Die Covid-19-Pandemie hat es dramatisch vor Augen geführt: Die medizinische Versorgung von akuten ARDS-Fällen (Acute Respiratory Distress Syndrome) geht mit zahlreichen Risiken einher. Denn immer noch gilt das menschliche Atmungsorgan als eine Art „Black Box“, von dem Ärzte und Ärztinnen bis heute kaum oder viel zu wenig wissen. Wie gut, dass es in diesem Kontext Unternehmen wie Ebenbuild gibt, die mithilfe eines digitalen Lungen-Zwillings effizientere und effektivere Behandlungsmethoden ermöglichen wollen. Darüber habe ich mit dem Co-Gründer und CEO von Ebenbuild, Kei W. Müller, gesprochen.
ARDS tritt Jahr für Jahr bei Millionen von Menschen weltweit auf
Das Acute Respiratory Distress Syndrome lässt sich grob mit Atemnotsyndrom übersetzen, was ganz gut zusammenfasst, was in diesen Fällen passiert. Und es geschieht millionenfach pro Jahr. ARDS ruft einen bedrohlichen Sauerstoffmangel hervor, ausgelöst durch eine Lungenentzündung, eine Covid-19-Infektion oder durch eine erforderliche künstliche Beatmung. Gerade Letzteres stellt ein echtes Dilemma dar, da sie einerseits unvermeidlich ist, andererseits eine schwerwiegende Schädigung der Lunge verursachen kann.
Damit aus der „Black Box“ ein transparentes Organ wird
An dieser Stelle kommt der bereits erwähnte Begriff „Black Box“ ins Spiel. Denn nach wie vor wissen Ärzt:innen viel zu wenig über die Lunge und deren richtigen Behandlungsmethoden, je nach Krankheitsverlauf und Dringlichkeit einer notwendigen Therapie. Und genau diesen Umstand will das Unternehmen von Kei W. Müller erheblich verbessern, und das mithilfe eines sogenannten digitalen Zwillings.
In diesem Fall handelt es sich um einen exakten, digitalen Nachbau der vorliegenden Lunge, der auf Basis zahlreicher computer-tomografischer Aufnahmen entsteht. Diese werden mithilfe von Computer Vision-Methoden und der künstlichen Intelligenz erstellt, analysiert und bewertet. Daraus ergibt sich ein genaues Abbild des zu behandelnden Atmungsorgans, sodass der Arzt oder die Ärztin genau sehen können, welche Maßnahmen richtig und wichtig sind. Ohne die Lunge dabei zu verletzen oder nachhaltig zu schädigen.
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Daraus ergeben sich zahlreiche Vorteile für alle Beteiligten:
Die Ärzte und Ärztinnen können erforderliche medizinische Entscheidungen schneller und zielgerichteter treffen. Das betrifft beispielsweise das Anpassen des Beatmungsgeräts an die vorliegende Lunge und deren Zustand. Mithilfe des Ebenbuild-Zwillings lässt sich die Apparatur schneller einstellen, was mögliche Schäden minimieren kann. Wovon wiederum die Patient:innen profitieren, da die Behandlung ihrer Lunge zielgenauer und zuverlässiger geschieht.
Aber auch für das behandelnde Krankenhaus bietet die verbesserte Behandlung auf Basis des Ebenbuild’schen Zwillings enorme Vorteile. Das betrifft die verbesserte Effizienz des gesamten Personals, was sich vor allem kostenreduzierend auswirkt. Neben der Effizienz nimmt auch die Effektivität zu, was bessere Behandlungserfolge als auch einen verbesserten Ruf der medizinischen Einrichtung zur Folge haben kann.
Der Ebenbuild’sche digitale Lungen-Zwilling basiert auf zahlreichen Intel-Technologien
Für das Berechnen und Darstellen eines solch komplexen Gebildes wie dem digitalen Lungen-Zwilling sind diverse Zutaten erforderlich. Dazu gehört ein leistungsfähiger Rechner genauso wie das computergestützte Erfassen der Lungenbilder und deren zuverlässige und zeitnahe Auswertung. Nur dann kann für jede einzelne Lunge die passende Behandlungsmethode eruiert werden.
In einem ersten Schritt wertet die Ebenbuild-Anwendung computertomografische Aufnahmen des Atmungsorgans mithilfe von Computer Vision-Methoden und der künstlichen Intelligenz aus. Daraus entsteht ein Simulationsmodell der jeweiligen Lunge. Mithilfe dieses Modells lassen sich dann beliebig viele Beatmungseinstellungen und -optionen testen und bewerten, woraus sich am Schluss die optimale Therapie ergibt.
Intel Xeon-Prozessor, Intel C++, Intel MKL und mehr: Diese Technologien setzt Ebenbuild ein
Für das Berechnen und Darstellen dieses Simulationsmodells nutzt Ebenbuild vor allem drei Intel-Technologien: Skalierbare Intel Xeon-Prozessoren der 3. Generation in Verbindung mit dem aktuellen Intel C++ Compiler und der mathematischen Software-Bibliothek Intel MKL. Für die Computer Vision- und KI-basierten Aufgaben kommt Intel OpenVINO zum Einsatz, womit sich die Intel-Plattform bestmöglich ausreizen lässt. Und mit Intel SGX (Software Guarded Extensions) sorgt Ebenbuild für ein Höchstmaß an Datensicherheit in der Cloud. Damit sind die Computerprozesse und -daten derart geschützt, dass nicht einmal der Cloud-Administrator selbst darauf Zugriff hat.
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Darüber hinaus erfüllt eine per Intel SGX abgesicherte Plattform die strengen datenschutzrechtlichen Vorgaben des BSI und anderen Behörden, was das Verarbeiten von sensiblen Daten in der Cloud betrifft. Das vereinfacht das Realisieren derartiger Anwendungen um ein Vielfaches und macht sie obendrein deutlich kostengünstiger, als wenn beispielsweise eine „externe“ Verschlüsselungsplattform im Hintergrund für die erforderliche Sicherheit sorgt.
So schützt die Prozessortechnik Intel SGX hochsensible Daten und mehr
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Das vollständige Interview mit Kei W. Müller, CEO und Co-Founder von Ebenbuild
Disclaimer: Für das Verfassen und Veröffentlichen dieses Blogbeitrags hat mich die Firma Intel beauftragt. Bei der Ausgestaltung der Inhalte hatte ich nahezu freie Hand.