HCM: Über den Tellerrand – Beitragsserien des KKC

» Artikel veröffentlicht am 14.01.18, von

Hier lesen Sie die KKC-Beiträge zu aktuellen Themen, die in der Fachzeitschrift Health&Care Management veröffentlicht werden.

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Im Rahmen des KKC-Konzepts „Über den Tellerrand schauen“ und um weitere interdisziplinäre Brücken zwischen der Wissenschaft, Technik und Medizin zu bauen, hat Manfred Kindler im Gesundheitsmagazin Health & Care Management eine Beitragsserie zu interessanten Forschungen und Innovationen im Gesundheitswesen gestartet.

 

Oktober 2018

Teil 22:  Integrative Medizin – Selbstheilungskräfte und die Macht der Placebos

Als Ergänzung der Schulmedizin gibt es naturheilkundliche Therapien im Sinne eines ganzheitlichen Behandlungskonzeptes, der sogenannten integrativen Medizin. Dazu gehören medikamentöse (Heilpflanzen etc.) und nicht medikamentöse Anwendungen (Akupunktur etc.). Eine nicht zu unterschätzende Macht.

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September 2018

Teil 21:  Insideables – Menschen steuern

Wearables sind im Gesundheitsmarkt gut verbreitet. Der neueste Trend digitaler Helfer sind jedoch sogenannte Insideables. Es handelt sich um Mikrorechner und Mikroroboter, die im Körper dessen Funktionen überwachen und bei Bedarf sogar Stoffe im Körper ausschütten können.

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Juli/August 2018

Teil 20: Digitalmedizin in der Hosentasche – Darf ich vorstellen, mein Doktor iPhone!

Ende 2017 meldete Apple ein US-Patent an: Das iPhone als Gesundheitssensor für Körperdaten wie EKG, Sauerstoffsättigung und andere medizinische Messungen. Die Computerpower in Verbindung mit Apps, geeignetem Zubehör und KI-basierten Diagnostikleistungen stellt die klassische Arztrolle als persönlichen Ansprechpartner zukünftig in Frage.

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Juni 2018

Teil 19: Clinical Decision Support System – Kollege Cyber-Doc, was meinen Sie dazu?

Ärzte führen einen immer aussichtsloseren Kampf gegen die Wissensflut. Zudem stehen immer mehr Daten über einen Patienten zur Verfügung, die richtig ausgewertet werden müssen. Ein Drittel der ärztlich verursachten Fehler wird aufgrund von Zeitmangel bei der Beurteilung des Patienten verursacht. Heißt die Lösung Kollege Cyber-Doc?

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Mai 2018

Teil 18: Blockchain auf dem Vormarsch

Der Bitcoin-Hype der letzten Jahre hat der Öffentlichkeit etwas den Blick auf die eigentliche Grundlage verstellt, der Blockchain-Technologie. Sie benötigt keine zentrale Autorität wie eine Bank, einen Notar oder staatliche Kontrolleinrichtungen für die sichere und schnelle Verwaltung von Aktionen jeglicher Art. Im medizinischen Bereich sind Blockchain-Lösungen bereits in folgenden Gebieten in Vorbereitung: Management von elektronischen Patientenakten, Medikationsplanung und -management, ambulante und stationäre Abrechnung, Management der Logistik und von Lieferketten sowie die Steuerung von vernetzten Medizinprodukten. Allerdings müssen die Anwendungen derzeit noch mit der unreifen digitalen Infrastruktur im deutschen Gesundheitswesen zurechtkommen.

