Früherkennung und Therapie von Parkinson Symptomen mit Emotional und Audio Intelligence?

Wenn man audEERING und Emteq glauben darf, dann ja. Denn beide Unternehmen haben offensichtlich zusammen eine Lösung gefunden, Parkinson Symptome zuverlässig frühzeitig zu erkennen und Patienten optimal medikamentös einzustellen. Dabei wird die Sprachanalyse-Technologie von audEERING in die Wearables von Emteq integriert. Die dadurch mögliche, kontinuierliche Beobachtung der Symptome durch Hören und Sehen macht eine individuell auf den Patienten zugeschnittene Behandlung möglich.

Audio Intelligence – zwischen den Zeilen hörenParkinson-HealthcareHeidi-02

audEERING hat sich seit 2012 auf die maschinelle Wahrnehmung von Informationen basierend auf der menschlichen Sprache spezialisiert. Konkret geht es dabei um den Gemütszustand des Sprechers. Also nicht was, sondern vor allem wie es gesagt wurde. Audio Intelligence (AI) entschlüsselt Sprachsignale und gewinnt daraus Erkenntnisse über den Zustand, in dem sich der Sprechende befindet. Kurz: wann, wie und unter welchen Umständen etwas gesagt wurde.

50 Sprechzustände und Emotionen können heute schon analysiert werden. Wut, Angst, Trauer, Ablehnung, …. Im kommerziellen Bereich wird AI heute schon in Call Centern eingesetzt, um Telefongespräche zu analysieren. Im Automobil-Bereich gibt es Entwicklungen, um den Zustand des Fahrers zu erkennen – Müdigkeit, Trunkenheit, Aggression. Und im Musikbereich, um emotionale Playlisten zu erstellen.

Audio Intelligence und Parkinson

Das entwickelte AI-Modell erkennt automatisch und mit hoher Genauigkeit bereits Monate vor dem Auftreten anderer Symptome Veränderungen in der Stimme Betroffener. Zum Beispiel kleinste Sprechausfälle, die durch die Lähmung der Kehlkopfmuskeln ausgelöst werden. Dank dieser maschinellen Intelligenz können dem Arzt in Echtzeit grundlegende Erkenntnisse zur Diagnostik und Therapie neurokognitiver Krankheiten geliefert werden.

Emteq

Emteq integriert die Stimmanalyse in seine Wearables. Diese interpretieren den Gesichtsausdruck und die Bewegungen eines Patienten, um so relevante Biomarker zu liefern. Für die Beobachtung von Parkinson-Symptomen hat Emteq zum Beispiel eine smarte Brille entwickelt, die die wichtigsten physischen Indikatoren der Krankheit aufzeichnet und interpretiert.

Durch die Kombination beider Technologien, nämlich der Audio- und Emotionsanalyse, würde nun ein neuer Standard beim Monitoring von Schlüsselsymptomen im medizinischen Bereich gesetzt. So könnten wertvolle Informationen für die zuverlässige Früherkennung von Parkinson-Symptomen gewonnen werden.

Emteqs smarte Brille wird im ersten Halbjahr 2019 in einer klinischen Studie getestet.

Mein Fazit

Unter den vielen Einsatzbereichen der intelligenten Audio-Analyse finde ich diesen Ansatz zur frühzeitigen Diagnostik von neurokognitiven Krankheiten neben dem Einsatz im Automobil-Bereich wirklich herausragend. Die Kombination mit visuellen Analyse-Gadgets hat Charme.

Aktuell gibt es auch keine Methode für behandelnde Ärzte, den Erfolg der Behandlung eines Parkinson-Patienten kontinuierlich und objektiv nachzuverfolgen. Die richtige Einstellung der Medikation basiert in der Regel auf dem subjektiven Feedback des Patienten und ist häufig ein schwieriger und langwieriger Prozess. Mit der Technologie von Emteq und audEERING könnte – neben der Früherkennung – eine zuverlässige Beobachtung der Symptome gewährleistet werden und dem Patienten somit Lebensqualität zurückgegeben werden. Das wäre ein echter Fortschritt.

https://scienceofparkinsons.com/2018/10/10/glasses/#more-51998

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Über das Thema Stimmanalyse zur Erkennung von psychischen und neurologischen Erkrankungen, habe ich im Zusammenhang mit dem Berliner Unternehmen PeakProfiling und der Charité Universitätsklinik Berlin auch im Sommer 2018 berichtet. http://www.healthcareheidi.de/2018/07/24/stimmanalyse-der-klang-der-seele/

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DeepGestalt hilft seltene Gendefekte zu erkennen

Es gibt Gendefekte, die man betroffenen Menschen direkt im Gesicht ablesen kann. Am bekanntesten ist sicher das typische Gesicht von Menschen mit einem Downsyndrom. Das können auch medizinische Laien auf den ersten Blick erkennen. Bei anderen Gendefekten sind die Veränderungen nicht so offensichtlich, eine schnelle Blickdiagnose daher nicht ganz so einfach. Die App DeepGestalt hilft beim Erkennen.

