Medizininformatik – Vernetzen. Forschen. Heilen.

Die Versorgung der Menschen verbessern und die datenbasierte Gesundheitsforschung stärken – das sind die zentralen Ziele der Medizininformatik-Initiative des BMBF. Und das nicht nur in den Unikliniken, sondern pilothaft auch im „Krankenhaus nebenan“.

Deutschlandkarte auf der die Standorten der Medizininformatik-Initiative dargestellt sind.

Unikliniken, Forschungseinrichtungen, Unternehmen: Wer treibt die Medizininformatik in Deutschland voran? Wo entstehen wegweisende IT-Lösungen – und wie verbessern sie die Versorgungspraxis?
Interaktive Karte „Medizininformatik in Deutschland“

BMBF

Die digitale Zukunft der Medizin hat längst begonnen. So können tragbare Sensoren die Vitaldaten zur Herzgesundheit von Patientinnen und Patienten mit Herzschwäche im häuslichen Umfeld erfassen und direkt an die Klinik übermitteln – Vorboten kritischer Entwicklungen sind so frühzeitig zu erkennen und Betroffene gezielt zu behandeln. Und intelligente Smartphone-Apps helfen Ärztinnen und Ärzten heute, in Notfallsituationen schnell die bestmöglichen Therapieentscheidungen zu treffen. Zentraler Wegbereiter für die Digitalisierung in der Medizin und die datenbasierte Gesundheitsforschung in Deutschland ist die Medizininformatik-Initiative (MII) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF).

Wichtige Rohstoffe der digitalen Medizin sind Forschungsdaten – beispielsweise aus der Tumorforschung – und Daten aus der Versorgung der Patientinnen und Patienten, vom Blutwert aus dem Labor bis hin zur bildgebenden Diagnostik. Mithilfe intelligenter IT-Lösungen können Forscherinnen und Forscher in diesen Daten verborgene Muster aufspüren. Solche zuvor unbekannten Signaturen von Erkrankungen können helfen, Krankheiten früher zu erkennen oder Therapien auf einzelne Patientinnen und Patienten passgenau zuzuschneiden. Doch um solche Erkenntnisse aus Daten gewinnen zu können, bedarf es zunächst einer „digitalen Raffinerie“, die unterschiedlichste Daten in computerlesbare Informationen verwandelt und über sichere IT-Infrastrukturen miteinander vernetzt.

Den Grundstein legen: Daten nutzbar machen

Die MII vereint zahlreiche Akteure aus der medizinischen Forschung und der Gesundheitsversorgung. In vier Konsortien arbeiten alle Universitätskliniken Deutschlands mit Forschungseinrichtungen, Unternehmen und auch nicht-universitären Krankenhäusern zusammen. Im Dialog mit weiteren Akteuren – Krankenkassen, Patientenvertretungen und Ärzteverbänden – werden hier Daten aus unterschiedlichsten Quellen standardisiert und über die Grenzen von Institutionen und Standorten hinweg zusammengeführt. Die MII etabliert gemeinsam mit dem Netzwerk Universitätsmedizin (NUM) medizinische Datenintegrationszentren und entwickelt innovative Softwarelösungen für die datenbasierte Gesundheitsforschung. Eine Koordinationsstelle organisiert die bundesweite Zusammenarbeit aller Akteure.

Mediathek: Medizininformatik – erklärt in 3 ½ min

Für den Ausbau und die Vernetzung einer zukunftsweisenden Forschungsdateninfrastruktur in Deutschland sind die Datenintegrationszentren die idealen Ausgangspunkte. Das hat bereits 2021 ein externes Zwischen-Audit gezeigt.

