Wenn ein Patient Twin Johns Herz beschützt

Dürfen wir vorstellen? Das ist John. Er ist 62 und fühlt sich topfit. Sein Herz hat ihm bisher nie Probleme bereitet. Dabei gab es in seiner Familie schon einige Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Zudem hat sein Hausarzt bei Johns letztem Besuch Bluthochdruck und erhöhte LDL-Cholesterin-Werte festgestellt, beides Risikofaktoren für die Entwicklung einer Koronaren Herzkrankheit – und damit eines Herzinfarkts. Daran ist Johns Vorliebe für gesellige Grillpartys mit leckeren Steaks und dem ein oder anderen Bierchen nicht ganz unschuldig…

Jedenfalls empfiehlt Johns Hausarzt ihm aufgrund seiner medizinischen Vorgeschichte, seine Gesundheitsparameter dauerhaft im Auge zu behalten. Und so beschließt John auf Anraten des Arztes, sich für eine spezielle Gesundheits-App anzumelden: Sie enthält seinen ganz persönlichen Patient Twin.

Der Patient Twin, also die Sammlung aller relevanten digitalen Gesundheitsdaten von John, wird sich ab sofort im Zusammenspiel mit lernender Software bzw. Künstlicher Intelligenz (KI) um John und sein Herz kümmern: Der Patient Twin misst und sammelt wichtige Herz-Kreislauf-Daten, zum Beispiel über den Blutdruck, in Echtzeit und kombiniert sie mit anderen relevanten Daten – beispielsweise mit Labordaten oder Daten aus medizinischer Bildgebung. Die Künstliche Intelligenz gleicht Johns Daten kontinuierlich mit Gesundheitsdaten einer geeigneten Vergleichsgruppe anderer Menschen ab. 

Auf diese Weise kann das digitale Patientenmodell Vorhersagen und Simulationen zu Johns künftigem Gesundheitszustand, möglichen nächsten diagnostischen Schritten und Therapien erstellen, visualisieren und testen. Der Patient Twin gibt Empfehlungen an John und sein betreuendes Mediziner*innen-Team: Wie kann John sich gesund halten? Welche nächsten medizinischen Schritte könnten oder sollten eingeleitet werden? Der Patient Twin simuliert Zukunftsszenarien, um Präventionsmaßnahmen zu ermöglichen – noch bevor sich Johns Zustand akut verschlechtert. Die KI gibt John sowie seinen Ärztinnen und Ärzten Empfehlungen für zielführende diagnostische Vorsorge- oder Verlaufsuntersuchungen, wie Labortests oder Ultraschall. Die Mediziner*innen genehmigen die passenden Vorschläge im persönlichen Gespräch oder digital. Die letzte Entscheidung, ob die Untersuchung vorgenommen wird, liegt jedoch immer bei John selbst.

Der RHÖN-KLINIKUM Campus Bad Neustadt setzt stark auf Zukunftstechnologien und digitale Vernetzung. Prof. Dr. Sebastian Kerber ist Ärztlicher Direktor und Chefarzt der Klinik für Kardiologie I. Prof. Dr. Thomas Deneke ist Chefarzt der Klinik für Kardiologie II. Wir haben die Mediziner zu zentralen Aspekten unserer Vision befragt.

Nicht nur über seinen Patient Twin ist John im digitalen Raum perfekt vernetzt: Durch das Gespräch mit seinem Hausarzt hat er verstanden, welchen Mehrwert das Datensammeln mithilfe mobiler Geräte und die Zusammenführung dieser Daten mit seinen eigenen Gesundheitsdaten bringt. 

Johns Smartphone und seine Wearables – seine Smartwatch und sein intelligentes T-Shirt mit integrierten Sensoren – übermitteln seinem Patient Twin kontinuierlich medizinische- und Lifestyle-Daten, um Johns Zustand zu monitoren: Zum Beispiel Blutdruck, Sauerstoffsättigung, Herzfrequenz und EKG, sowie Daten zu Johns aktueller körperlicher Belastung. 

Selbst Johns smarte Kaffeemaschine ist mit am Netz, um Daten über seinen Koffeinkonsum zu sammeln. Gerade ist Johns Herzfrequenz kurz angestiegen. Doch aus der kombinierten Auswertung der Daten von Kaffeemaschine und Smartwatch kann die Künstliche Intelligenz das auf die Tasse sehr starken Espresso zurückführen, die John vor ein paar Minuten getrunken hat. Alles in Ordnung, John.