Viele Erbkrankheiten, die zu charakteristischen Gesichtsformen führen, sind selten. Deswegen haben sie Ärzte oft gar nicht auf ihrem „Radar“. Daher haben sich nun Wissenschaftler aus den USA, Israel und Deutschland die technische Möglichkeit der Gesichtserkennung per Computer zunutze gemacht. Sie entwickelten eine KI-gestützte Software namens DeepGestalt, die über 200 seltene Syndrome an Porträtfotos erkennen und mit möglichen Gendefekten verknüpfen kann.

Wie funktioniert DeepGestalt?

Die KI-Software wurde mit mehr als 17.000 Bildern von Betroffenen trainiert. Dabei erfolgte das Training spezifisch pro Syndrom. Das heißt, die Software wurde mit einer bestimmten Anzahl Bildern von Menschen mit jeweils einem ganz bestimmten Gendefekt trainiert. Diese Bilder wiederum wurden mit einer bestimmten Anzahl Bildern von Menschen ohne das Syndrom kontrastiert. Bei der Gesichtsanalyse berücksichtige DeepGestalt Merkmale wie die Form des Mundes, der Augen, des Kinns oder den Abstand zwischen den Augenbrauen.

Wie gut ist DeepGestalt?

Die Ergebnisse sind gerade in Nature Medicine veröffentlicht worden.

  • Die Software erreichte beim Cornelia-de-Lange-Syndrom eine Treffsicherheit von 96,88 % gegenüber 75 % in einer Gruppe von 65 Experten.
  • Beim Angelmansyndrom lag DeepGestalt bei 92 % der Fälle richtig, gegenüber einer Trefferrate der Experten von 71 %.
  • Am meisten überzeugte die Software beim Noonansyndrom, das durch Varianten in 5 verschiedenen Genen verursacht wird. Experten können diese Typen in der Regel überhaupt nicht anhand der Gesichtsmerkmale unterscheiden. Eine spezialisierte Variante der Software erzielte immerhin eine Trefferrate von 64 %.
  • In einer weiteren Untersuchung geriet die Software allerdings an ihre Grenzen: In einem Test wurden ihr 502 Bilder vorgelegt, die sie einem von 207 Syndromen zuordnen sollte. Die Software ermittelte jeweils eine Liste von Vermutungen, die sie der Wahrscheinlichkeit nach ordnete. Die richtige Antwort fand sich zu 91 % in den Top 10 der Vermutungen. Für eine exakte Diagnose zu wenig. Aber immerhin könnte die Liste Ärzten wichtige Hinweise für das weitere diagnostische Vorgehen liefern.

Gibt es DeepGestalt bereits?

Ja, der Hersteller FDNA bietet die Software bereits als „Face2Gene“-App für Smartphones an. Die App ist kostenlos und funktioniert ganz einfach.

Screenshot der App "Face2Gene"
Screenshot der App „Face2Gene“ ©FDNA

Um einen Case zu erstellen, lädt man entweder aus dem Album ein Foto hoch oder nimmt mit der Kamera ein neues auf. Dann gibt man nur noch die Initialen, das Geschlecht und das Geburtsdatum ein, und schon rechnet die App los. Innerhalb weniger Sekunden liefert sie ein Ergebnis für die Wahrscheinlichkeit bestimmter Gendefekte. Dieses Ergebnis kann man nun noch durch weitere Angaben wie bspw. klinische Befunde (Gaumenspalte, Kleinwuchs, Anfallsleiden etc.), die man einfach aus einer Auswahl anklicken kann, noch verfeinern.

Mein Fazit zu DeepGestalt

Auch wenn die Software eine genetische Untersuchung nicht ersetzt, so kann sie Pädiater sicherlich dabei unterstützen, bei auffälligen Kindern einen möglichen Verdacht zu erhärten. Das wiederum kann den Diagnoseprozess beschleunigen, so dass eine ggf. erforderliche Therapie zügig eingeleitet werden kann.

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Roboterbasierte Technologie für die Brustkrebsdiagnostik

Roboter sind in der Medizin zu unverzichtbaren Helfern geworden. In Operationssälen sind sie längst Alltag. Sie werden überall dort eingesetzt, wo sie Ärzte bei der Arbeit und Patienten bei der Genesung unterstützen können. Mein Kollege Wolf hat von der diesjährigen MEDICA spannendes berichtet. Ein Forschungsprojekt hat mich besonders begeistert. MURAB – MRI and Ultrasound Robotic Assisted Biopsy. Dazu gleich mehr.

Kein Science Ficton

Ein Mensch liegt auf dem Operationstisch. Statt des Chirurgen beugt sich jedoch plötzlich ein Roboter über den Patienten. Hightech-Arme schneiden, reparieren und nähen wieder zu. Der Chirurg sitzt einige Meter entfernt am Steuerpult.

Immer stärker dringt der technologische Fortschritt in die Operationssäle vor. Roboter werden zu unverzichtbaren Assistenten.