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April 2018

Teil 17: Quantenmedizin – Auf der Suche nach Harmonie

Wieder einmal ist die Bewerbungsfrist für die Nobelpreis-Kandidaten 2018 abgelaufen, ohne dass die bahnbrechenden Erfolge der Quantenmedizin gewürdigt werden. Der Nachweis der esoterischen Heilungsergebnisse würden die Bereiche der Physik, der Chemie und der Medizin revolutionieren, alle Lehrbücher müssten neu geschrieben werden. Leider konnten sie auch das Preisgeld von einer Million Dollar für den Beweis von paranormalen Phänomenen nicht abholen.
Dabei klingt ein Wirkprinzip der Quantenmedizin ziemlich simpel: Ein Messgerät erfasst in einem Ganzkörperscreening in drei Minuten über 9000 Frequenzinformationen alle gesundheitlichen Störfaktoren. Nun sucht der Heiler aus 800 Heilungsprogrammen eine perfekt auf den Patienten abgestimmte Therapie mit eliminierenden Frequenzen heraus und wendet sie über die gleichen Elektroden an. Bislang hat es aber noch kein Physiker geschafft, die feinstofflichen Energien und Informationsfelder der Bioresonanztherapie zu messen. Die Heilungserfolge sind allerdings nicht wegzudiskutieren, allerdings lassen sie sich wie bei der Homöopathie immer auf Placeboeffekte zurückführen, die durchaus starke Wirkungen hervorrufen können. Quantenmedizin – leider ein Aprilscherz der Wissenschaft!

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März 2018

Teil 16: Augmented Reality – Die Röntgenbrille im OP

Die Techniken der Virtual Reality (VR) sind aus den Videospielen schon länger bekannt. Interessant wird nun die Erweiterung in der Augmented Reality (AR), die Überlagerung von virtuellen Bildern auf das Sichtfeld der Realität. Eine schwedische Firma erlaubt per Iphone schon vorab den visuellen Eindruck eines Möbelstückes in der eigenen Wohnung. Autobauer, Kriminalpolizisten, Psychologen, Hebammen und Mediziner haben die „Vermischte Realität“ für Simulationen und 3D-Darstellungen entdeckt. Ultraschall-, Röntgen, CT- und MRT-Bilder lassen sich als digitale Informationsschicht auf die direkt sichtbare Körperoberfläche projizieren. Der Körper des Patienten wird quasi durchsichtig. Durch Verbindung von Op-Robotern mit Telemedizin, KI, Big Data und AR-Techniken zeichnet sich das Zeitalter der Chirurgie 4.0 ab.

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Januar 2018

Teil 15: Internet der Dinge – Big Brother kommt zu uns nach Hause

Das Internet der Dinge (IoT – Internet of Things) erlebt momentan einen explosionsartigen Aufschwung. Immer mehr Geräte im Haushalt werden mit externen Servern vernetzt, welche die übermittelten Daten häufig mit Systemen der künstlichen Intelligenz koppeln. Die oft nur mangelhaft geschützten Schnittstellen können von Kriminellen leicht für elektronische Einbrüche in das Gebäude genutzt werden. So musste kürzlich ein amerikanisches Spielcasino einen Hacker abwehren, der sich über die Steuerung des Aquariums Zutritt verschafft hatte. Im November 2016 legte ein 29-jähriger Brite den Zugang von 1,2 Millionen Kunden der Telekom lahm, indem er 600.000 IoT-Geräte zu einem Angriff zusammenschaltete. Besonders in der Kinderbetreuung und im Gesundheitsbereich stehen den Datensammlern noch viele Tore für die mißbräuchliche Nutzung offen.

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Dezember 2017

Teil 14: Künstliche Intelligenz in der Medizin – Im Wettstreit mit dem KI-Doktor

Heutzutage ist es für einen praktizierenden Arzt nicht mehr möglich, mit der immensen Informationsflut an neuen Erkenntnissen und Innovationen in der Medizin Schritt zu halten. Allein zum Thema Digital Health standen 2017 über 90 nationale Kongresse auf dem Programm. Für ein KI-System wie IBM Watson ist diese Wissensflut kein Problem, schließlich kann er 200 Millionen Textseiten in drei Sekunden lesen. In Kombination von neuronalen Netzen mit Big Data Analysen, Mustererkennungen und maschinellem Lernen erobern KI-Computer immer mehr medizinische Anwendungen. Sie befunden CT- und MRT-Bilder, unterstützen Laborärzte und Chirurgen, verbessern die personalisierte Medizin und erlauben durch einfache Aufnahmen eines Kindergesichtes oder die Analyse von Augenbewegungen die minutenschnelle Diagnose von genetischen Dispositionen und neurologischen Problemen.

