeanleitung auf die beste und gesündeste Version dieses Menschen auszurichten.

Die Stärke der digitalen Zwillingstechnologie liegt in ihrer Aufmerksamkeit für die kleinen Dinge – die Dinge, die wir essen und tun – und wie sie sich auf unser gegenwärtiges und zukünftiges Ich auswirken. In der Praxis können digitale Zwillinge genau vorhersagen, welche Auswirkungen ein Steak-Dinner auf die Stoffwechsel- oder Herz-Kreislauf-Gesundheit einer bestimmten Person haben wird. Sofern die Auswirkungen negativ sein könnten, können digitale Zwillinge Möglichkeiten zur Abmilderung der Folgen bieten. Sie könnten einen 10-minütigen Spaziergang oder ein alternatives Dessert vorschlagen. Statt Eiscreme gibt es vielleicht Bananen-Nuss-Brot mit griechischem Joghurt und frischen Beeren oder einfach eine andere Reihenfolge.

Auf diese Weise kann die digitale Zwillings-KI einer Person zeigen, was sie erwartet, wenn sie auf ihrem aktuellen Kurs bleibt, und welche großen Veränderungen sich ergeben können, wenn sie im Laufe der Zeit kleine Anpassungen vornimmt. Behalten Sie Ihre aktuelle Routine bei, und Sie werden in der Lage sein, die Einnahme von Metformin in drei Wochen abzubrechen. Wenn Sie in alte Gewohnheiten zurückfallen, können Sie damit rechnen, dass Sie Nachschub bekommen.

Es handelt sich um eine leistungsfähige Technologie, und obwohl ihre Auswirkungen auf das Gesundheitswesen weitgehend nur in Akademie, beginnt es, seine Rolle in kommerziellen Anwendungsfällen zu finden. Im Jahr 2014 starteten Dassault Systemes und die FDA SIMULIA Lebendes Herz, ein Projekt, das mit Geräteherstellern zusammenarbeitet, um Herzgeräte schneller zu entwickeln und zu verfeinern. Zu Beginn der Pandemie war OnScales Projekt BreathEasy entwickelte einen digitalen Zwilling der Lunge von COVID-19-Patienten, um den Einsatz der Beatmungsressourcen zu verbessern und zu optimieren.

Darüber hinaus nutzen medizinische Forscher digitale Zwillingskrankheitsmodelle, um die Wirksamkeit pharmazeutischer Interventionen auf der Grundlage komplexer, äußerst individueller biologischer Prozesse vorherzusagen. Takeda Pharmaceuticals hat die Technologie angenommen, um pharmazeutische Prozesse zu verkürzen und realistische Input-Output-Vorhersagen für biochemische Reaktionen zu treffen. In jüngerer Zeit nutzten Forscher die digitale Zwillingstechnologie, um Therapieergebnisse simulieren und bestimmen Sie die beste Behandlung für Oropharynxkarzinome je nach Einzelfall.

Die Behandlung chronischer Krankheiten ist die nächste Herausforderung

A Kürzlich in Nature erschienener Artikel behauptet, dass digitale Zwillinge „bereit sind, einen wesentlichen Beitrag“ zur Krebsbehandlung zu leisten, insbesondere bei der Überwachung des Krankheitsverlaufs und der Bewertung der Behandlungsreaktionen, die bekanntermaßen von Person zu Person unterschiedlich sind. Im selben Artikel werden digitale Herzzwillinge analysiert, die mit Bildgebungs-, EHR-, genetischen und kontinuierlichen tragbaren Daten gespeist werden, und ihr Potenzial, akute Herzereignisse vorherzusagen.

Diese Fortschritte werden zu lebensverändernden Gesundheitstechnologien führen. Ihre Stärke liegt in einem Konzept, das für ihren Zweck von zentraler Bedeutung ist: Nichts Komplexes ist statisch.

Dies gilt insbesondere für unsere biologischen Systeme. Ein digitaler Zwilling benötigt Tausende von Datenpunkten pro Tag und pro Individuum, um das Zusammenspiel zwischen Biologie, Kultur, Lebensstil, Vorlieben und Gesundheit eines Individuums wirklich zu verstehen. Einige dieser Daten werden bereits von Wearables und mobilen Apps erfasst, aber ohne ein Modell, das diese Daten in den Kontext des Individuums und seiner Pflegereise stellt, ist es orientierungslos.

In der Welt des Managements chronischer Krankheiten können kleine Dinge sehr schnell zu großen, lebensbedrohlichen Dingen werden. Und während die digitale Gesundheit mit Begriffen wie „Personalisierung“ die Hoffnungen der Patienten geweckt hat, haben die den Menschen angebotenen Tools und Ansätze ihre individuellen Bedürfnisse und Vorlieben nicht berücksichtigt.

Die digitale Zwillings-KI wird diesen Ansatz auf den Kopf stellen, indem sie uns hilft, unsere Gesundheit auf einer zutiefst personalisierten Ebene besser zu verstehen und zu verbessern. Es ist eine Technologie, die das Versprechen einer individualisierten Pflege erfüllen wird.