Datenintegrationszentren der MII erstmals auditiert

Den Nutzen aufzeigen: Versorgungspraxis spürbar verbessern

Die Konsortien entwickeln IT-Lösungen für konkrete Anwendungen der Medizininformatik in Forschung und Versorgung, im Fachjargon „Use Cases“ genannt. Mit diesen Anwendungsfällen zeigen sie den Mehrwert der Medizininformatik für Patientinnen und Patienten in der Praxis auf. Im Fokus stehen dabei ausgewählte Schwerpunkte – unter anderem aus den folgenden Bereichen:

Präzisionsmedizin für Tumorpatientinnen und -patienten

Für eine personalisierte Krebstherapie müssen interdisziplinäre Behandlungsteams komplexe und vielfältige Informationen bewerten – von der Krankengeschichte bis hin zu den genetischen Daten eines Tumors. All diese Informationen liegen an verschiedenen Standorten und in unterschiedlichen Formaten vor. Datenintegrationszentren sollen sie zusammenführen und ihre Analyse ermöglichen. Die Ergebnisse werden anschaulich visualisiert und sollen Ärztinnen und Ärzten helfen, alle relevanten Informationen im Blick zu haben, um die jeweils erfolgversprechendste Therapieentscheidung treffen zu können.

Asthma- und COPD (Chronisch obstruktive Lungenerkrankungen)

Ursachen und Mechanismen von chronischen Atemwegserkrankungen variieren von Fall zu Fall. Die Folge: Was der einen Patientin Linderung verschafft, hilft längst nicht auch dem anderen Patienten. Intelligente Computerprogramme sollen deshalb vielfältige Daten der Erkrankten analysieren, Muster erkennen und lernen, die verschiedenen Varianten dieser Erkrankungen den einzelnen Patientinnen und Patienten zuzuordnen. Je präziser das gelingt, desto individueller und wirkungsvoller können sie behandelt werden.
Video zum Anwendungsfall

Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Gesundheitsrisiken personalisiert bewerten
Moderne IT-Verfahren sollen komplexe Biosignale (z.B. EKG-Daten) mit vielfältigen klinischen Informationen (z.B. Blutdruckwerten, Medikationen) zu einem Datenschatz zusammenführen. Dessen Analyse soll Ärztinnen und Ärzten helfen, Risiken für Herz-Kreislauf-Erkrankungen präziser zu erkennen, ihnen gezielt vorzubeugen und die personalisierte Herz-Kreislauf-Medizin zu stärken.

Risikopatienten mit Herzinsuffizienz besser versorgen (abgeschlossen)
Mobile und implantierbare Sensoren können wichtige Daten zur Herzgesundheit von Risikopatientinnen und -patienten – auch jenseits der Praxen und Kliniken – sammeln und an die behandelnden Ärztinnen und Ärzte übermitteln. Diese Daten helfen, negative Entwicklungen frühzeitig zu erkennen und Krankenhausaufenthalten gezielt vorzubeugen – für eine bessere Lebensqualität und eine höhere Lebenserwartung der Betroffenen.
Video zum Anwendungsfall

Arzneimittelwechselwirkungen vorbeugen

Verschiedene Arzneien können ihre Wirkung gegenseitig beeinflussen oder auch unerwünschte Nebenwirkungen auslösen. Betroffen sind insbesondere ältere Menschen, weil sie oft mehrere Medikamente zugleich einnehmen. Um mögliche unerwünschte Wechselwirkungen besser im Blick zu haben, sollen maßgeschneiderte IT-Lösungen klinische Daten über verordnete Medikamente analysieren und riskante Wirkstoffkombinationen aufspüren – um Patientinnen und Patienten davor besser schützen zu können.

Infektionskontrolle in Kliniken verbessern

Blutstrominfektionen gezielt vorbeugen und behandeln
Gelangen Bakterien in die Blutbahn, können sie sich im Körper ausbreiten und gefährliche Infektionen auslösen. Automatisierte Analysen von Patientendaten sollen Ärztinnen und Ärzten in Krankenhäusern künftig helfen, die Infektionsrisiken einzelner Patientinnen und Patienten besser einzuschätzen und – falls nötig – vorbeugend personalisierte Schutzmaßnahmen gegen Krankenhauskeime einzuleiten.