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November 2017

Teil 13:  Wearables – Die intelligente zweite Haut

Schon 2011 wurde in einem Actionfilm ein Geckohandschuh eingesetzt, um senkrecht an einer Hochhauswand hochzuklettern. Mittlerweile haben die Wearables, mobile am Körper getragene, sensorbestückte Computer nach dem Fitness-Sektor fast alle übrigen Bereiche des täglichen Lebens erobert. Sie sind in Kleidungsstücken, Autositzen und selbst in Erotikmärkten zu finden. Per Bluetooth mit dem Internet verbunden, setzen einige Anbieter für medizinische Frühwarnsysteme Techniken des maschinellen Lernens ein, um individuelle Anpassungen an den Träger vornehmen zu können.

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Oktober 2017

Teil 12: Machine learning

Die beeindruckende Leistungsfähigkeit von selbst fahrenden Autos lässt sich nicht mit den klassischen Programmiermethoden erzielen. Dem menschlichen Gehirn nachgebildete neuronale Netzwerke lernen durch Versuch und Irrtum und optimieren erst in einer Vielzahl von Durchläufen das Ergebnis. Auch im medizinischen Sektor setzen sich Anwendungen der Artificial Intelligence in Verbindung mit Big Data Analysen zunehmend durch. Das bekannteste Beispiel ist das Diagnosesystem IBM Watson. Drei aktuelle Beispiele von Anwendungen ragen heraus: bei Fettleibigkeit von Kindern, Demenz und Brustkrebs. Aus Krankenakten, Stimmanalysen und auch Facebook-Postings sollen durch spezifische Mustererkennungen Suizidgefährdete frühzeitig identifiziert werden. Kritiker warnen aber schon vor der Bedrohung der Menschheit vor Superintelligenzen.

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September 2017

Teil 11: Telemedizin

Der „Seehofersche Ärztebauch“ von 1993 kommt nun in das Pensionsalter und beschert dem deutschen Gesundheitssystem ein gravierendes Nachwuchsproblem, welches sich insbesondere im ländlichen Bereich bemerkbar macht. Durch den Ausbau der Telemedizin erleben Online-Arztpraxen einen Boom, zumal die Krankenkassen kostenfreie Videosprechstunden finanzieren. E-Health-Apps und medizinische Sensoren für das Smartphone erleichtern die Ferndiagnose und -überwachung. Deep Learning Methoden in Verbindung mit neuronalen Netzen führen zum Einsatz von Künstlicher Intelligenz. Bedenklich sind die noch ungelösten Datenschutzprobleme und die Verhinderung von Missbrauch.

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Juli/August 2017

Teil 10: 3D Drucker in der Medizin

In der Juni-Ausgabe des Health&Care Management Magazins erscheint eine Übersicht über den gegenwärtigen Stand der Einsatzmöglichkeiten von 3D-Druckern. Im Baugewerbe, beim Automobil- und Flugzeugbau wird diese kostengünstige und leistungsfähige Technologie schon zunehmend genutzt, aber auch im Gesundheitswesen ist ein starker Trend zum Einsatz von 3D-Druckern zu beobachten. Hörgeräte, chirurgische Einmalartikel, Orthesen und Prothesen, aber auch organische Strukturen werden dreidimensional gedruckt. Das Bio-Printing Verfahren nutzt menschliche Zellen zum Aufbau von immer komplexeren Strukturen. Die Funktionsfähigkeit einer gedruckten Niere konnte im Tierversuch bereits nachgewiesen werden.

