Ein digitaler Zwilling ist in der Medizin das virtuelle Abbild eines Patienten oder eines Organs, das aktuelle Gesundheitsdaten verwendet. Auch heimische Forscher arbeiten daran, Therapien am Computer zu prüfen und bessere Vorhersagen zu treffen.
Irgendwo in Österreich. Eine ältere Dame bricht in ihrer Wohnung zusammen. Sie lebt allein, daher gibt es keinen Notruf. Was in einer Katastrophe enden könnte, bleibt aber nicht unbemerkt. Denn ein digitaler Zwilling, gespeist aus ihren Gesundheitsdaten und Versorgungsvorgängen, erkennt die kritische Situation sofort und verständigt automatisch Hilfe. Rettungskräfte sind bereits informiert und kennen die wichtigsten Werte, die Vorgeschichte und die Risiken.
Was heute noch wie Science-Fiction klingt, ist genau die Vision, die Christian Stary, Universitätsprofessor für Wirtschaftsinformatik an der Johannes Kepler Universität Linz, realisieren möchte – ein System, das nicht nur Daten sammelt, sondern im entscheidenden Moment vorsorgend eingreift oder reagiert. Seine Arbeit wird auf unterschiedlichen internationalen Konferenzen und Workshops zur disziplinenübergreifenden Forschung in den Anwendungsbereichen soziotechnischer Systeme als neuer, spannender Ansatz diskutiert.
Gerade in einem Land mit vielen älteren, allein lebenden Menschen wie Österreich könnte das den Unterschied zwischen rechtzeitiger Hilfe und einem Notfall machen, der zu spät erkannt wird. Der digitale Zwilling fungiert hier als eine Art unsichtbarer Begleiter im Hintergrund. Er überwacht den Gesundheitszustand, erkennt kritische Situationen und veranlasst bei Gefahr automatisch die richtigen Schritte. Stary: „Es geht nicht nur um Technik, sondern um das Zusammenspiel von Patient, Technologie und Organisation, also Rettung und Ärzt:innen.“
Jeder Zwilling wird dabei aus verschiedenen Datenquellen wie Bildgebung, Laborwerten, genetischen Daten, Wearables und elektronischen Patientenakten erstellt. Experte Stary: „Ich halte es für durchaus realistisch, dass so eine Versorgung bereits in fünf Jahren zur Verfügung steht.“
Christian Stary. Für den Wirtschaftsinformatiker der JKU Linz liegt der digitale Zwilling nicht im Körper, sondern im System. Seine Modelle bilden Prozesse und Entscheidungen ab und zeigen, wie sich komplexe Abläufe im Gesundheitswesen gezielt verbessern lassen.
Prävention dank Zwillling.
In heimischen Universitätskliniken, Forschungseinrichtungen und spezialisierten Technologiezentren entsteht derzeit ein Ansatz, der ärztliche Entscheidungsfindung grundlegend verändern könnte. Digitale Abbilder des Menschen bündeln unterschiedliche Gesundheitsinformationen, bilden körperliche Prozesse nach und ermöglichen Prognosen für individuelle Krankheitsverläufe. Dadurch verschiebt sich der Fokus zunehmend von standardisierten Behandlungen hin zu einer personalisierten und vorausschauenden Versorgung.
An der Medizinischen Universität Graz leitet Gernot Plank eine Forschungsgruppe im Bereich Medizinische Physik und Biophysik. Gemeinsam mit seinem Team ist er an der Schnittstelle zwischen Mathematik, Physik, Informatik und Medizin tätig und kooperiert eng mit Kardiologen. „Wir arbeiten vor allem an digitalen Zwillingen des Herzens“, erklärt der interdisziplinäre Wissenschafter: „Herz-Kreislauf-Erkrankungen gehören zu den häufigsten Todesursachen. So beschäftigen wir uns mit Simulation von Herzrhythmusstörungen wie zum Beispiel Vorhofflimmern und Computermodellen, die helfen, Therapien zu planen. Ziel unserer Forschungen ist es, Herzbehandlungen besser und individuell vorherzusagen, bevor man sie am echten Patienten durchführt.“ Die Implementierung eines digitalen Herzzwillings wird aktuell für die Ablation von ventrikulären Tachykardien bei Patienten mit ischämischer Kardiomyopathie in Studien mit Patienten untersucht. Ein Herzzwilling, der allgemein für Diagnose und Therapieplanung eingesetzt werden kann, steht im Moment noch nicht zur Verfügung. An solchen Anwendungen wird zwar geforscht, aber es wird noch Jahre dauern, bis sie routinemäßig eingesetzt werden können.