Antibiotika leitliniengerecht einsetzen (abgeschlossen)
Wird eine Blutstrominfektion diagnostiziert, muss sie mit Antibiotika therapiert werden. Eine App hilft den Behandelnden, die Wirkstoffe gezielt und verantwortungsvoll einzusetzen. Sie informiert Ärztinnen und Ärzte über die jeweils erforderlichen diagnostischen und therapeutischen Schritte. Der angemessene Antibiotikaeinsatz soll die Behandlung optimieren, arzneimittelbedingte Nebenwirkungen vermeiden und die Entwicklung multiresistenter Keime verhindern.
Video zur digitalen Assistenz am Krankenbett - u.a. zum leitliniengerechten Einsatz von Antibiotika

Krankenhausinfektionen eindämmen (abgeschlossen)
Um Häufungen von Infektionen sowie mögliche Übertragungswege in Krankenhäusern schnell erkennen und eindämmen zu können, entwickelten Forschende ein computerbasiertes Frühwarnsystem. Während der COVID-19-Pandemie diente es bereits dazu, die Ausbreitung des Virus in Kliniken zu verhindern.

Intensivmedizin: Akutes Lungenversagen früher erkennen (abgeschlossen)

Patientinnen und Patienten auf Intensivstationen werden über Monitoringsysteme engmaschig überwacht. Ein intelligentes elektronisches System sucht in diesen Daten automatisch nach Anzeichen eines drohenden Lungenversagens, die schnell übersehen werden können. Wird das System fündig, sendet die App sofort eine Nachricht auf die Dienst-Smartphones der behandelnden Ärztinnen und Ärzte. Die können dann frühzeitig therapeutische Schritte einleiten, um lebensbedrohliche Komplikationen zu verhindern. Das Frühwarnsystem verbessert auch die Versorgung von COVID-19-Patientinnen und Patienten.
Video zur digitalen Assistenz am Krankenbett - u.a. zur Früherkennung des akuten Lungenversagens

Multiple Sklerose und Parkinson früher erkennen – wirkungsvoller behandeln (abgeschlossen)

Multiple Sklerose und die Parkinson-Krankheit verlaufen von Fall zu Fall sehr unterschiedlich. Welches Medikament bei wem am besten wirkt, das müssen Ärztinnen und Ärzte oft mühsam herausfinden. Zudem verlieren die Arzneimittel im Verlauf der Erkrankungen ihre Wirksamkeit. Um das Zusammenspiel von Therapie und individuellem Krankheitsverlauf besser zu verstehen, wurden die Daten vieler Einzelfälle zusammengeführt und von intelligenten Computerprogrammen analysiert. Die Ergebnisse sollen Ärztinnen und Ärzten helfen, die Medikamente im Laufe einer Behandlung gezielter und effizienter einzusetzen.

Menschen mit Seltenen Erkrankungen besser versorgen (abgeschlossen)

Die meisten Ärztinnen und Ärzte haben es in ihrer Berufspraxis kaum mehr als wenige Male mit Seltenen Erkrankungen zu tun. Umso schwieriger ist es, sie zu erkennen – und umso wichtiger, die vorhandenen Daten zu Seltenen Erkrankungen effizient zu nutzen. Dafür müssen die digitalen Dokumentationen einheitlich und maschinenlesbar sein. Dann können sie künftig standortübergreifend analysiert werden, um neue Forschungsprojekte für eine bessere Diagnostik und Therapie anzustoßen.

