Personalisierte Medizin: Der simulierte Patient
Empa-Forschende haben mehrere hundert Avatare auf der Basis von realen Menschen modelliert und experimentell behandelt. Erstmals erhielten die digitalen Zwillinge dabei Rückmeldungen von echten Patientinnen und Patienten, dank derer die Empa-Forschenden die Therapie dann weiter optimieren konnten.
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Damit die Schmerzmitteldosierung im Sinne einer personalisierten Medizin für jeden einzelnen Patienten ermittelt und konstant gehalten werden kann, nutzen Empa-Forschende zusammen mit einem Team der Universität Bern das innovative Forschungsfeld der Computer- und Datenwissenschaften. Das Team um Thijs Defraeye vom «Biomimetic Membranes and Textiles» Labor der Empa in St. Gallen entwickelt mit multiphysikalischen Modellierungen einen digitalen Zwilling des menschlichen Körpers, der die Steuerung und Vorhersage des Therapieverlaufs erlaubt.
In den mathematischen Modellen, auf denen der komplexe digitale Doppelgänger basiert, haben die Forschenden eine Vielzahl von Variablen von realen Menschen wie etwa Alter und Lebensstil berücksichtigt. Denn die Wirkung eines Medikaments wird von einer Fülle an körperlichen Parametern beeinflusst, die individuell sehr unterschiedlich sein können.
«Wir berücksichtigen bei der Erstellung eines Avatars beispielsweise, wie das Medikament bei der Behandlung im lebenden Körper verstoffwechselt wird und wieviel letztlich im Schmerzzentrum im Gehirn des Menschen eintrifft», erklärt Empa-Forscher Defraeye.
In den mathematischen Modellen, auf denen der komplexe digitale Doppelgänger basiert, haben die Forschenden eine Vielzahl von Variablen von realen Menschen wie etwa Alter und Lebensstil berücksichtigt. Denn die Wirkung eines Medikaments wird von einer Fülle an körperlichen Parametern beeinflusst, die individuell sehr unterschiedlich sein können.
«Wir berücksichtigen bei der Erstellung eines Avatars beispielsweise, wie das Medikament bei der Behandlung im lebenden Körper verstoffwechselt wird und wieviel letztlich im Schmerzzentrum im Gehirn des Menschen eintrifft», erklärt Empa-Forscher Defraeye.
Die Schmerztherapie durch transdermal wirkende Pflaster ist hierbei erst der Anfang der Avatar-assistierten Behandlung: In Zusammenarbeit mit Kliniken und Spitälern wollen die Empa-Forschenden nun weitere Therapien wie die Insulingabe bei Diabetes durch digitale Zwillinge optimieren
Quelle: Empa