Heute Abend kommen Freunde zum Grillen vorbei. John muss noch ins Einkaufszentrum, um Fleisch zu besorgen. Da ploppt ein Hinweis auf seinem Smartphone auf: „Das könnten Sie gleich mit einem Herz-Ultraschall verbinden“, schlägt sein Patient Twin vor. „Diese Vorsorge-Untersuchung steht planmäßig an, Ihre Kardiologin hat sie bereits autorisiert.“ Eine gute Idee, findet John, denn das Diagnosezentrum liegt auf dem Weg: Es befindet sich ebenfalls im Einkaufszentrum. Bei der Auswertung des Ultraschalls stellt Johns Patient Twin glücklicherweise keine Auffälligkeiten fest.

John ist gerade bei der Gartenarbeit. Es ist ein heißer Sommertag. In der prallen Sonne gerät er ziemlich ins Schwitzen. Das bemerkt auch sein Patient Twin und meldet John über sein Smartphone, dass sein Elektrolythaushalt gerade ins Ungleichgewicht gerät: „Trinken Sie bitte sofort etwas Wasser.“ John ist jedoch so vertieft ins Unkraut jäten, dass er die Nachricht ignoriert. 

Plötzlich wird es John schwindelig, er hat einen Schweißausbruch. Und ein seltsames Gefühl in der Brust. „Sie haben einen unregelmäßigen Herzschlag, und diesmal ist der Espresso nicht die Ursache dafür“, meldet sein Patient Twin. Die Künstliche Intelligenz gleicht Johns aktuellen Zustand sofort mit den vorliegenden Daten aus dem kontinuierlichen Gesundheitsmonitoring ab und bemerkt: Es gibt eine Abweichung vom Normalzustand.

John beginnt, sich Sorgen zu machen. Was ist los mit ihm? Sofort setzt sich Johns Patient Twin über sein Smartphone mit ihm in Verbindung – noch bevor es seine Kardiologin tut. John hatte im Vorfeld dieser Vorgehensweise zugestimmt. Gemeinsam mit John geht der Patient Twin weitere mögliche Ursachen für seine Herzrhythmusstörungen durch. 

Wie steht es um Johns Blutdruck? Hat sich etwas an seinem EKG geändert? Sind die Rhythmusauffälligkeiten Extrasystolen, also meist harmlose „Extraschläge“ außerhalb des regulären Grundrhythmus des Herzens? Oder handelt es sich um Vorhofflimmern? Die Künstliche Intelligenz gibt John Empfehlungen, was er als nächstes tun kann, und er kann Rückfragen stellen. So verschafft sich die KI ein detailliertes Bild und kann John etwas beruhigen.

Sein Patient Twin bittet John, zuhause verschiedene Tests durchzuführen, die er nach Absprache mit seiner Kardiologin vorrätig hat: Über einen Sensor direkt in seinem Arm nimmt John bei sich unter anderem einen hochempfindlichen Troponin-Bluttest vor. Außerdem zeichnet der Patient Twin über Johns smartes T-Shirt ein Ruhe-EKG von John auf und misst die Sauerstoffsättigung von Johns Blut.

Auch das medizinische Spezialist*innen-Team, das John betreut, hat digitale Abbilder: Diese Digital Twins der Ärztinnen und Ärzte informiert Johns Patient Twin nun über Johns aktuellen Zustand. Die Ärztinnen und Ärzte haben an ihren „eigenen“ Digital Twins im Vorfeld die Einstellungen für die Meldungen über John entsprechend vorgenommen. So sind Johns betreuende Mediziner*innen stets auf dem Laufenden und werden bei einer relevanten Veränderung oder Verschlechterung frühzeitig gewarnt. Der Digital Twin des kardiologischen Bildspezialisten übermittelt dem Digital Twin von Johns Kardiologin Vorschläge für Untersuchungen und nötige nächste Schritte.

Zeitgleich sendet Johns digitaler Zwilling einen Alarm und aktuelle Daten an Johns „reale“ Kardiologin – mit datenbasierten Wahrscheinlichkeiten für mögliche Diagnosen und Handlungsempfehlungen. Die Kardiologin prüft die Informationen: Es ist höchstwahrscheinlich keine akut lebensgefährliche Situation, in der sich John befindet. Sie ruft John persönlich an, um mit ihm die nächsten Schritte zu besprechen. In Abstimmung mit John weist sie eine Computertomographie (CT) des Herzens an.