Bioproben- und Versorgungsdaten für die Forschung zusammenführen (abgeschlossen)

Bioproben – von der Blutprobe bis zur Gewebebiopsie – fallen im Rahmen der normalen Behandlung in den Universitätskliniken an. Sie helfen den Ärztinnen und Ärzten, präzise Diagnosen zu stellen und Therapieverläufe zu dokumentieren. Gut konserviert lagern diese Proben in den Biobanken der Kliniken und können – mit Zustimmung der Patientinnen und Patienten – für Forschungsfragen genutzt werden. Die Verknüpfung dieser Bioproben mit digitalen Informationen zu damit verbundenen Krankheiten und Therapien macht sie noch wertvoller für die Forschung und zu einem wichtigen Baustein des lernenden Gesundheitssystems. Dieser Anwendungsfall hat auch maßgeblich zum Aufbau des Forschungsdatenportals für Gesundheit beigetragen:
forschen-fuer-gesundheit.de

Klinische Studien (abgeschlossen) 

Bevor neue Therapien den medizinischen Alltag verbessern, müssen klinische Studien nachweisen, dass die Neuerungen wirksam und verträglich sind. Diese Studien sind auf freiwillig Teilnehmende angewiesen, die – je nach Fragestellung der Studie – bestimmte Vorgaben erfüllen müssen, z.B. hinsichtlich ihres Alters und ihrer Vorerkrankungen. Bis eine ausreichende Zahl von Studien-Teilnehmenden erreicht wird, vergeht oft viel Zeit. Die Folge: Die Zulassung neuer Therapien oder diagnostischer Verfahren verzögert sich. Eine Analyse von Routinedaten aus der klinischen Versorgung soll künftig helfen, geeignete Probandinnen und Probanden zielgerichtet und schneller zu finden, um ihnen die Möglichkeit zur Teilnahme an klinischen Studien anzubieten.

Innovationen zu den Menschen bringen – auch auf regionaler Ebene

Für viele Patientinnen und Patienten sind nicht die Universitätskliniken, sondern Arztpraxen und Krankenhäuser die erste medizinische Anlaufstelle. Eine besondere Herausforderung der MII besteht daher darin, auch Daten aus der regionalen Versorgung in die Anwendungsfälle einzubeziehen. Denn künftig sollen digitale Innovationen die Versorgung der Menschen auch im „Krankenhaus nebenan“ verbessern. Aufzuzeigen wie das konkret funktionieren kann, das ist die Aufgabe der vom BMBF geförderten Digitalen FortschrittsHubs Gesundheit.

Digitale FortschrittsHubs Gesundheit

Datenschutz und Datensicherheit: Grundpfeiler der Initiative

Umfassender Datenschutz und Datensicherheit sind ein zentraler Erfolgsfaktor der MII. Die freiwillige und informierte Einwilligung der Patientinnen und Patienten ist die Voraussetzung dafür, dass Forschungsprojekte ihre Daten nutzen dürfen. Die MII bindet Datenschutzbeauftragte, Ethikkommissionen sowie Vertreterinnen und Vertreter von Patientenorganisationen in ihre Planungen ein. Ausgewiesene IT-Expertinnen und Experten stellen sicher, dass die Patienteneinwilligungen sicher elektronisch dokumentiert und sorgfältig verwaltet werden. Die Patientinnen und Patienten können ihre Einwilligung jederzeit zurückziehen oder ändern.

Erklärfilm: Die Patienteneinwilligung der Medizininformatik-Initiative des BMBF (YouTube)

Das Forschungsdatenportal für Gesundheit: Unterstützung Forschender – Transparenz für Bürgerinnen und Bürger

Nach der Einwilligung der Patientinnen und Patienten in die Nutzung ihrer Daten zu Forschungszwecken entscheidet im nächsten Schritt jede Uniklinik, ob ein Forschungsprojekt die Daten ihrer Patientinnen und Patienten nutzen darf. Dabei prüft sie in jedem Einzelfall, ob das Projekt alle wissenschaftlichen, ethischen und datenschutzrechtlichen Standards erfüllt.