Keine Frage, sie werden den Arzt – noch nicht? – ersetzen können. Seine Erfahrung lässt sich nicht einfach in Künstliche Intelligenz umsetzen und programmieren. Aber sie helfen in „einfachen“ Dingen. Zum Beispiel bei minimal invasiven Eingriffen. Hier haben sie ein ruhigeres Händchen und werden auch nicht müde. Sie können die Bewegung des Arztes problemlos auf eine andere Größenordnung umrechnen. Führt der Chirurg an der Steuerkonsole zum Beispiel eine Bewegung um einen Zentimeter aus, kann der Computer diese Bewegung so umrechnen, dass sich der Roboterarm nur um einen Millimeter bewegt. So ist es möglich kleinste Schnitte mit höchster Präzision auszuführen.

MURAB

Eine neue Entwicklung dieser Assistenzsysteme wurde jetzt ganz aktuell auf der diesjährigen Medica in Düsseldorf vorgestellt: MURAB – ein Roboter für die Erkennung von Brustkrebs. Ziel dieses Robotersystems ist es, die diagnostische Biopsie zu verbessern.

Tritt nach einem Brustkrebs-Screening ein Verdacht auf, wird durch eine Biopsie das verdächtige Gewebe entnommen und weiter untersucht. Dabei ist es entscheidend, genau das betroffene Areal zu treffen. Für die Gewebeentnahme führt MURAB die Ultraschall-Sonde und richtet die Biopsie-Nadel treffsicher auf die Läsion aus. So kann  der Arzt die Nadel mit hoher Präzision in das Gewebe einführen. Das macht die Prozedur – und wir reden hier wirklich von einer Prozedur – für die Betroffenen einfacherer und sicherer.

Das Forschungsprojekt

MURAB ist nicht nur der Name für den Assistenten, sondern steht in erster Linie für ein europäisches Forschungsprojekt, an welchem auch das deutsche Unternehmen KUKA Medical Robotics aus Augsburg beteiligt ist. Weitere Partner sind neben anderen Siemens Nederland N.V., die Università de Verona (UNIVR), Italien, die Medizinische Universität Wien, Österreich, und das Radboud university medical center (RUMD) in den Niederlanden.

Neuartige Registrierungssoftware-Algorithmen ermöglichen MRT-Bilddaten mit Ultraschall-Bilddaten zu fusionieren. Damit können aufwendige und kostenintensive MRT-Untersuchungen in schnellere und kostengünstigere Ultraschall-Untersuchungen umgewandelt werden. Der durch das Projekt entwickelte Prototyp sieht vor, dass der Radiologe das Zielgewebe am MRT-Bild anklickt und der Roboter die Biopsie automatisiert und unter Ultraschallführung durchführt (Quelle: Medizinische Universität Wien). Der offizielle Launch des Projektes fand im Rahmen der jährlichen European Robotics Summit 2016 in den Niederlande statt und soll Ende des Jahres 2019 abgeschlossen sein. Die EU unterstützt das Projekt mit ca. 4 Mio. Euro.

Mein Fazit

Brustkrebs ist die häufigste Krebsart bei Frauen in der EU. Die Diagnose bedeutet dabei fast immer einen Schock. Wichtig für die Diagnostik sind bildgebende Untersuchungen, wie Mammographie, Ultraschall oder Magnetresonanztomographie. Am Ende ist nur die Biopsie die einzige wirkliche Nachweismethode einer Krebserkrankung.

Unbestritten ist, dass durch eine Biopsie Risiken auftreten und das Verfahren der Patientin auch schaden kann. Mit dieser neuen Technologie würde das Scannen nur noch 15-20 Minuten dauern – statt 45-60 Minuten für einen Standard-MRI-Scan. Und, auch hier gilt: Die Kollegen aus Stahl sind eine perfekte Ergänzung. Sie haben ein ruhigeres Händchen und werden nicht müde. Sie können die Bewegung des Arztes so umrechnen, dass sich der Roboterarm nur um Millimeter bewegt. Heißt: sie können kleinste Schnitte mit höchster Präzision ausführen, würden damit weniger Gewebe verletzen, weniger Schmerzen verursachen und die „Prozedur“ erträglicher machen. Auf der Medica 2018 wurde der Prototyp vorgestellt und machte Hoffnung auf eine neue Zukunft in der Brustkrebsdiagnostik. Drücken wir uns Frauen die Daumen.


Weitere Informationen zum Projekt:

MURAB

KUKA Medical Robotics

Murab: an EU-funded project success story

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Abschied vom Stethoskop?

Elektrotechniker der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben gemeinsam mit der Brandenburgischen Technischen Universität (BTU) Cottbus und der Palliativmedizinischen Abteilung des Universitätsklinikums Erlangen ein Verfahren entwickelt, mit dem Herztöne per Radar zuverlässig abgehört werden können.

Biomedizinische Radarsysteme
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Bild: FAU/Kilin Shi

Beim Abhören von Herz und Lunge verwendet der Arzt klassischer Weise ein Stethoskop. Stethoskope haben jedoch einen Nachteil: Die Diagnose, etwa die Beurteilung der Herzklappenfunktion, erfolgt subjektiv und ist unmittelbar von der Erfahrung des Arztes abhängig.

Das jetzt entwickelte biomedizinische Radarsystem soll Herztöne per Radar zuverlässig und objektiv abhören, so dass eine sichere Diagnose gestellt werden kann. Mobile Radargeräte könnten also in Zukunft herkömmliche Stethoskope ersetzen.

Wie funktioniert das biomedizinische Radarsystem?