Gernot Plank kombiniert an der Medizinischen Universität Graz Medizin, Physik und KI zu hochpräzisen Herzmodellen. Seine digitalen Zwillinge berechnen, wie sich elektrische Signale im Gewebe ausbreiten, und liefern damit eine neue Grundlage für datengetriebene Entscheidungen in der Kardiologie.
Auch in den Fachgebieten Onkologie, Neurologie, Pulmologie und Systemmedizin laufen für die Realisierung der Zwillinge wissenschaftliche Untersuchungen. In der Krebsforschung geht es unter anderem um die Auswahl und Verträglichkeit bestimmter Therapien. Ziel in der Neurologie ist das „virtuelle Gehirn“, um zu Epilepsie, Schlaganfällen und OP-Planungen tieferes Wissen zu erlangen. In Bezug auf die Lunge wird an Lungenkrebs-Simulationen und digitalen Modellen von Atemmechanik gearbeitet. Ein weiteres Tätigkeitsfeld rund um den digitalen Zwilling ist die metabolische Zellsimulation. Dieses Computermodell zeigt, wie eine Zelle Nährstoffe aufnimmt, umwandelt und Energie erzeugt.
Auch die Prävention rückt in den Fokus. Digitale Zwillinge könnten helfen, Krankheiten zu erkennen, bevor sie überhaupt entstehen. Durch kontinuierliche Analyse von Gesundheitsdaten lassen sich frühzeitig Veränderungen bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen, bei Diabetes oder bei neurologischen Leiden feststellen. Individuelle Risikoprofile werden dadurch greifbar und verständlich.
Gamechanger.
Das Potenzial dieses Zwillings ist groß, aber die Herausforderungen sind komplex. Denn der Doppelgänger ist vollständig von Konnektivität sowie Echtzeitdaten und deren Qualität abhängig. Die Wissenschaftler: „Die Herausforderung steckt noch eher im Datenmaterial als in der Technologie. Denn fragmentierte Systeme, unterschiedliche Standards und teilweise unvollständige Datensätze erschweren die Umsetzung.“
Gleichzeitig stellen sich grundlegende Fragen: Wer hat Zugriff auf diese hochsensiblen Informationen? Wie werden sie geschützt? Wie transparent sind die Algorithmen, die daraus Entscheidungen ableiten? Gerade in Österreich, wo Datenschutz traditionell einen hohen Stellenwert hat, ist das Vertrauen der Bevölkerung ein entscheidender Faktor für den Erfolg solcher Verfahren.
Der digitale Zwilling ist kein technologischer Trend, sondern ein möglicher Gamechanger für die Medizin. Gelingt der Spagat zwischen Innovation, Datenschutz und klinischer Praxis, könnte der digitale Patient schon bald Teil der Realität sein und die Gesundheitsversorgung nachhaltig verändern.
So technologisch das Thema ist, am Ende bleibt die Medizin eine zutiefst menschliche Disziplin. Der digitale Zwilling wird Ärztinnen und Ärzte nicht ersetzen, aber er kann sie unterstützen. Entscheidend wird sein, wie gut es gelingt, die Technologie in den klinischen Alltag zu integrieren.
Österreich hat gute Voraussetzungen, um im Bereich digitaler Zwillinge eine relevante Rolle zu spielen. Der Weg zur flächendeckenden Anwendung ist zwar noch weit, doch die Richtung ist klar: Der digitale Zwilling ist die Generalprobe für die Medizin, in absehbarer Zeit wird es schon echte Individuallösungen geben. In Zukunft hat voraussichtlich jeder Patient zwei Leben – ein reales und ein simuliertes.
