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IT for Health 1/2018

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FORSCHUNG & LEHRE Mit

FORSCHUNG & LEHRE Mit Hololens in die Welt der Moleküle eintauchen Brandneue Technologie im Unterricht: Studierende begeben sich in eine «Mixed Reality» und lernen mit der Hololens-Brille ein grundlegendes Prinzip von Proteinen. Autor: Roland Baumann, ETH Zürich Was von aussen wie eine futuristische Meditationsübung aussieht, ist in Wirklichkeit Teil der Lehrveranstaltung «Computer- Assisted Drug Design» von Gisbert Schneider, Professor für das gleichnamige Gebiet. Wobei die Wirklichkeit in diesem Fall zwei Komponenten hat – denn die Brille, welche die Studierenden tragen, vermittelt eine sogenannte Mixed Reality. Wer durch die Hololens sieht – so heisst die Brille von Microsoft – sieht nicht nur ganz normal die Möbel und Personen, die im Raum stehen, sondern gleichzeitig auch noch ein Hologramm im Raum. In diesem Fall ist dieses virtuelle Objekt ein Protein, das die Studierenden umrunden, erkunden und sogar durchschreiten können. Einsatz der Hololens im Praktikum Zum Einsatz kommen die Brillen in einem zweiwöchigen Blockpraktikum, in dem die Studierenden den ganzen Zyklus der Entwicklung eines Medikamentenwirkstoffs in geraffter Form mitmachen. In der ersten Woche steht Theorie auf dem Programm: «Die Studierenden lernen unter anderem, wie man mittels Screening in einem Katalog mit Millionen von Molekülen jene aussortiert, die aufgrund ihrer Form und Funktion mit einem bestimmten Protein interagieren können», erklärt Schneider. Am Ende der ersten Woche werden die Studierenden in Kleingruppen eingeteilt. Jede Gruppe ist nun eine virtuelle Firma, die einen Inhibitor für ein Protein entwickeln muss. Die Studierenden machen zunächst selbst ein Screening und müssen sich aus den Molekülen, die sie finden, für eines oder zwei entscheiden. In der zweiten Woche gehen sie ins Labor. Sie synthetisieren das Molekül und testen es auf seine Aktivität. Am Ende der Woche müssen sie es als Firma verkaufen. Struktur des Proteins verstehen «Um ein geeignetes Molekül zu finden, müssen die Studierenden eine Vorstellung von der Oberfläche des Proteins haben, insbesondere von dessen Einbuchtungen, in welche das Molekül passen könnte», erklärt der Co-Kursleiter Jan Hiss. Diese Vorstellung zu entwickeln ist keine so einfache Sache. Die Oberfläche eines Proteins wird durch die Position der Atome definiert, aus denen es besteht. Die einzelnen Atome haben einen Van-der-Waals-Radius, der für jedes Atom spezifisch ist. Aus diesen Radien ergibt sich ein Kugelmodell des Proteins. «Wenn man nun beispielsweise ein Wassermolekül über dieses Kugelmodell des Proteins bewegt, entsteht eine neue Oberfläche. Bild: ETH Zürich Deren Form hängt davon ab, wo das Wassermolekül hinkommt», erklärt Hiss das Prinzip der sogenannten «solvent accessible»- Oberfläche. Um dieses Prinzip anschaulich vermitteln zu können, setzt er die Hololens ein, nachdem er den Studierenden die Theorie dazu vermittelt hat. «Mit der Hololens können die Studierenden quasi als Wassermolekül ins Protein eintauchen», beschreibt Hiss das Erlebnis. Sie können das Protein nicht nur anschauen, sondern die «solvent accessible»-Oberfläche auch selbst erzeugen, indem sie das Wassermolekül als virtuelle Sonde über die Oberfläche des Proteins bewegen. So sehen die Studierenden, weshalb sie gewisse Stellen des Proteins nicht erreichen können. Weitere Einsatzmöglichkeiten Am Anfang dieses innovativen Lehrprojekts stand eine Ausschreibung zur Einreichung von Vorschlägen zum Einsatz von Hololenses im Unterricht der Abteilung Lehrentwicklung und -technologie (LET) der ETH Zürich. Das LET konnte dank einer Spende von ETH-Alumnus Adrian Weiss zwölf dieser Brillen anschaffen, die zurzeit nicht nur in der Unterhaltungsindustrie, sondern überall in der Wirtschaft reissenden Absatz finden. Da die Technologie noch brandneu ist und mit Anwendungen noch experimentiert wird, hat die Firma Afca angeboten, eine erste Applikation für den Lehrbetrieb zu entwickeln. Das von Hiss eingereichte Konzept überzeugte das LET, und so entwickelte Afca aufgrund von seinen Ideen die App, die auf den Namen Molegram getauft wurde. Mit Molegram hat der Lehrbetrieb der ETH den ersten Schritt in die Welt der Mixed Reality gemacht. Weitere werden folgen. So haben in einem zweiten Projekt Geomatikstudierende selbst Apps für die Hololens programmiert. Und das LET hat bereits wieder zu Projekteingaben aufgerufen. 30

