Personalisierte Medizin: Therapien am Computer testen

15. Juli 2014
Die digitale Revolution
Innovations-Presseveranstaltung
Personalisierte Medizin: Therapien am Computer testen
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Personalisierte medizinische Behandlungen profitieren von immer besseren Methoden der Datenanalyse. Aus einer riesigen Datenmenge von medizinischen Scans, beispielsweise von Magnetresonanztomographie oder Computertomographie, extrahieren die Siemens-Forscher in
Princeton und Erlangen mithilfe von Datenanalysemethoden mathematische Modelle von Organen. Besonders gut darstellbar ist heute bereits das Herz, das als 3D-Modell aus einer Unzahl von
Datensätzen mathematisch errechnet wurde, also einem „Durchschnitt-Herzen“ entspricht.
Jetzt ist es den Forschern gelungen, mithilfe spezieller Software dieses „Durchschnitts-Herz“ mit
den individuellen Daten eines Patienten zu fusionieren, und so das Modell an die spezifischen Eigenheiten des Patienten anpassen. Dazu gehören nicht nur die anatomischen Abmessungen,
sondern auch der Verlauf der Muskelfasern entlang derer sich die elektrischen Impulse ausbreiten
und so die Kontraktionen des Herzens anregen.
Personalisierte Modelle von Organen liefern physiologische Informationen, die es ermöglichen,
Krankheiten besser zu verstehen, Therapien zu optimieren und Vorhersagen über die Erfolge zu
treffen. So wie Ingenieure seit langem numerische Methoden verwenden, um Brücken und Flugzeuge zu konstruieren und ihre Funktionalität zu simulieren, so können die Forscher jetzt beginnen, Therapien am Computer auszuprobieren. Dies ist umso erfolgsversprechender, als dass die
physiologischen Eigenschaften von Patient zu Patient beträchtlich variieren.
Dies zeigt sich beispielsweise bei der Therapie von Herzinsuffizienz, an der in Deutschland rund
1,8 Millionen Menschen leiden. Eine häufig eingesetzte Therapiemethode ist die eines modernen
Herzschrittmachers, dessen zwei Elektroden an die Innen- und an die Außenwand der Herzkammern angebracht werden und deren elektrischen Impulse die Herzmuskelkontraktionen
resynchronisieren. Bei rund 70 Prozent der Patienten schlägt diese Therapie an. Bei den verbleibenden 30 Prozent kann die Therapie sogar zu Verschlechterungen führen. Mit der neuen Technologie von Siemens können die Mediziner in wenigen Minuten am Computer testen, wie der Patient auf den Herzschrittmacher reagieren wird. Dazu bringen sie virtuell die Elektroden am personalisierten Herzmodell an und aktivieren die elektrischen Impulse. Da die Software alle Daten
des Patientenherzens kennt, kann sie simulieren, welche Wirkung der Herzschrittmacher hat und
zeigt dies mit einer Darstellung wie beim EKG an. Verschlechtern sich die Werte, müssen die Mediziner überlegen, welche anderen Therapieformen infrage kommen.
Diese Methode der Herz-Resynchronisation (Cardiac resynchronization therapy, CRT) wird gerade
in einem Versuch mit Partnerkliniken getestet.
Siemens ist derzeit das einzige Unternehmen, das mithilfe von Datenanalyse über die reine Darstellung des Herzens hinausgeht: Indem das Herzmodell personalisiert wird, können die Mediziner auch testen, wie sich Therapien bei einem Patienten auswirken. Therapieformen, die wenig
Erfolg versprechen, können so ausgeschlossen und erhebliche Kosten gespart werden.