Die CT-Systeme befinden sich in unserem Zukunftsszenario unter anderem in Einkaufzentren, radiologischen Praxen und Mikrokliniken oder sind mobil im Einsatz. Als John in der Mikroklinik – einem dezentralen kardiologischen Versorgungszentrum – eintrifft, ist das CT schon passgenau für seine Untersuchung voreingestellt: Durch die Informationen von Johns Patient Twin weiß es, welche Einstellungen es vornehmen muss, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Nach der Untersuchung gibt es Entwarnung: Die KI auf dem CT-Twin meldet, dass die Untersuchung ohne Komplikationen und Messfehler abgelaufen ist und eine schwere akute Herzerkrankung ausgeschlossen werden kann. Die KI weist darauf hin, dass John zur Planung weiterer Abklärungsschritte seine Kardiologin konsultieren soll. John ist erleichtert. Und Johns Patient Twin wird Johns Kardiologin mit seinen aktuellen Daten dabei unterstützen, der Ursache für die Episode auf den Grund zu gehen.

Über Jahre läuft bei John nun alles rund in „Herzenssachen“. Er hat inzwischen seinen 75. Geburtstag gefeiert – natürlich mit einer großen Grillparty. Doch ein paar Tage danach – John gräbt gerade mal wieder den Garten um – passiert es: Die Künstliche Intelligenz registriert bei ihm erste, frühe Anzeichen eines sich anbahnenden Herzinfarkts. John selbst hat bislang nichts bemerkt und keinerlei Symptome. 

Doch diesmal droht die Lage, wirklich ernst zu werden, das hat die KI im Abgleich mit allen vorliegenden Daten in Johns Profil sofort realisiert. Nun geht alles Schlag auf Schlag: Gleichzeitig sendet die KI eine Warnung an den immer noch symptomfreien John und ruft einen Krankenwagen. John und sein Hausarzt hatten diese Vorgehensweise im Vorfeld gemeinsam abgestimmt und eingerichtet. 

Die KI ermittelt die nächstgelegene Mikroklinik, die über passendes automatisiertes Diagnose-Equipment und einen interventionellen vaskulären Roboter verfügt. Sie teilt der Mikroklinik Johns Ankunft mit und versorgt sie mit allen relevanten Daten zur Vorbereitung individuell auf John zugeschnittener Präventionsmaßnahmen. Zeitgleich sendet sie Nachrichten an Johns Familie, um sie über seinen Zustand und die folgenden Schritte zu informieren.

Minuten später ist der Krankenwagen da. Die Notärztin und die Notarztsanitäter*innen leiten vorbeugende Sofortmaßnahmen ein. Gleichzeitig sammeln und analysieren sie weitere Daten von John, die in Echtzeit in seine digitale Krankenakte aufgenommen und von seinem Patient Twin weitergeleitet werden. Noch bevor John in der Mikroklinik eintrifft, kann der zuständige Kardiologe über Johns Patient Twin die aktuellen Daten in Echtzeit einsehen. 

Als John wenige Minuten später mit dem Krankenwagen die Mikroklinik erreicht, ist bereits alles für seine individuellen Bedürfnisse vorbereitet. Das Mediziner*innen-Team vor Ort behandelt ihn ohne Zeitverzug und zielgerichtet. Auf Basis eines automatisierten CT-Scans und einer ferngesteuerten, roboterbasierten Koronarangiographie, stellen sie eine besorgniserregende Engstelle in einem Herzkranzgefäß fest. Die Mediziner*innen, die den Roboter fernsteuern, weiten das verengte Gefäß mithilfe eines Ballonkatheters, der in das Herzkranzgefäß eingeführt wird. Sie stützen die Gefäßwände mit einem Stent, einem medizinischen Implantat zum Offenhalten von Gefäßen. Johns Herzmuskel ist glücklicherweise noch nicht irreparabel geschädigt. 

Die ineinandergreifenden Frühwarn-Systeme und die schnelle und individuell auf John zugeschnittene medizinische Versorgung in Wohnortnähe haben letztlich ein Herzversagen verhindert. Bald ist unser Zukunfts-Patient auf dem Weg der Besserung. Der rüstige Rentner wird hoffentlich noch viele Grillpartys für seine Freunde geben. Smarte digitale Empfehlungen hin oder her – immer nur gesund leben ist ja auch ein bisschen langweilig…

Patient Twins sind noch immer eine Zukunftsvision, aber es gibt regelmäßige Fortschritte: Zum Beispiel in der Forschung zum digitalen Zwilling des Herzens, dem ersten realistischen Modell eines menschlichen Organs.

Auch mit hochmodernen bildgebenden Geräten, die den*die Patient*in und seine*ihre individuellen Bedürfnisse automatisch erkennen und sich optimal auf ihn*sie einstellen, ebnen wir letztlich den Pfad für die Digital-Twin-Technologie. Die Zukunft hat bereits begonnen.