E-Health-Strategie 2.0 – hat uns die gerade noch gefehlt? Im Jahr 2007 hat der Bund die erste E-Health-Strategie beschlossen. Zu den 21 Zielsetzungen gehörte auch das elektronische Patientendossier. Jetzt erst wurde mit dessen Umsetzung richtig begonnen – und schon haben Bund und Kantone die nächste E-Health-Strategie mit 27(!) neuen Zielen ausgeheckt. Unter anderem will man jetzt scheinbar auch noch den bisher nicht regulierten Bereich der elektronischen Kommunikation unter den Leistungserbringern (B2B) einer Regulation unterziehen. STETHOSKOP Bundesbern will die Bevölkerung laufend mit neuen Strategien in allen Lebensbereichen in eine bessere Zukunft führen. Dagegen ist an sich nichts einzuwenden. Leider muss festgestellt werden, dass bei der Erarbeitung dieser Strategie die Betroffenen an der Basis – im Spital, der Reha, der Arztpraxis, der Psychiatrie oder auch im Pflegeheim – nicht einbezogen wurden. Der vernehmlasste Entwurf wurde gemäss Impressum ausschliesslich von Bundesstellen und kantonalen Gesundheitsdepartementen erstellt. Diese verfügen gerade im Bereich der Informationsprozesse in der Interaktion unter den Leistungserbringern wohl kaum über die nötige Kenntnis und Kompetenz, die zur Erhebung und Beurteilung der relevanten Bedürfnisse und Anforderungen der Stakeholder für die nächsten Jahre nötig wäre. Auch die Hersteller der Primärsysteme als zentrale Umsetzer im B2B-Bereich wurden nicht befragt. Man mag jetzt einwenden, dass sicherlich die relevanten Verbände «begrüsst» wurden, ihren Input zu geben. Dabei handelt es sich erfahrungsgemäss meist um (standes)politische oder akademische Organisationen, die unter derselben diesbezüglich fehlenden fachlichen Kompetenz wie Bundessstellen und kantonale Gesundheitsdepartemente leiden. Top-down oder Bottom-up Es war schon immer die Stärke der Schweiz, die Dinge Bottom-up Der Autor Jürg Lindenmann, Health-it, GmbH und dezentral zu entwickeln, was eine gewisse Regulation nicht ausschliesst, beziehungsweise manchmal auch notwendig macht. Der strikte Top-down-Ansatz hat beim EPDG und dessen Umsetzung schon die Schwächen einer im Elfenbeinturm erstellten Konzeption aufgezeigt. Das bisher einzige Bottom-up auf nationaler Ebne und unter Einbezug von medizinischen Experten erstellte Konzept zum elektronischen Impfdossier von 2012 wurde bekanntermassen schubladisiert – weil die Anforderungen der Experten nicht in die EPD-Architektur passten (sic!). Es wurde trotzdem, allerdings auf privater Basis, ziemlich erfolgreich umgesetzt. Droht ein EPDG 2.0? Es stellt sich jetzt die Frage, was mit dieser Strategie 2.0 jetzt weiter passiert. Einige Verbände haben im Zuge der Vernehmlassung schon klare Statements abgegeben, dass auch bei unbestritten positiven Ansätzen diese Strategie in ihrer Gesamtheit so nicht umgesetzt werden kann, und es bleibt zu hoffen, dass diese Inputs (diesmal) auch ernst genommen werden, was das BAG grundsätzlich ja nicht muss. Es gilt genau zu beobachten, was dem Bundesrat und dem Parlament letztlich vorgelegt wird und ob im schlimmsten Fall ein EPDG 2.0 dräut, das wiederum mit sowjetischem Abstimmungsergebnis durchgewinkt wird. Den verantwortlichen Stellen ist zu empfehlen, die Inputs von der Basis ernst zu nehmen. Bild: Cecilie_Arcurs / iStock.com Gemeinsam gestalten! Den verantwortlichen Stellen ist zu empfehlen, die Inputs von der Basis ernst zu nehmen, diese als Mitgestalter und nicht als blosse «Abnicker» adäquat einzubeziehen und das Machbare vor das Wünschbare zu stellen, sodass in kleinen Schritten die digitale Zukunft des Gesundheitswesens Schweiz von allen Akteuren und nicht zuletzt auch mit dem Bürger gemeinsam gestaltet werden kann. 31

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