Im Grunde wie das Radarsystem bei der Geschwindigkeitsmessung im Straßenverkehr. Eine Radarwelle wird auf die Oberfläche eines Objektes gerichtet und reflektiert. Bewegt sich das Objekt, ändert sich die reflektierte Welle. Daraus errechnet sich dann die Stärke und Frequenz der Bewegung. Im Fall des biomedizinischen Radarsystems die Bewegung des Brustkorbes. Das Verfahren beruht also auf der Messung von Vibrationen der Haut, die durch den Herzschlag verursacht werden.

Im Unterschied zum Verkehrsüberwachungsradar ist das biomedizinische Radar in der Lage, Bewegungsänderungen im Bereich weniger Mikrometer zu erfassen – eine wichtige Voraussetzung dafür, dass selbst kleinste Anomalien, wie beispielsweise nicht korrekt schließende Herzklappen, zuverlässig diagnostiziert werden können.

Radar versus Stethoskop

Könnten also mobile Radarsysteme in naher Zukunft die klassischen Stethoskope bei der Diagnose der Herzfunktion ersetzen?

Erste Tests verliefen erfolgreich Die Probanden wurden in verschiedenen Aktivitätszuständen untersucht und ihre Herztöne registriert. Der direkte Abgleich des Radarsystems mit herkömmlichen Standardinstrumenten zeigte eine sehr hohe Korrelation. Die Erlanger Wissenschaftler sind daher optimistisch, dass mobile Radarsysteme in naher Zukunft die klassischen Stethoskope bei der Diagnose der Herzfunktion ersetzen können.

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Bild: FAU/Kilin Shi

Ein weiterer Vorteil: mit dem mobilen Radar lassen sich Vitalfunktionen berührungslos und permanent überwachen. Was insbesondere bei schwerkranken Patienten sehr hilfreich wäre. Eine kabellose Rund-um-die-Uhr-Überwachung also. Auch daran arbeiten die Erlanger Forscher.

Mein Fazit

Ein großer Vorteil der biomedizinischen Radarsysteme liegt ganz klar darin, dass der Mensch als Fehlerquelle bei der Diagnose ausgeschlossen werden kann. Meines Erachtens wird das Stethoskop daher mittelfristig aus der Klinik und vermutlich auch großen niedergelassenen Praxen verschwinden. Am Ende alles eine Frage der Kosten und der Erstattung.

Veröffentlicht wurden die Testergebnisse der biomedizinischer Radarsysteme im Fachjournal Scientific Reports 2018; doi: 10.1038/s41598-018-29984-5.

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Unyvero – Innovatives Diagnostiksystem bei Krankenhauskeimen

Das innovative und umfassende Diagnostiksystem Unyvero ermöglicht es, schwere Infektionserkrankungen bei hospitalisierten Patienten in nur 4 bis 5 Stunden zu diagnostizieren.

Gefahr Krankenhauskeime

Ins Krankenhaus kommen Patienten üblicherweise mit der Hoffnung wieder gesund zu werden. Mitunter passiert jedoch genau das Gegenteil: Sie stecken sich in der Klinik mit Keimen an. In Europa passiert das laut Schätzungen des Fachblattes „Plos Medicine“ 2,6 Millionen Mal pro Jahr. Rund 91.000 Menschen sterben sogar an den Folgen der sogenannten nosokomialen Infektionen. Vor allem Patienten, die auf Intensivstationen behandelt werden, haben aufgrund ihrer Grunderkrankung und der häufigen Verwendung von Kathetern und Beatmungsgeräten ein besonders hohes Infektionsrisiko.

Antibiotikaresistenzen nehmen zu

Gerade in Deutschland ist das Sepsisrisiko besonders hoch. Dabei könnten viele Infektionen verhindert werden, wenn sich die Kliniken an die konsequente Umsetzung von Hygienestandards, strikte Isolierung von Risikopatienten und Weiterverfolgung besiedelter Patienten auch außerhalb der Kliniken halten würden. Durch diese Versäumnisse hat die Keimzahl bei uns in den letzten Jahrzehnten drastisch zugenommen. Viele  Keime sind mittlerweile multiresistent und somit gegen Antibiotika immun. Diese durch Antibiotikaresistenzen ausgelösten Infektionserkrankungen sind zu einer erheblichen Krankheitslast geworden, die zu einer der Haupttodesursachen zählt.

Der erfolgreiche Kampf gegen solche Infektionserkrankungen erfordert daher ein sektorübergreifendes Handlungskonzept, wie es sich bereits in den Niederlanden bewährt hat, sowie eine schnellere und umfassendere Diagnostik. Gerade unter dem Aspekt, dass die herkömmliche Analyse einer nativen Probe mindestens 2 Tage dauert und die Klinikärzte meist schon vorher mit der Antibiose beginnen, ohne die exakten Ergebnisse und Resistenzen zu kennen. Damit gehen sie das Risiko einer Fehlbehandlung ein.

So geht moderne Diagnostik mit Unyvero

Die von der Firma Curetis aus Holzgerlingen bei Stuttgart entwickelte Plattform „Unyvero“ schafft hier Abhilfe. Es handelt sich um ein schnelles und umfassendes Diagnostiksystem für schwere Infektionserkrankungen bei hospitalisierten Patienten, welches innerhalb von 4-5 Stunden valide Ergebnisse liefert.

