Gesundheit

Aufgrund des Fortschritts der Bio- und Informationstechnologie verfügen wir heute über so viele Gesundheitsdaten wie nie zuvor – und morgen über noch viel mehr davon. Sie stammen zum einen aus Genanalysen, die immer schneller und billiger werden; zum anderen erzeugt die zunehmende Nutzung von mobilen Geräten riesige Mengen von persönlichen Verhaltensdaten.

Während die Erkenntnisse aus Genanalysen bereits für die Diagnose und Therapie bei verschiedenen Krankheiten eingesetzt werden, wurde das Potenzial persönlicher Gerätedaten für die Gesundheit noch kaum genutzt. Doch bereits heute weiss Google oder der Telco-Provider mehr über die individuellen Gesundheitsrisiken einer Person als deren Hausarzt oder die Versicherung. Durch die Auswertung von Suchanfragen kann Google zum Beispiel den Verlauf von Grippe-Epidemien vorhersagen oder kritische Wechselwirkungen zwischen Medikamenten früher als jede Behörde erkennen – und die Häufigkeit der Aufrufe einschlägiger Wikipedia-Seiten sollen noch bessere Prognosen ermöglichen.Eric Horvitz, Co-Direktor der Microsoft Forschung, erwähnte in einem Artikel der New York Times eine Software, die die Risiken einer postnatalen Depression mit unheimlicher Genauigkeit vorhersagen kann, indem sie auf Twitter die Beiträge von Müttern mit Neugeborenen analysiert und misst, wie viele Male sie Wörter wie «ich», «mir», «mich» verwenden. Die Smartphone-App Ginger IO wiederum soll bei Menschen mit Diabetes zwei Tage im Voraus sagen können, ob eine Depression ausbricht, indem sie Kommunikations- und Bewegungsmuster aus Smartphone-Daten analysiert.

In Zukunft werden mobile Geräte noch viel mehr wertvolle Gesundheitsinformationen liefern. Die nächste Generation (Google-Brillen, Apple-Watches) werden wir direkt am und bald auch im Körper tragen. Sie zeichnen alles auf, was wir tun, mit wem wir kommunizieren, wie viel wir uns bewegen, was wir essen, wie wir uns fühlen, wie wir schlafen. Die Messung von Vitalwerten wie Puls oder Blutdruck gehört bald zur Standardausstattung von mobilen Kommunikationsgeräten. Die Auswertung der Kommunikations- und Bewegungsmuster einer sehr grossen Zahl von Menschen ermöglicht es, auch individuelle Gesundheitsrisiken immer besser vorherzusagen. Je mehr Daten zur Verfügung stehen, umso besser werden die Resultate.

Mit der Verdatung des Lebens erhält die Medizin eine neue Grundlage. Bisher gehen die meisten Menschen erst zum Arzt, wenn gesundheitliche Beschwerden auftreten. Der Arzt untersucht den Patienten, erstellt eine Diagnose und baut darauf die Therapie auf. Wenn wir nun aufgrund von immer besseren Prognosemöglichkeiten unsere Gesundheitsrisiken früher kennen, setzt die Behandlung oder besser die Prävention viel früher an, idealerweise lange bevor eine Krankheit ausbricht. Damit verschiebt sich der Fokus der Behandlung von der Diagnose zur Prognose.

Vorerst geht es beim digitalen Gesundheitsmonitoring in erster Linie um Kurzfrist-Prognosen: Es wird bei chronisch Kranken eingesetzt, um mögliche Komplikationen vorherzusehen und frühzeitig zu behandeln. In Zukunft werden für die gesamte Bevölkerung Therapie und Prognose immer stärker verschmelzen (= Theragnostik). Prävention wird zentral und kann viel gezielter eingesetzt werden. Der Fokus der Behandlung verschiebt sich dadurch allmählich von Pillen auf Apps und Geräte, die den individuellen Gesundheitszustand kontinuierlich beobachten. Und auch Pillen müssen dann nicht unbedingt Wirkstoffe enthalten: Sogenannte Smart Pills werden künftig mit einem Mikrochip versehen und eingenommen oder mit einer Spritze injiziert. Sie messen unter anderem Körpertemperatur, Puls und Atemfrequenz und können den behandelnden Arzt oder eine andere Person per SMS informieren, wenn das Arzneimittel eingenommen wurde oder sobald kritische Werte auftreten.

Informationstechnologie im Gesundheitswesen

Der vermehrte Einsatz moderner Informationstechnologien wird zum Haupttreiber für disruptive Technologien im Gesundheitswesen. Der Wandel zu IT-basierter, elektronischer Patientenversorgung wird vor allem auf drei Gebieten stattfinden:

eHealth beinhaltet alle Aspekte der Erhebung, Prozessierung und Verwaltung von persönlichen Gesundheitsdaten, die digital aufgenommen oder in eine digitale Form konvertiert wurden. Dazu zählen traditionelle Datenquellen wie das elektronische Patientendossier und das PACS-System, aber auch Daten aus genomischen Sequenzierungen und physiologischer Überwachung. Cloud-Dienstleistungen erlauben, solche Daten in Zukunft auch ausserhalb von medizinischen Institutionen zu sammeln und zu durchforsten. Akteure im Gesundheitswesen können demnach alle relevanten Patientendaten in einem zentralen System unabhängig von der Aufnahmequelle speichern und jederzeit von überallher darauf zugreifen, was zur Verbesserung der Gesundheitsvorsorge führen wird. Die Kehrseite der Medaille ist die Schwierigkeit, die Daten sicher zu transferieren und vor Missbrauch zu schützen, ein allgemeines Problem des Cloud Computing. Datenschutz in Bezug auf eHealth bedeutet auch, dass die gesammelten Daten nur bei Bedarf und nutzerorientiert mit dem Einverständnis des Patienten abgerufen werden. Missbrauchspotenzial besteht auch bei der – im Namen des wissenschaftlichen Erkenntnisgewinns durchgeführten – systematischen Analyse der Daten der gesamten Bevölkerung. Rechtliche Massnahmen genügen hier nicht, es braucht neue technische Lösungen analog zu den kryptographischen Technologien im Datentransfer. Erschwerend kommt hinzu, dass die gängige datenschützerische Massnahme der Anonymisierung hier nicht ausreicht, da die Identität einer Person auf Grund der genomischen Daten zweifelsfrei bestimmt werden kann.

