Technische Universität Dresden
Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus an der TU Dresden – Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden – Institut für Medizinische Informatik und Biometrie – Herzzentrum Dresden Universitätsklinik
Projektpartner im Konsortium MIRACUM
Krankheiten genauer verstehen und Heilungschancen der Patientinnen und Patienten verbessern – dafür vernetzt die Medizininformatik-Initiative Daten aus dem medizinischen Alltag, der klinischen Forschung und der Grundlagenforschung.
Der Standort Dresden beteiligt sich – zusammen mit anderen Partnern der Medizininformatik-Initiative – an vielfältigen Anwendungsfällen, die den Mehrwert von IT-Lösungen und Datenanalysen für eine bessere Versorgung aufzeigen:
- Krebsmedizin: Je mehr Ärztinnen und Ärzte über die spezielle Krebserkrankung jedes einzelnen Betroffenen wissen, desto besser und zielgerichteter können sie über die bestmögliche personalisierte Therapiemöglichkeit entscheiden. Um möglichst viele Informationen zu sammeln, sollen klinische und biomedizinische Daten – z.B. zu genetischen Veränderungen in Tumoren – an möglichst vielen Standorten übergreifend analysiert werden können.
- Kardiologie: Moderne IT-Verfahren vereinen erstmals komplexe Biosignale (z.B. EKG-Daten) mit vielfältigen klinischen Informationen (z.B. Blutdruckwerten, Medikationen) zu einem Datenschatz. Dessen Analyse soll Ärztinnen und Ärzten helfen, Risiken für Herzkreislauf-Erkrankungen präziser zu erkennen und die personalisierte Versorgung zu stärken.
- Infektionskontrolle: Patientinnen und Patienten sollen im Krankenhaus besser vor bakteriellen Infektionen des Blutes geschützt werden. Ein automatisiertes Datenanalysesystem soll helfen, persönliche Risiken einzelner Patientinnen und Patienten für eine Infektion einzuschätzen. Es entlastet das medizinische Personal und hilft ihm – falls nötig – vorbeugende Schutzmaßnahmen rechtzeitig einzuleiten.
- Arzneimitteltherapiesicherheit: Innovative IT-Lösungen tragen dazu bei, die Arzneimittelsicherheit und Arzneimitteltherapien zu optimieren. Stationsapotheken können so riskante Wirkstoffkombinationen frühzeitig erkennen und Betroffene besser vor unerwünschten Nebenwirkungen geschützt werden.
Zudem haben die Dresdener Expertinnen und Experten folgende bereits abgeschlossene Projekte unterstützt:
- Klinische Studien: Damit der medizinische Fortschritt schneller bei den Menschen ankommt, sollen klinische Studien effizienter werden. Sie müssen wissenschaftlich belegen, dass neue Wirkstoffe oder Verfahren verträglich und wirksam sind, bevor sie Teil des medizinischen Alltags werden. IT-Lösungen helfen – unter strenger Beachtung des Datenschutzes – die Daten von Patientinnen und Patienten zu analysieren. Geeignete Personen können so schneller gefunden und zur Studienteilnahme eingeladen werden.
- Seltene Erkrankungen: Vereinheitlichte Fall-Dokumentationen und maßgeschneiderte IT-Lösungen unterstützen Behandelnde und Forschende dabei, Seltene Erkrankungen genauer zu verstehen und die medizinische Versorgung der Betroffenen zu verbessern.
- Daten zu Bioproben: Die Vernetzung von Biobanken und Datenintegrationszentren vergrößert die Basis der datenbasierten Gesundheitsforschung. Das hilft Forschenden, Krankheiten und ihre Varianten präziser zu erkennen und Therapien zu optimieren.
Universitätsklinikum Carl Gustav Carus
Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus
Institut für Medizinische Informatik und Biometrie, TU Dresden
Daten zu Bioproben
Biobanken sind ein wichtiges medizinisches Archiv – und ein wertvoller Datenfundus für die Forschung. Das Universitätsklinikum C.G. Dresden, die Medizinischen Fakultät der TU Dresden und das Deutschen Krebsforschungszentrum haben die BioBank Dresden (BBD) gemeinsam aufgebaut. Sie lagert mithilfe vollautomatisierter Robotik-Systeme unterschiedlichste Proben aus der klinischen Routineversorgung und aus medizinischen Studien – standardisiert und qualitätsgesichert in Stickstoffsystemen bei -196 °C. Die BBD unterstützt damit u.a. Arbeitsgruppen aus der Krebsforschung, und das auf nationaler und internationaler Ebene. Besondere Expertisen der BBD sind die vollautomatisierte Isolation von Zellen aus Blut und die Analyse von Bioproben per Kernspinresonanz (NMR). Letztere ermöglicht es Forschenden, den Stoffwechsel einer Zelle oder eines Gewebes genau zu untersuchen. So können sie z.B. Krankheiten besser verstehen. Die BioBank Dresden ist Partner der German Biobank Alliance (GBA).