Damit Forschende auf der Suche nach für ihre Fragestellungen relevanten Daten nicht jede Klinik einzeln ansprechen müssen, hat die MII eine zentrale Anlaufstelle eingerichtet: das Forschungsdatenportal für Gesundheit (FDPG). Es hilft aber nicht nur den Forschenden, die richtigen Daten für ihr Projekt zu finden. Das Portal schafft auch in der Öffentlichkeit Transparenz. Es informiert interessierte Bürgerinnen und Bürger über alle laufenden Projekte, die mit Patientendaten der MII forschen.
Forschungsdatenportal für Gesundheit: forschen-fuer-gesundheit.de

Verschlüsselung der Daten

Alle Patientendaten werden verschlüsselt. Das bedeutet, dass alle eine Person identifizierenden Angaben aus den Datensätzen entfernt werden, wie zum Beispiel Name, Geburtsdatum und Wohnort. Die Datensätze, mit denen die Forscherinnen und Forscher arbeiten, ermöglichen also keine Rückschlüsse auf bestimmte Personen. Nur wenn Patientinnen und Patienten es ausdrücklich wünschen, können ausgewählte Daten zu ihnen zurückverfolgt werden. Dadurch können Betroffene über neue und wichtige medizinische Zusatzbefunde informiert werden, die sich bei der Datenanalyse ergeben können. Diese Identifizierung ist nur über eine unabhängige Treuhandstelle möglich.

Indem Patientinnen und Patienten heute die Nutzung ihrer Daten zu Forschungszwecken erlauben, tragen sie dazu bei, dass zukünftige Patientinnen und Patienten von besseren Präventions-, Diagnose- und Therapieansätzen profitieren.

Medizininformatik-Initiative – die Eckdaten

Daten vernetzen, Gesundheitsforschung- und -versorgung verbessern – dafür stehen die MII und die Digitalen FortschrittsHubs Gesundheit der Bundesregierung. Das Förderprogramm ist modular aufgebaut:

  • Konsortien und Datenintegrationszentren (2018-2026): Die vier Konsortien schaffen die Voraussetzungen für die standortübergreifende Nutzung von Daten aus der Forschung und der Patientenversorgung. Hierfür etabliert die MII Datenintegrationszentren an Universitätskliniken und Partnereinrichtungen gemeinsam mit dem Netzwerk Universitätsmedizin. Den medizinischen Mehrwert dieser Infrastrukturen für die Datenanalyse und die Versorgung der Patientinnen und Patienten zeigen vielfältige Anwendungsfälle auf. Auf dieser Basis soll die MII zum Motor und Impulsgeber einer dezentralen Forschungsdateninfrastruktur in Deutschland werden. Das BMBF fördert die Konsortien in der Aufbau- und Vernetzungsphase (2018 bis 2022) und der aktuell laufenden Ausbau- und Erweiterungsphase (2023 bis 2026) mit insgesamt über 400 Millionen Euro.
  • Digitale FortschrittsHubs Gesundheit (2021-2025): Die Hubs beziehen pilothaft Daten aus der regionalen Versorgung in Strukturen und Lösungen der Medizininformatik-Initiative mit ein. Den Nutzen dieser Vernetzung für die regionale Patientenversorgung zeigen sie in konkreten Anwendungsfällen beispielhaft auf. Fördervolumen: 50 Millionen Euro.
  • Nachwuchsgruppen (2020-2026): Gut ausgebildete Fachkräfte sind ein wesentlicher Erfolgsfaktor für die Digitalisierung in der Medizin. Daher fördert das BMBF an der Schnittstelle von Informatik und Medizin den wissenschaftlichen Nachwuchs. So wurden 45 neue Medizininformatik-Professuren eingerichtet und 21 Nachwuchsgruppen etabliert, in denen etwa 100 junge Menschen forschen. Fördervolumen: rund 30 Millionen Euro.

Ergebnisse der Gesundheitsforschung

Zwei medizinische Fachangestellte betrachten computergestützte Bilddaten.

Quo vadis, Medizin?

Rasant wachsende Datenschätze, vernetzte IT-Strukturen und Künstliche Intelligenz (KI) werden die Gesundheitsforschung und -versorgung so tiefgreifend und vielfältig verändern, wie keine Innovation zuvor.

Antje Wulff

Die Medizininformatik ist ein Wegbereiter der personalisierten Medizin

Interview mit Antje Wulff, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Peter L. Reichertz Institut für Medizinische Informatik