Das Unyvero-System besteht aus dem Unyvero L4 Lysator, dem Unyvero A50 Analyzer sowie dem Unyvero C8 Cockpit. Eine spezielle Betriebssoftware, entsprechendes Zubehör sowie aktuelle unterschiedliche Einwegkartuschen für die Detektion von Infektionskrankheiten runden das System ab. Zudem kann das System aufgrund seiner einfachen Bedienung ohne qualifiziertes Laborpersonal direkt am „Point of Need“, z.B. auf der Intensivstation, in der Mikrobiologie bzw. im Zentrallabor eingesetzt werden.

© Curetis GmbH, Unyvero-System

Die Vorteile auf einen Blick:

  • Schnelle, einfache und umfassende Diagnostik bei schweren Infektionserkrankungen
  • Von der nativen Probe zu klinisch relevanten Antworten in nur wenigen Stunden
  • Deutlich frühere und gezielte Therapieentscheidungen möglich
  • Bessere medizinische Ergebnisse für die Patienten
  • Einsparpotenziale für die Krankenhäuser (Healthcare-Factor)

 

Mein Fazit:

Die in Deutschland unverhältnismäßig hohe Sepsissterblichkeit unterstreicht die Notwendigkeit, neue Strategien zur Vermeidung und Verbesserung der Behandlungsergebnisse bei Sepsis zu entwickeln und bereits bestehendes Know-How konsequent zu nutzen. Curetis schafft mit seinem Unyvero-System für alle am Gesundheitssystem Beteiligten einen klaren Mehrwert. Es bleibt zu hoffen, dass dieser Nutzen zukünftig übergreifend anerkannt wird und solche Innovationen flächendeckend als Standard eingesetzt werden.

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Muttermal-Tattoo zur Krebsfrüherkennung 2.0

Schweizer Forscher haben ein Hautimplantat mit Melanin produzierenden Zellen entwickelt, quasi ein Muttermal-Tattoo, welches erste Anzeichen wachsender Tumore registriert und anzeigt. Krebsfrüherkennung 2.0? Kann ein Blick auf den Arm also künftig genügen, um eine Krebserkrankung rechtzeitig zu erkennen?

Diagnose Krebs

An Herz-Kreislauf-Erkrankungen sterben in Deutschland deutlich mehr Menschen als an Krebs. Dennoch schockiert die Diagnose. Sie wird immer noch mit Unheilbarkeit und Hoffnungslosigkeit in Verbindung gebracht.

Die Statistiken des Krebsinformationsdienst sprechen jedoch eine andere Sprache: berücksichtigt man, dass die Menschen heute deutlich älter werden als zum Beispiel noch vor 20 Jahren, so geht die Krebssterblichkeit in Deutschland seit Jahren zurück; die Lebenserwartung Betroffener steigt deutlich. Mehr als die Hälfte aller Betroffenen kann sogar auf dauerhafte Heilung hoffen. Zum Vergleich: 2014 starben ca. 222.000 Menschen an Krebs. Im gleichen Zeitraum starben ca. 338.000 Menschen an Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Dauerhafte Heilung

Die Prognosen sind jedoch nicht bei jeder Tumorart ähnlich günstig. Und so kann heute auch noch nicht jeder Krebspatient auf Heilung hoffen. Früherkennung ist und bleibt der Schlüssel für eine positive Prognose. Und hier kommt das von den Forschern der Eidgenössichen Technischen Hochschule Zürich (ETH) entwickelte Implantat ins Spiel.

Muttermal-Tattoo als Frühwarnsystem
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©ETH Zürich, News: Künstlicher Leberfleck als Frühwarnsystem, Peter Rüegg

Das Implantat aus gentechnisch veränderten, menschlichen Zellen soll helfen, eine Erkrankung der vier häufigsten Krebsarten – Prostata-, Lungen-, Darm– und Brustkrebs – verlässlich und rechtzeitig zu erkennen. Die Zellen im Implantat verfügen über einen Calcium-Rezeptor. Denn hohe Calcium-Werte können ein früher Indikator für diese Tumore sein. Übersteigen die Werte nun über einen längeren Zeitraum einen bestimmten Grenzwert, beginnen die gentechnisch veränderten Zellen im Implantat das Pigment Melanin zu produzieren, der Leberfleck entsteht.

Laut ETH erscheint der Leberfleck lange bevor eine Krebserkrankung mit den üblichen Routinemethoden festgestellt werden würde. Bestätigt sich beim Arzt der Anfangsverdacht, bleibt also genügend Zeit für eine Therapie.

Mein Fazit

Dass die Methode tatsächlich funktioniert, wurde bereits erfolgreich an erkrankten Mäusen gezeigt. Das Muttermal-Tattoo erschien verlässlich auf der Haut der Nager, die unter krebsartigen Tumoren litten, die mit einem erhöhten Calcium-Spiegel einhergehen. Dabei zeigte keines der Tiere bereits offensichtliche Krankheitszeichen.