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Juni 2017

Teil 9: Personalisierte Medizin

Dank der Fortschritte in der Gentechnologie und durch Nutzung der Big-Data-Analysen wird die bislang übliche „Try-and-Error“-Diagnostik und „One-size-fit-it-all“-Therapie durch personalisierte Medizin abgelöst, da man erkannt hat, dass Patienten sehr unterschiedlich auf Arzneimittel und Therapien reagieren können. In Deutschland sterben jährlich schätzungsweise 17.000 Menschen an nicht angepasster Medikation. Mit Hilfe der Molekulardiagnostik soll durch vorherige Gentests die richtige Menge des richtigen Medikaments am richtigen Patienten angewendet werden.

Die intensiv geförderte Forschung hat auf diesem Gebiet in Deutschland bereits zu 40 zugelassenen Medikamenten für Therapien von Brust- und Lungentumoren, Leukämie, Arthritis, Migräne, HIV und Depressionen geführt.

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Mai 2017

Teil 8: Cyborgs

Die Fußball-WM 2014 wurde von einem querschnittsgelähmten Patienten mithilfe seines Exoskeletts eröffnet. Seitdem sind hirnstromgesteuerte Hand- und Armprothesen im Einsatz, Flugdrohnen werden mit EEG-Sensorenkappen gelenkt, sogar eine Kopplung von Gehirn zu Gehirn konnte einfache Informationen über das Internet übermitteln. Kommt schon bald das Brain-Computer-Interface, die Verbindung von menschlicher mit künstlicher Intelligenz? Betrachtet man die allgegenwärtige Nutzung von Smartphones, könnte man darin schon die Vorboten der Cyborgs, der kybernetischen Organismen, erkennen.

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April 2017

Teil 7: Cognitive Computing

Computersysteme mit Künstlicher Intelligenz produzieren nach einer längeren Ruhepause plötzlich Schlagzeilen: sie besiegten Champions der Rateshow Jeopardy und des strategischen Brettspiels Go. Mit überraschenden Bluffs wurden vor einigen Monaten sogar die weltbesten Pokerprofis blamiert. Auch im profanen Haushalt finden sich persönliche Assistenten mit Spracheingabe wie Alexa oder Cortana wieder und spionieren nebenbei das individuelle Nutzerverhalten aus. In der E-Health-Branche steht die Apple Watch 3 vor der Markteinführung, die gerüchterweise schon Sensoren für die nichtinvasiven Messungen des Blutzuckerspiegels und der Sauerstoffsättigung enthalten soll. FDA erteilte kürzlich eine Zulassung für das erste digitale Medikament, welches aus dem Magen Messwerte an ein Smartphone senden kann.

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März 2017

Teil 6: Big Data

Vor kurzem füllte der Pyschometriker Michael Kosinski die Schlagzeilen, als er behauptete, die Wahlergebnisse zum britischen EU-Austritt und zur amerikanischen Präsidentenwahl durch politisches Direktmarketing manipuliert zu haben. Dazu erwarb die Wahlkampfleitung von Donald Trump persönlichen Datenprofile von 230 Millionen Amerikanern, welche durch Big-Data Analysen den Wahlhelfern gezielte Ansprachen von unschlüssigen Wählern mit Propagandabotschaften ermöglichte.

Kosinski wies bereits 2012 nach, dass er anhand von 68 Facebook-Likes die Hautfarbe, die sexuelle und politische Ausrichtung des Users bestimmen könne. Mit 300 Likes will er sogar die Menschenkenntnis seines Partners übertreffen. Ermöglicht wird diese Transparenz durch die OCEAN-Methode, welche die fünf Persönlichkeitsdimensionen Offenheit (Openness to experience), Gewissenhaftigkeit (Conscientiuousness), Geselligkeit (Extraversion), Verträglichkeit (Agreeableness) und emotionale Labilität (Neuroticism) anhand von online verfügbaren Daten ermittelt.

