Digitale Patientenmodelle für die Intensivmedizin

Wissenschaftler der Universität Bonn, des Universitätsklinikums Bonn, der Bergakademie Freiberg und der Technischen Universität Berlin arbeiten im Verbundvorhaben „Individualisierte Patientenmodelle in der Intensivmedizin“ (IPI) daran, mathematische Modelle („digitale Zwillinge“) von Patienten zu erstellen. Diese sollen die anfallenden Daten aus den permanenten Messungen auf Intensivstationen nutzen und Medizinern dabei helfen, kritische Veränderungen früher zu erkennen, physiologische Werte besser einschätzen zu können oder auch die Wirkung bestimmter Therapien genauer vorherzusagen.

Dass die Intensivmedizin für die Forschung besonders interessant ist, erklärt der Koordinator des IPI-Verbundes Prof. Jochen Garcke, Institut für Numerische Simulation der Universität Bonn und Mitglied im Transdisziplinären Forschungsbereich (TRA) Modelling der Universität Bonn. „Hier treffen komplexe Krankheitsverläufe auf eine sehr hohe Datendichte. Das ist ein ideales Umfeld, um zu untersuchen, was moderne mathematische Analyseverfahren heute leisten können.“

Allerdings reiche es für eine sichere Entscheidungsunterstützung nicht, „irgendeinen digitalen Zwilling zu entwickeln. Stattdessen müssen wir sicherstellen, dass ein solches Modell nicht nur Vorhersagen liefert, sondern auch zeigt, wie verlässlich diese Aussagen sind und wo ihre Grenzen liegen“, so Prof. Dr. Sven Zenker, Ärztlicher Leiter der Stabsstelle Medizinisch-Wissenschaftliche Technologieentwicklung und -koordination am UKB sowie Leiter der Arbeitsgruppe Angewandte Mathematische Physiologie in der Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und Operative Intensivmedizin

Weil medizinische Messwerte schwanken oder Daten unvollständig sein können, ist daher ein Projektschwerpunkt, diese Unsicherheiten zuverlässig zu berechnen und sichtbar zu machen. Denn für den Einsatz in der Patientenversorgung sei entscheidend, dass ein digitales Modell nicht nur Vorhersagen mache, sondern auch deren Verlässlichkeit einschätze. Die ersten Arbeiten im IPI-Projekt konzentrieren sich auf patientenindividuelle Modelle für das Herz-Kreislauf-System.

Das Vorhaben wird im Programm „Mathematik für Innovationen“ des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) mit insgesamt ca. 1,1 Mio. Euro.