Die Verknüpfung solcher Daten mit anderen klinischen Informationen aus dem Dresdener Datenintegrationszentrum soll Forschenden künftig helfen, neue Erkenntnisse zu gewinnen, Diagnosen präziser und Therapien besser zu machen. Die Nutzung all dieser Proben und Daten setzt stets das Einverständnis der Patientinnen und Patienten voraus. Zudem müssen die Forschungsprojekte alle ethischen und datenschutzrechtlichen Vorgaben erfüllen.
Seltene Erkrankungen
Mit maßgeschneiderten IT-Lösungen hat dieser Anwendungsfall dazu beigetragen, neue Ansatzpunkte für die Erforschung Seltener Erkrankungen aufzuspüren und die Versorgung der Betroffenen zu verbessern. Das UniversitätsCentrum für Seltene Erkrankungen (USE) des Universitätsklinikums Dresden brachte in dieses Projekt umfassende medizinische Expertise ein. Die Fachzentren des USE erforschen Seltene Erkrankungen des Immunsystems, des Nervensystems, des Stoffwechsels sowie seltene Krankheitsbilder im Bereich der Onkologie und Hämatologie. Der Standort Dresden ist Mitglied in den Europäischen Referenznetzwerken zu seltenen hämatologischen Erkrankungen.
Im Rahmen der Medizininformatik-Initiative widmete sich Dresden insbesondere dem Multisystemischen Entzündungssyndrom bei Kindern (Pediatric Inflammatory Multisystem Syndrom, PIMS) sowie einer seltenen entzündlichen Erkrankung („Kawasaki-Syndrom“), die seit Beginn der COVID-19-Pandemie und in Zusammenhang mit einer SARS-CoV-2-Infektion gehäuft beobachtet wurde. Zudem koordiniert das USE Anfragen von Patientinnen und Patienten, Angehörigen und betreuenden Ärztinnen und Ärzten zu Seltenen Erkrankungen.
Erfahrene Klinikerinnen und Klinker schätzen, dass an deutschen Universitätskliniken jede vierte behandelte Person von einer der mehr als 6.000 Seltenen Erkrankungen betroffen sein könnte. In diesem Anwendungsfall hat der Standort Dresden – zusammen mit vielen weiteren Partnern – die organisatorischen und technischen Lösungen der Medizininformatik-Initiative genutzt, um die Versorgung von Menschen mit Seltenen Erkrankungen weiter zu verbessern.
Medizininformatik-Initiative: Use Case CORD-MII
Versorgungsatlas für Menschen mit Seltenen Erkrankungen
Infektionskontrolle
Blutstrominfektionen gehören zu den schwerwiegendsten Infektionen und können trotz allen medizinischen Fortschritts zu langfristigen Folgenschäden und sogar zum Tode der Betroffenen führen. Im Projekt RISK PRINCIPE entwickeln Expertinnen und Experten aus der Medizininformatik, Infektionsprävention und -kontrolle sowie der Infektionsmedizin nach und nach ein System, welches automatisiert dabei hilft, Blutstrominfektionen schnell und zuverlässig zu erfassen und darzustellen. Das zu entwickelnde System basiert auf relevanten Daten aus verschiedenen Quellen im Krankenhaus. Es soll auch befähigt werden, das Infektionsrisiko für Patientinnen- und Patientengruppen einzuschätzen.
Die Hochschulmedizin Dresden bringt sich vor allem als Rollout-Partner in diesen Anwendungsfall ein. Das Dresdener Datenintegrationszentrum stellt die technischen sowie organisatorischen Voraussetzungen für die projektspezifische Datenbereitstellung sicher; zudem werden weitere notwendige Datenquellen erschlossen. Die infektiologische Fachexpertise für die Entwicklung und Evaluierung des IT-basierten Systems zur Beobachtung, Analyse und Interpretation von Blutstrominfektionen sowie der Berichterstattung (Surveillance) bringt das Institut für Klinische Infektiologie ein.
Kardiologie
Für Herz-Kreislauf-Erkrankungen ist die medizinische Risikoabschätzung ein wichtiger Aspekt von Prävention, Diagnostik und Therapie. Um die individuelle Risikobewertung zu verbessern, gilt es klinische Informationen und Biosignale mit modernen IT-Verfahren zusammenzuführen, zu analysieren und interpretieren. Die Hochschulmedizin Dresden lässt ihre Erfahrung und Kompetenz auf dem Gebiet in diesen Anwendungsfall einfließen: Moderne IT-Verfahren vereinen komplexe Biosignale (z.B. EKG-Daten) mit vielfältigen klinischen Informationen (z.B. Blutdruckwerten, Medikationen) zu einem Datenschatz. Dessen Analyse soll Ärztinnen und Ärzten künftig helfen, Risiken für Herz-Kreislauf-Erkrankungen präziser zu erkennen und die personalisierte Versorgung zu stärken.