Unter mHealth werden Technologien zusammengefasst, die persönliche physiologische Daten mobil erheben und übertragen. Die aufzeichnenden Sensoren sollten idealerweise klein, unauffällig und tragbar sein. Die Datenübertragung sollte mit gewöhnlichen mobilen Geräten, zum Beispiel Smartphones geschehen, dabei können die Sensoren auch in das Übertragungsgerät eingebaut sein. Mit eHealth-Technologien werden die Daten im Anschluss gespeichert und verarbeitet. Obwohl solche Geräte bereits existieren, werden sie hauptsächlich eingesetzt, um den Aktivitäts- und Fitnesszustand des Benutzers zu ermitteln; eine weitergehende Anwendung im Gesundheitswesen fehlt momentan und wirft Fragen in Bezug auf die Datenqualität für medizinische Zwecke und regulatorische Aspekte auf. Es ist jedoch unbestritten, dass mHealth-Technologien bei der Überwachung von alleinstehenden, pflegebedürftigen Personen eine wichtige Rolle spielen können. Eine grössere Bedeutung könnte mHealth-Applikationen auch in der Labordiagnostik (Bestimmung des Glukosespiegels) und der Therapie (Insulinverabreichung) zukommen. Dies bedingt allerdings, dass die Handhabung dieser Geräte für Patienten intuitiv erlern- und anwendbar ist.

Ein weiteres Markenzeichen der partizipativen Medizin ist die Entstehung von Patientenforen als Webplattformen. Bereits bestehenden Foren wie zum Beispiel «PatientsLikeMe» bieten nicht nur Informationen und Unterstützung an, sondern fungieren auch als «Social Network», in dem sich Betroffene austauschen können. Die dahinter stehenden Geschäftsmodelle sind allerdings ethisch problematisch, da sie sich auf Werbung oder den Handel mit den Daten für Datamining stützen.

Personalisierte Medizin
Anpassung der Therapie an die individuellen Charakteristiken eines Patienten gehört zu den Grundprinzipien einer erfolgreichen Behandlung. Relativ kostengünstige genomische Analysen erlauben den Medizinern, einen Schritt weiter zu gehen und Patientengruppen zu identifizieren, die auf eine bestimmte Wirkstoffklasse ansprechen. Personalisierte Medizin beinhaltet allerdings nicht nur an den Genotyp angepasste Therapien, sondern beginnt bereits bei der Prävention und frühen Diagnose: Die Entdeckung von spezifischen und sensitiven Biomarkern und neu entstehende, auf spektroskopischen Prinzipien basierende diagnostische Geräte für Stoffwechselbestimmungen leisten hier einen wichtigen Beitrag. Anwendungen aus dem mHealth Bereich ermöglichen es, Lebensgewohnheiten und Umweltfaktoren in die personalisierte Behandlung einzubeziehen. Personalisierte Medizin zieht jedoch auch weitreichende, ethische Fragen nach sich.

Regenerative Medizin
Grosse Errungenschaften auf dem Gebiet der Immunsuppression haben der Organtransplantation zum Durchbruch verholfen. Allerdings ist die Verfügbarkeit von Spenderorganen aus praktischen und ethischen Gründen stark limitiert, was einen breiten Einsatz der Organtransplantation verunmöglicht. Tissue Engineering (Gewebezüchtung) könnte hier die Alternative sein; es hat sich allerdings während den letzten Jahren deutlich langsamer entwickelt als erwartet. Einige erfolgreiche Beispiele (die Erzeugung von funktionellen und individualisierten Scaffolds, das heisst biologische Trägermaterialien, mit 3D-Druckern oder die Kultivierung von zweidimensionalen Gewebestücken wie Haut) täuschen nicht über die Tatsache hinweg, dass das Tissue Engineering in naher Zukunft kein Haupttreiber der regenerativen Medizin sein wird. Die Entwicklung von Implantaten hat in der Vergangenheit die regenerative Medizin dominiert. Ausser orthopädischen und vaskulären Implantaten und implantierbaren Herzgeräten wie Schrittmacher oder Klappen werden vermehrt auch neurale und sensorische Implantate (Cochleaimplantat und Hirnschrittmacher) eingesetzt. Technische Fortschritte zum Beispiel auf dem Gebiet des 3D-Druckens, die Entwicklung neuartiger Materialien und physiologische Simulationen werden diese Geräte entscheidend verbessern. Um das volle Potenzial der Implantate auszuschöpfen, müssen geeignete Sensoren und Aktuoren entwickelt werden. Weiter muss das Problem der Energieversorgung innerhalb des Körpers gelöst werden und es muss gelingen, resorbierbare Materialien zu entwickeln, die eine lokale, gesteuerte Freisetzung von Wirkstoffen ermöglichen. Trotzdem werden praktikable Lösungen in einigen Bereichen, so etwa künstliche Herzen oder Retinas, trotz aller zu erwartenden Fortschritte weiter auf sich warten lassen.