Digitale Diabetologie: Einsatz eines digitalen Zwillings zur Optimierung des Diabetes-Managements

• Antragstellerin: Professorin Dr. Claudia Eberle
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Biomedizinische Systemtechnik
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497483233

Laut International Diabetes Federation (IDF) sind weltweit mehr als 460 Mio. Menschen an Diabetes mellitus erkrankt, das entspricht einer Prävalenz von fast 10% der Bevölkerung. Ein digitales Diabetes-Management könnte einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Therapie und der Lebensqualität dieser Patienten leisten. Zwar stehen heute Technologien wie Continous Glucose Monitoring (CGM), Smartphones oder Insulinpumpen zur Verfügung, doch für eine individuelle digitale Therapie-Unterstützung müssen neue Konzepte entwickelt werden. Das Projekt setzt dazu auf die Entwicklung eines diabetologischen diabetischen Zwillings. Sein Kern bilden in silico Modelle der Stoffwechseldynamik, die auch die CGM-Sensordynamik und die Nahrungsaufnahme und Bewegung des Patienten umfassen. Diese Modelle wurden von der Antragstellerin bereits in einer Reihe von Studien etabliert und eingesetzt, um Beobachtungen aus in vivo Tiermodellen zu analysieren. Der digitale Zwilling wird schrittweise um Fähigkeiten erweitert: Dazu gehört die echtzeitfähige Schätzung des aktuellen metabolischen Zustands sowie die Simulation und Prädiktion von Glukose- und Insulinverläufen. Auf Basis retrospektiver Messungen soll weiterhin eine Adaption des digitalen Zwillings an die individuellen Charakteristiken des Patienten möglich werden. Dadurch wird die Qualität des digitalen Zwillings verbessert, der dann auch diagnostische Aussagen erlaubt. Es ist das Forschungsziel des Projektes, zu untersuchen, ob das Konzept eines digitalen Zwillings in die Diabetologie übertragbar und dort sinnvoll im Sinne eines optimierten Diabetes-Managements einsetzbar ist. Dazu soll zuerst ein Prototyp in Betrieb genommen und im Kontext der aktuellen Literatur eingeordnet werden. Im Rahmen einer retrospektiven Analyse von Tiermodellen kann das Konzept auf Basis kontrollierter Stoffwechseltests wie dem Orale Glukose-Toleranz-Test (OGTT) validiert werden. Es folgt die klinische Erweiterung des digitalen Zwillings am Beispiel diverser Diabetes mellitus-Formen. Dazu wird der Zwilling um klinisch relevante Parameter, z.B. Nüchternglukose, HOMA, HbA1c, Körpergewicht, Body Mass Index (BMI), Gesamtcholesterin, Low Density Lipoprotein (LDL), etc., erweitert, und seine Vorhersagequalität wird analysiert. Schließlich wird ein Gesamtkonzept zur Gestaltung einer digitalen Therapieunterstützung auf Basis eines digitalen Zwillings vorgeschlagen. Das Projekt wird von Frau Prof. Dr. med. Claudia Eberle an der Hochschule Fulda – University of Applied Sciences durchgeführt.

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