Professor Dr.-Ing. Volker Lohweg
Wie eine App Ärzte und Erkrankte bei der Parkinson-Therapie unterstützen kann
Forschende des Instituts für industrielle Informationstechnik (inIT) der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe (TH OWL) und Studierende des Studiengangs Medizin- und Gesundheitstechnologie entwickeln gemeinsam mit Medizinerinnen und Medizinern eine App, die das Bewegungsverhalten von Parkinson-Patientinnen und Patienten und deren Medikationsverhalten dokumentiert. Die Daten unterstützen die behandelnden Ärztinnen und Ärzte bei der Diagnose.
Der Moderator Frank Elstner und der US-Schauspieler Michael J. Fox sind berühmte Persönlichkeiten, die an Parkinson erkrankt sind. Die Symptome sind zum Beispiel unkontrollierter Tremor oder Muskelsteifheit. Eine App, die von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Instituts für industrielle Informationstechnik (inIT) der TH OWL entwickelt wird, kann dabei helfen, Patientinnen und Patienten sowie Ärztinnen und Ärzte bei der Parkinson-Therapie zu unterstützen.
„Wir forschen seit mehreren Jahren in einem gemeinsamen Team aus Ärztinnen und Ärzten des Klinikums Lippe und Fachleuten für Datenanalyse und Maschinellem Lernen an der App. Dabei nutzen wir die Sensorik in Smartphones, um das Gangverhalten von Parkinson-Erkrankten zu untersuchen.“
Algorithmen analysieren spezifisches Gangverhalten
Der Hintergrund ist, dass die Art wie Patientinnen und Patienten mit der Diagnose idiopathisches Parkinson-Syndrom gehen, wichtige Informationen über ihren Gesundheitszustand liefert. So können zum Beispiel die Schritte kleiner werden oder der Gang schlurfender. Smartphones verfügen unter anderem über Beschleunigungssensoren, die messen, ob ihre Nutzerin joggt oder Auto fährt und über Lokalisierungssensoren, die aufzeichnen in welchem Radius die Personen sich bewegen. Diese Standardsensoren machen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für ihre App zu Nutze. Aus den Daten entsteht ein digitales Tagebuch aus Bewegungsprofilen. „Wir haben spezielle Algorithmen entwickelt, die in der Lage sind, anhand dieser Daten das Gangverhalten von Menschen zu analysieren und auszuwerten“, beschreibt Professor Lohweg die Methodik hinter der App.
„Anhand dieser Bewegungsprofile können die behandelnden Ärztinnen und Ärzte erkennen, in welchem Stadium der Krankheit sich die Erkrankten befinden und wie gut die aktuelle Medikation anschlägt“, erklärt Anton Pfeifer, Spezialist für Maschinelles Lernen und Teil des Teams. Den Menschen, die an Parkinson erkrankt sind ermöglicht die App den Alltag mit der Krankheit einfacher zu gestalten. „Wir haben zum Beispiel eine Art Wecker-Funktion eingebaut, die die Patientinnen und Patienten an die Einnahme ihrer Medikamente erinnert, sagt Pfeifer. Außerdem soll die App die Kommunikation zwischen Patient, den behandelnden Ärzten im Klinikum Lippe und den Hausärztinnen und Hausärzten erleichtern – beispielsweise durch eine Chat-Funktion.
Die ersten Parkinson-Patientinnen und Patienten am Klinikum Lippe werden mit einer ersten Vorversion der App ausgestattet. Denn nur sie sind Experteninnen und Experten und können so die App bereits in der Erprobungsphase testen. Mithilfe der Patientinnen und Patienten können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die App optimal an die Bedürfnisse von Personen, die an Parkinson erkrankt sind, anpassen. Ein Ärzteteam unter der Leitung von Professor Christoph Redecker, dem Chefarzt der Klinik für Neurologie am Klinikum Lippe, analysiert die Daten, die die App liefert, und kann daraus Rückschlüsse darauf ziehen, wie sich der Gesundheitszustand der Patientinnen und Patienten entwickelt und ob beispielsweise die Medikation angepasst werden muss. Ziel der Studie ist es, die Erkrankten digital in ihrem Alltag zu begleiten. „Wir möchten mit der Studie herausfinden, wie gut unsere Sensoren und Algorithmen funktionieren und wie zielgenau man mit ihnen Erkenntnisse gewinnen kann“, sagt die Studentin Vanessa Binöder, die ihre Bachelor-Arbeit in diesem Themengebiet am inIT schreibt.
App ermöglicht Rund-um-die-Uhr-Monitoring von Erkrankten
Der Einsatz von digitalen Hilfsmitteln in der Gesundheitsversorgung ist ein sensibler Bereich. Werden Algorithmen irgendwann Ärztinnen und Ärzte ersetzen? Wie sicher sind die Daten von Erkrankten? „Die Daten müssen unter allen Umständen so verschlüsselt und anonymisiert sein, dass man niemals Rückschlüsse auf einzelne Patientinnen und Patienten ziehen kann“, betont Wissenschaftler Professor Volker Lohweg. „Andernfalls werden sie niemals das notwendige Vertrauen in digitale Hilfsmittel in der Therapie haben, und ohne Vertrauen funktioniert keine Behandlung“, sagt Professor Lohweg.
„Ein klarer Vorteil der App ist, dass durch sie ein Rund-um-die-Uhr-Monitoring möglich ist, das können die behandelnden Medizinerinnen und Mediziner und auch das Pflegepersonal nicht leisten“, so Anton Pfeifer. „Sie sollte aber immer nur eine von mehreren Quellen sein, die die behandelnden Medizinerinnen und Mediziner für ihre Diagnose heranziehen.“
Im Idealfall helfen die Daten, die Krankheit besser zu verstehen und die Therapie so auf die Patientinnen und Patienten abzustimmen, dass sich ihre Lebensqualität verbessert. „Hier zeigt sich wieder, dass die Informations- und Kommunikationstechnologien, verknüpft mit Maschinellem Lernen und Computerintelligenz, in Anwendungen zum Beispiel in der Medizin, hilfreich sind“, so Professor Lohweg.
Interview mit Prof. Dr. Volker Lohweg
Im Gespräch erzählt Prof. Dr. Lohweg ausführlich über die von ihm und seinem Team entwickelte App zur Behandlung von Parkinson-Erkrankten. Außerdem spricht er über die Individualisierung von Medikamenten und erzählt, welche Rolle dabei die Digitalisierung spielt.
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