Der große Nachteil jedoch: die Lebensdauer eines solchen Implantates begrenzt sich auf ein Jahr. Danach müssen die verkapselten Zellen inaktiviert und ersetzt werden. Der Prototyp wird also noch eine Weile ein Prototyp bleiben, ehe er den Weg in die Praxen findet. Aber es ist, wie der intelligente BH zur Brustkrebsfrüherkennung, ein erster wichtiger Schritt. Und die positiven Ergebnisse motivieren sicher, daran weiter zu arbeiten.

Den Artikel zum intelligenten BH gibt es übrigens hier. Und die Studie zum Muttermal-Tattoo hier: Synthetic biology-based cellular biomedical tattoo for detection of hypercalcemia associated with cancer, Tastanova et al., Science Translational Medicine

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Eule oder Lerche? Biologischer Rhythmus für personalisierte Medizin

Wissenschaftler der Charité Universitätsmedizin Berlin haben einen Bluttest entwickelt, mit welchem sie exakt den Status der inneren Uhr eines Patienten bestimmen können. Unser biologischer Rhythmus.

Unsere innere Uhr steuert die Aktivität des Herz-Kreislauf-Systems, der Stoffwechselprozesse und viele weitere Funktionen. Unser Biorhythmus beeinflusst viele Vorgänge in unserem Körper: Schlaf und Tagesaktivität, Leistungsvermögen und Köpertemperatur.

Nichts Neues, denken Sie jetzt? War Ihnen bewusst, dass auch die Verträglichkeit und Wirksamkeit von Medikamenten davon abhängig ist, ob Sie sie nach Ihrem Biorhythmus einnehmen oder nicht?

Wirkung verbessern

Ein internationales Forscherteam der Charité Berlin identifizierte besondere Biomarker im Blut, die für die innere Uhr charakteristisch sind. Mit speziellen Computeralgorithmen isolierten sie zwölf Gene, die verlässlich die innere Uhr eines Menschen anzeigen. Wer konkret weiß, wann sein Körper auf Hochtouren arbeitet, kann – so die Theorie – bei der Medikamenteneinnahme unerwünschte Nebenwirkungen vermeiden und die Wirksamkeit steigern.

Prof. Kramer, Institut für Medizinische Immunologie der Charité Berlin, ist überzeugt, dass die Chronotherapie der konventionellen Therapie oft überlegen ist. Wegen fehlender diagnostischer Möglichkeiten wurde sie bisher selten angewandt. Mit diesem Test konnte nun gezeigt werden, dass die Tageszeit bei Therapie und Diagnose viel mehr an Bedeutung gewinnen muss.

Die Wirksamkeit der personalisierten Chronotherapie soll nun in Folgestudien nachgewiesen werden. Die Originalveröffentlichung der Forschungsarbeit finden Interessierte hier: JCI-Journal of Clinical Investigation

Mein Fazit

Die Chronotherapie ist ein gutes Beispiel dafür, wie die Berücksichtigung biologischer Rhythmen im klinischen Alltag zu einer personalisierten Medizin beitragen kann. Weiß man, wann ein Wirkstoff beim Patienten besonders wirksam ist, kann man die Wirkung der Behandlung optimieren und gleichzeitig das Risiko von Nebenwirkungen senken. Auf diese Weise könnten unter Umständen Krankenhausaufenthalte deutlich verkürzt werden, was sowohl im Sinne des betroffenen Patienten wäre wie auch der Krankenkassen, die an der Stelle vermutlich viel Geld sparen können.

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Digitaler Urintest für Zuhause

Urin enthält eine Vielzahl von gesundheitsrelevanten Informationen. Durch einen Urintest können beispielsweise ernste Erkrankungen frühzeitig diagnostiziert und behandelt werden. Durchschnittlich gehen wir bis zu sechs Mal pro Tag auf die Toilette und spülen dabei Unmengen dieser wertvollen Informationen den Lokus hinunter. Da drängt sich schnell die Frage auf, warum wir eine so wichtige Ressource nicht für uns nutzen.

Tägliche Routine für die Gesundheit

Genau das haben sich auch die Medipee-Gründer Thomas Prokopp, Frank Willems und Paul Bandi gedacht und einen automatisierten Urintest für die heimische Toilette entwickelt, der sich ohne großen Aufwand installieren und in die tägliche Routine integrieren lässt wie das regelmäßige Zähneputzen.

Gadget analysiert Urin und überträgt die Werte an das Smartphone

Das etwa faustgroße Medipee-Messgerät passt in alle Tiefspültoiletten und wird wie ein WC-Duftstein am Toilettenrand angebracht. Tiefspültoiletten gehören zu den gängigsten Toilettentypen in der westlichen Welt. Man kann das Messgerät somit einfach und schnell ohne größeren Aufwand in den meisten Haushalten installieren. Und hygienisch ist das Ganze natürlich auch. Medipee besteht aus einem beschichteten Kunststoff, an dem Flüssigkeiten abperlen. Darüber hinaus kann das Gerät durch die Bestrahlung mit UV-Licht komplett desinfiziert werden.