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Februar 2017

Teil 5:   Medizinrobotik

Nach einer Schätzung sollen bereits im nächsten Jahr im privaten Bereich 35 Millionen Serviceroboter werkeln, davon 25 Millionen direkt im Hausarbeitsbereich. Im Pflegebereich erwartet man 32.500 Einheiten, die entweder als Traghilfen, als Kuscheltiere oder als quasi-intelligente Gesprächspartner ihren Dienst versehen. In der Krankenhauslogistik transportieren sie bereits Rollcontainer mit Essen, Medikament, Blutkonserven, Akten oder Wäsche, füllen Proben ab, verwalten Apotheke und stellen Tablettenschachteln zusammen.

Mittlerweile werden Roboter längst als technische Assistenzsysteme in der Radiologie, bei bildgebenden Systemen, in der Strahlentherapie, Patientenpositionierung, in der Rehabilitation, bei der minimalinvasiven Chirurgie und Laser-Osteotomie eingesetzt. Mittels einer Kraft-Rückkopplung spürt der Chirurg, wieviel Kraft er anwendet und wo es Widerstände gibt.

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Januar 2017

Teil 4:   Gentherapie

Im September 2016 erfuhr die Öffentlichkeit erstmals von dem „Baby mit drei Eltern“, welches das Erbgut seines Vaters sowie das kombinierte Erbgut von zwei Frauen in sich trägt. Dadurch wurde der Ausbruch der mütterlichseits übertragenen Erbkrankheit Leigh-Syndrom erfolgreich verhindert. Diese gentherapeutischen Eingriffe sind nun in Großbritannien gesetzlich erlaubt.

Die Gentherapie nimmt nach einigen Rückschlägen wieder Fahrt auf. DNA-, RNA- oder Retroviren dringen als Genfähren bevorzugt in Leberzellen, Lymphozyten oder Knochenmarkzellen ein, um dort hochwirksame Medikamente einzuschleusen. Weltweit befassen sich 16.000 Publikationen und 200 Studien mit dem Einsatz von RNA-Medikamenten. In Deutschland sind bereits zwei Gentherapien und ein RNA-Arzneimittel zugelassen.

Die Zielgenauigkeit ist häufig noch unbefriedigend und etwaige Nebenwirkungen im Genom sind zu berücksichtigen. In der KKC-Serie zur IT- und Medizintechnik des Gesundheitsmagazins Health&Care Management wird im Dezemberheft über die Fortschritte, Chancen und Risiken der Nanomedizin berichtet.

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November 2016

Teil 3:    Nanomedizin

Der diesjährige Nobelpreis für Chemie ging an drei Autobauer, die aus wenigen Molekülen ein bewegliches Fahrzeug gebaut hatten. Diese Leistung demonstriert anschaulich den gegenwärtigen Stand der Nanotechnologie, die mittlerweile auch einen Transistor von 1 Nanometer Größe hervorgebracht hat. Obwohl Nanopartikel schon seit vielen jahren in der Auto- und Flugzeugindustrie und in Textilien, Kosmetika, Haushalts- und Lebensmitteln zu finden sind, wird über Toxizität, Kanzerogenität, Resistenzbildung, den nötigen Arbeitsschutz und die gefahrlose Entsorgung noch heftig geforscht.

In der Medizin wird schon lange mit Nanopartikeln therapiert: kolloidales Gold wird in der Arthritistherapie eingesetzt, Nanosilber findet durch seine antimikrobielle Wirkung seine Anwendung in der Wundversorgung und in der Implantatherstellung. 2013 wurden schon über 100 Nanoprodukte in der Medizintechnik gelistet, hinzu kommen 43 zugelassene Nanoarzneimittel für Grippe-Impfstoffe, Krebsmedikamente oder gegen Pilzinfektionen. Nanostrukturen ermöglichen den Biomarker- und Wirkstofftransport von wasserlöslichen bzw. hochtoxischen Medikamenten direkt in die Tumorzelle. Die neuen Methoden leiten das neue Zeitalter der Theranostik ein, eine Kombination der Diagnostik durch Biomarker und Therapie durch hochspezifische Medikationen auf Zellebene.