Klinische Studien
Den medizinischen Fortschritt schneller zu den Menschen bringen – das ist eines der Ziele der Medizininformatik-Initiative. Bevor neue Therapien den Versorgungsalltag verbessern, müssen klinische Studien beweisen, dass diese Neuerungen auch sicher und wirksam sind. Dafür testen Forschende neue Wirkstoffe auch an freiwilligen Probandinnen und Probanden, die an bestimmten Krankheiten leiden. Wenn geeignete Teilnehmende jedoch schwer zu finden sind, verzögern sich diese Studien. Künftig sollen Datenanalysen helfen, geeignete Patientinnen und Patienten schneller zu finden und zu klinischen Studien einzuladen. Der Standort Dresden hat die Medizininformatik-Initiative dabei unterstützt, die dafür nötigen IT-Lösungen zu entwickeln und einzusetzen.
Onkologie
Die Vorarbeiten der Medizininformatik-Initiative sowie die Expertise der onkologischen Spitzenzentren in Deutschland werden im Rahmen der Nationalen Dekade gegen Krebs durch das aktuelle Projekt PM4Onco weiterentwickelt. Das Institut für Medizinische Informatik und Biometrie der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden unterstützt PM4Onco mit dem speziellen Schwerpunkt auf der Verbesserung der onkologischen Behandlung unter Berücksichtigung des individuellen Krankheits- und Behandlungsverlaufs, der sogenannten „Patientenreise“ (englisch: „Patient Journey“). Dabei verbinden die Forschenden die von Patientinnen und Patienten vermittelten Informationen mit den Datensystemen der Molekularen Tumorboards – hier besprechen interdisziplinäre Teams gemeinsam Therapieoptionen und legen Therapieentscheidungen fest. Die TU Dresden nutzt ihre umfangreiche Erfahrung, um die Daten aus der Befragung Betroffener zu verarbeiten, zu visualisieren und in Formate umzuwandeln, die standortübergreifend genutzt werden können. Patientinnen und Patienten tragen also mit ihrer Rückmeldung dazu bei, dass in der Forschung die Therapiequalität konstant weiterentwickelt wird. Die Forschungsergebnisse wiederum unterstützen Ärztinnen und Ärzte dabei, für ihre Patientinnen und Patienten die jeweils bestmögliche personalisierte Therapieentscheidung zu treffen.
Die TU Dresden wird in diesen Anwendungsfall auch ihre Erfahrungen und Werkzeuge aus weiteren Projekten der Medizininformatik-Initiative einbringen, z.B. MiHUBx. Ein weiterer wichtiger Beitrag ist die Integration von benutzerzentriertem Design und die Stärkung der allgemeinen Technologieakzeptanz in medizinischen Prozessen. Diesen Zielen widmet sich eine Nachwuchsforschungsgruppe der Medizininformatik-Initiative an der TU Dresden (CDS2USE). Dafür verbinden Forschende die Behandlungsteams aus der Klinik mit den Entwicklungsteams klinischer Entscheidungsunterstützungssysteme. Worum es dabei genau geht, das zeigt der Film KI im Dienste der Medizin.
Nationale Dekade gegen Krebs: Vernetzte Daten für bessere Therapieentscheidungen
Arzneimittelwechselwirkungen
Innovative IT-Lösungen werden die Arzneimittelsicherheit künftig verbessern. Datenanalysen sollen mögliche Medikationsfehler automatisiert erkennen und Behandelnde rechtzeitig davor warnen. So können diese unerwünschte Nebenwirkungen minimieren oder gar verhindern. Viele Standorte der Medizininformatik-Initiative – darunter das Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden – entwickeln dafür gemeinsame Lösungen und stellen der Forschung die dafür relevanten Daten aus der klinischen Versorgung bereit: Bei welcher Diagnose wurde welches Medikament eingesetzt? Welchen Erfolg hatte die Therapie – und welche unerwünschten Nebenwirkungen traten auf?
Viele Forschungsaufgaben lassen sich in internationaler Zusammenarbeit effektiver lösen – das gilt auch für die Arzneimittelsicherheit. Deshalb sollen auch internationale Forschungsnetzwerke den „Medikations-Datenschatz“ der Medizininformatik-Initiative nutzen können (z.B. das Netzwerk „Observational Health Data Sciences and Informatics“, OHDSI). Dies technisch sicherzustellen ist ein Schwerpunkt des Datenintegrationszentrums (DIZ) am Universitätsklinikum Dresden.
Das DIZ und die Apotheke des Dresdener Universitätsklinikums arbeiten in vielen Projekten eng zusammen. Ihre Erfahrungen werden in den Anwendungsfall einfließen und dazu beitragen, neue Werkzeuge zur Steigerung der Arzneimittelsicherheit standortübergreifend zu entwickeln und interdisziplinär abzustimmen. Alle Anforderungen des Datenschutzes und der Datensicherheit werden dabei stets erfüllt.
INTERPOLAR – Medikationsprobleme und Arzneimittelwechselwirkungen verringern