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Medipee-Messgerät, © Medipee GmbH

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So funktioniert der Urintest

Nach der physischen Installation wird das Gerät per Bluetooth mit dem Smartphone und der dazugehörigen App gekoppelt und durch einen Tastendruck aktiviert. Sobald Medipee den Urinfluss erkennt, erfolgt die automatisierte Messung. Dazu senkt sich während des Wasserlassens ein dünner Sensorarm mit einem Testblättchen aus dem Gerät in den Urin herab. Nach ein paar Sekunden fährt der Arm wieder ein und die Sensorik beginnt die Auswertung. Die so gewonnen Messwerte werden anschließend per Bluetooth auf das Smartphone übertragen. Sinnvoll ist eine Messung an zwei Tagen pro Woche. Durch die Speicherung der Daten in der App können neben den einmaligen Stichprobenwerten auch Verläufe dokumentiert werden. Verändern sich die Werte im Verlauf, können so eventuelle Einflussfaktoren isoliert werden. Die Analyseparameter reichen dabei von klassischen Urintests (Blut, Ketone, Glucose, Eiweiß, pH, Schwangerschaft und Ovulation) bis hin zu speziellen Markern wie bestimmte Drogen.

Einen Haken hat die Sache. Bis Medipee Einzug in unsere heimischen Badezimmer hält, dauert es noch. Der der Markteintritt ist erst für 2019 geplant. Dann ist das Gerät für rund 250 Euro inkl. einem Jahr Garantie im Online-Shop, bei Amazon und in Apotheken erhältlich.

Weitere Informationen zu Medipee gibts hier oder im folgenden Video.

Mein Fazit zum digitalen Urintest

Ein Urintest in der Arztpraxis liefert immer nur eine Momentaufnahme. Regelmäßiges Messen am heimischen WC hingegen ermöglicht auch die Beobachtung bestimmter Werte über einen längeren Zeitverlauf. Wenn zukünftig die zuhause gewonnen Informationen auch noch direkt an den Arzt übermittelt werden können, kann das bei bestimmten Patienten wie z. B. Diabetikern durchaus sinnvoll sein, um so eine mögliche Verschlechterung der Nierenfunktion frühzeitig zu erkennen. Damit ist Medipee aus unserer Sicht weit mehr als nur ein praktischer DIY-Gesundheitstest für zwischendurch.

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Sprachanalyse prognostiziert Schizophrenie

Sprache ist auf dem Weg zu einer Diagnose eine äußerst wertvolle Informationsquelle für Psychiater. Eine Studie hat untersucht, ob die computergestützte Sprachanalyse künftig die Interpretation von Sprache automatisieren und so zu einem neuen Hilfsmittel für Ärzte werden kann.

Hintergrund zu dieser Sprachanalyse Studie

Im Rahmen einer Schizophrenie sind neben anderen Krankheitszeichen Denk- und Sprachstörungen sehr häufig. Das Denken erscheint zerfahren, zusammenhangslos und ohne innere Logik. Dadurch werden auch die sprachlichen Äußerungen zunehmend skurriler, Wörter werden durcheinander gewürfelt oder komplett neu erfunden. Der Satzbau ist zerstört. Der Sprechfluss ist manchmal beschleunigt oder verlangsamt. Teilweise reden die Patienten daneben, d.h. ihre Äußerungen passen nicht zum Thema oder sie verlieren im Gespräch einfach den Faden. Ob und wie genau derartige Sprachstörungen mittels einer Software analysiert werden können, war Gegenstand der vorliegenden Untersuchung.

Wie wurde untersucht?

Wissenschaftler der Icahn School of Medicine in New York fütterten dazu einen Computer mit den Transkripten von Patienten. Die Software analysierte die Texte der Patienten anhand der Kategorien “verminderte semantische Kohärenz“, „größere Varianz in dieser Kohärenz und „verminderter Gebrauch von Possessivpronomina“. Auf Basis dieser Kategorien prognostizierte die Software – nach einer Phase des maschinellen Lernens – die Entwicklung einer manifesten Schizophrenie.

Das Ergebnis der Sprachanalyse Studie

In einer Kohorte von 59 Patienten mit Prodromalsymptomen, von denen 19 innerhalb von zwei Jahren eine Psychose entwickelten, wurde eine Treffsicherheit von 79 Prozent erreicht. Hier konnten mittels der Textanalyse Patienten mit Psychose von gesunden Menschen mit 72-prozentiger Genauigkeit unterschieden werden.

In einer 2. Kohorte mit 34 Patienten erkannte die Software bei 3 von 5 Patienten, die innerhalb von zweieinhalb Jahren eine Psychose entwickelten, während bei 24 von 29 Patienten eine bevorstehende Erholung richtig vorhergesagt wurde. Die diagnostische Genauigkeit betrug 83 Prozent.

Fazit zur Sprachanalyse

Stimme und Sprache als ein diagnostisches Kriterium mit einzubeziehen ist in der Psychiatrie schon immer gang und gäbe. Wenn die Sprache von Patienten künftig mit Hilfe eines Tools professionell analysiert werden kann, ist das theoretisch hilfreich. Die aktuellen Studienergebnisse bzw. die diagnostische Genauigkeit überzeugen mich allerdings noch nicht. Aber die Software ist ja bestimmt noch lernfähig. Und künftige Untersuchungen müssen natürlich dann auch eine größere Zahl an Studienteilnehmern einschließen, um wirklich aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen.