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Oktober 2016

Teil 2:        DNA-Computer

Die Oktober-Ausgabe der HCM befasst sich mit der Entwicklung von DNA-Computern. Nach den ersten konzeptuellen Ideen des Physikers Richard Feynman im Jahre 1959, einzelne Moleküle oder sogar Atome für Berechnungen einzusetzen, nahm die Entwicklung ab 2011 einen rasanten Verlauf, als Forscher begannen, sich Gedanken über die Speicherung von Daten in Genomsequenzen zu machen. Bereits 2013 konnte man fünf Dateien von 740 Kilobytes Umfang in einer codierten DNA speichern. In diesem Jahr kodierten die Genprogrammierer ein Buch in eine DNA und stellten davon im Reagenzglas 70 Milliarden Kopien her.

DNA-Moleküle hat man auch das Rechnen beigebracht: addieren, subtrahieren, multiplizieren und sogar das Ziehen von Quadratwurzeln ist mit einem DNA-Computer bereits möglich. Zurzeit werden Logarithmen und Exponentialfunktionen implementiert.

Natürlich kann man beim DNA-Computer keine Tastatur für die Eingabe von Befehlen verwenden. Die Werte werden durch unterschiedliche Konzentrationen bestimmter DNA-Sequenzen abgebildet, die Rechenoperationen erfolgen durch biochemische Arbeitsschritte. Die Ergebnisse werden abschließend durch elektrophoretische Verfahren und PCR ermittelt. Dadurch dauert der Abruf von Daten allerdings Sekunden bis Stunden.

Der Vorteil liegt in der ungeheuren Speicherdichte: das gegenwärtige Wissen der Menschheit passt in nur einem Kilogramm DNA. Durch millionenfache Parallelarbeit können hochkomplexe Aufgaben wie Wettervorhersagen durchgeführt werden. Durch ihre Größe im Nanobereich könnten künftig DNA-Computer in den Zellen selbst Messungen durchführen, gezielt Medikamente in Krebszellen einbringen und aufgespürte Viren in DNA-Käfige einschließen.

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September 2016

Teil 1:         Gentechnologien

Zu Beginn befasst sich Kindler mit der Neuprogrammierung des Lebens durch die sogenannte synthetische Biologie. In den letzten zehn Jahren hat diese neue Disziplin aufsehenerregende Fortschritte gemacht. Nachdem zur Jahrtausendwende das komplette menschliche Genom durch Craig Venter sequenziert wurde, stellte er 2008 bereits eine vollständige künstliche DNA vor und kam zwei Jahre später mit dem ersten künstlich erschaffenen Bakterium in die Schlagzeilen.

Ein neues, von den Bakterien abgeschautes Gen-Werkzeug namens CRISPR erlaubt es den Forschern, mit bislang unerreichter Genauigkeit und Schnelligkeit Erbgut umzubauen und Bakterien umzuprogrammieren. Zur Erleichterung der Genmanipulationen wurde eigens eine Software entwickelt, die kostenfrei im Internet heruntergeladen werden kann.

Eine weltweit organisierte Gruppe von „Biohackern“ nutzt diese Technologie längst in ihren Garagen-Biolaboren, um Bakterien neue Eigenschaften beizubringen. Auf der nächsten iGEM-Konferenz Ende Oktober 2016 in Boston werden 300 Teams, darunter 13 deutsche, ihre neuen Kreationen vorstellen.

Mittlerweile haben chinesische Forscher im letzten Jahr auch das gesellschaftliche Tabu durchbrochen und Gene der menschlichen Keimbahn manipuliert. Nun liefern sich die Gentherapeuten ein fragwürdiges Rennen.

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