Die Idee, Sprach- bzw. Stimmanalyse zur Diagnose von Krankheiten heranzuziehen, ist übrigens auch nicht ganz neu: Der britische Mathematiker Max Little, der heute in den USA am MIT Media Lab arbeitet, hat bereits 2012 die Parkinson’s Voice Initiative initiiert. Aktuell läuft eine Studie in Zusammenarbeit mit der Universität Rochester, an der Menschen mit und ohne Parkinson ihre Stimmprobe über ein Smartphone (allerdings nur Android) abgeben können. Ziel der Studie ist es auf diese Weise 10.000 Stimmaufnahmen von Menschen überall auf der Welt für eine Analyse zu gewinnen.


Ein Beitrag von Elke auf diesem Blog beschäftigt sich übrigens kritisch mit einer Stimmanalyse-Software. Auch interessant.

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Stimmanalyse: Der Klang der Seele?

Worte können Lügen. Unsere Stimme ist jedoch verräterisch. Sie spiegelt unsere Gefühlslage wieder, lässt Launen und Charakterzüge erkennen. Wir können Sie nicht auf Dauer verstellen. Und… mit Hilfe der Stimmanalyse gibt sie sogar Hinweise auf Krankheiten.

Die Basis

Die Technik beruht auf quantitativen Verfahren, die ihren Ursprung in der Musikwissenschaft haben. Kontinuierliche, aperiodische Signale werden in ein kontinuierliches Spektrum zerlegt und in den Bereichen Lautstärke, Artikulation, Tempo, Rhythmus, Melodie und Klangfarbe auf Basis von musikalischen Größen analysiert. Die Algorithmen werden dann zu Software Applikationen verarbeitet.

Quantitative Stimmanalyse macht es möglich

Mit der quantitativen Stimmanalyse können psychische und neurologische Erkrankungen, wie z. B. Depressionen, festgestellt werden. Das Berliner Unternehmen PeakProfiling hat z. B. in Zusammenarbeit mit der Charité Universitätsklinik Berlin Applikationen entwickelt, die ADHS anhand der Stimme erkennen. Damit können Fehldiagnosen reduziert und Prävention besser betrieben werden. Denn ADHS kann sich in vielen verschiedenen Symptomen äußern. Nicht alle Betroffenen sind hyperaktiv und impulsiv. Die richtige Diagnose zu stellen, ist also schwer. Bestimmte Muster in der Stimme sind jedoch typisch.

Ein Beispiel: Kinder mit ADHS reden oft viel und klingen sehr lebendig. Heruntergebrochen auf Millisekunden zeigt sich jedoch, dass die Stimme regelrecht monoton ist. Im Gegensatz zu Kindern, die nicht an ADHS leiden, sondern einfach nur lebhaft sind.

Auch Parkinson soll sich schon deutlich vor den körperlichen Anzeichen in der Stimme niederschlagen.

Weitere Ansatzmöglichkeiten

Neben dem Einsatz als Diagnose- und Analyse-Tool für Ärzte lässt sich das Instrument vielfältig einsetzen. Z. B. in der Seelsorge-Hotline. Hier ließe sich feststellen, ob Anrufer suizidgefährdet sind, auch wenn sie selbst im Gespräch die Absicht abstreiten.

Umgang mit sensiblen Daten Stimmanalyse-HealthcareHeidi-02

Schwieriges Thema. Liegen die Stimmdaten erst einmal digital vor, könnten dritte darauf zugreifen. Dazu kommt, dass die Analysesoftware noch weit mehr Informationen aus einer Stimme herausholen kann. Geschlecht, Alter, regionale Herkunft. Auch auf die Persönlichkeit kann man mit hoher Trefferquote Rückschlüsse ziehen. Die Hauptdimensionen einer Persönlichkeit, die Big Five – emotionale Labilität, Extraversion, Aufgeschlossenheit, Gewissenhaftigkeit und Verträglichkeit – sind für Analysealgorithmen eine Kleinigkeit.

Mein Fazit

Nicht die Augen sind der Spiegel der Seele, sondern die Stimme? Ich finde es faszinierend, betrachte es aber auch kritisch. Denn der unbemerkte mobile Einsatz wäre durchaus möglich. Die Technik passt vermutlich heute schon in ein Smartphone.

Und ganz ehrlich: Wie wäre es, wenn Sie Ihre Urlaubsreise nach Amerika nicht antreten dürften, weil der Boarding-Computer auf Basis der Stimmanalyse sagt: „Sie haben Grippe. Um die anderen Fluggäste nicht anzustecken ist Ihr Flugticket leider ungültig. Wir wünschen Ihnen eine baldige Genesung.“

Einfach mal so gedacht. Und nein, ich bin kein Pessimist. Ich möchte nur meine Urlaubsreise nach Amerika antreten können. In der Medizin finde ich den Ansatz und Einsatz top. In meinem Privatleben habe ich einfach keine Lust auf den gläsernen Menschen.


Zum Thema Depression bei Kindern und Jugendlichen gibt es übrigens auch noch ein ganz interessantes digitales Frühwarnsystem in Form einer App. Mehr dazu Hier

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