Forscher am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC)
sowie der Hochschulmedizin Dresden und des Universitätsklinikums
Heidelberg entwickeln eine Methode der Künstlichen Intelligenz (KI), mit
der Computer das Risiko für Komplikationen vor, während und nach einer
Krebsoperation vorhersagen sollen. Eine hierauf basierende App könnte
künftig im Klinikalltag rechtzeitig vor Komplikationen warnen. Das
Bundesgesundheitsministerium fördert das Projekt „SurgOmics“ in den
kommenden drei Jahren mit 1,3 Millionen Euro.

Das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) ist eine
gemeinsame Einrichtung des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ), des
Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden, der Medizinischen
Fakultät Carl Gustav Carus der TU Dresden und des Helmholtz-Zentrums
Dresden-Rossendorf (HZDR).

Im Rahmen des Projekts „SurgOmics“ sollen Computer lernen,
lebensbedrohliche Komplikationen bei der operativen Behandlung von Tumoren
vorherzusehen. Forscher aus Dresden und Heidelberg entwickeln hierfür eine
spezielle Methode der Künstlichen Intelligenz (KI). In Form einer App soll
diese künftig vor möglichen Komplikationen warnen, damit das medizinische
Personal rechtzeitig eingreifen kann. KI-Methoden befähigen Computer
ähnlich wie Menschen, anhand von Beispielen zu lernen. Das Gelernte wird
dann in Form von mathematischen Modellen abgespeichert. Im vorliegenden
Fall fungieren zahlreiche Daten als Beispiele, die vor, während und nach
einer Krebs-Operation erhoben werden. „Unser Fokus liegt zunächst auf
minimalinvasiven Tumoroperationen im Bauchraum, um diese schonenden
Operationsverfahren für Patienten noch sicherer zu machen. Eine unserer
größten Herausforderungen ist es, ausreichend viele geeignete
Patientendaten zu erhalten, mit denen wir unsere Modelle trainieren
können. Deshalb sind wir sehr froh, das Projekt standortübergreifend in
Dresden und Heidelberg vorantreiben zu können“, sagt Prof. Stefanie
Speidel, Projektkoordinatorin und Leiterin der Abteilung „Translationale
Chirurgische Onkologie“ am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen
Dresden (NCT/UCC).

Zu den Informationen, mit denen die mathematischen Modelle zu
Trainingszwecken „gefüttert“ werden, zählen präoperative
Computertomographie-Bilder, Informationen zu Vorerkrankungen des
Patienten, während der Operation aufgenommene Videobilder aus dem
Bauchraum oder Angaben zu aufgetretenen Komplikationen. Aus diesen und
weiteren Daten sollen Computer beispielsweise berechnen, wie hoch das
Komplikations-Risiko während einer Operation ist. „Ein großes Problem sind
aber gerade auch Komplikationen, die in den Tagen nach einer Operation
auftreten können. Wenn etwa nach einem Eingriff am Darm Nähte undicht
werden und Darminhalt in die Bauchhöhle austritt, kann dies schnell
lebensbedrohlich werden“, erklärt Prof. Marius Distler, Geschäftsführender
Oberarzt der Klinik für Viszeral-, Thorax- und Gefäßchirurgie des
Universitätsklinikums Dresden. Die angestrebte KI-Methode soll Ärzte und
Pflegekräfte daher künftig über die entsprechende App in allen Phasen der
Behandlung in Echtzeit alarmieren, wenn Komplikationen zu befürchten sind.

Ihre KI-Methode entwickeln die Wissenschaftler bewusst so, dass die für
das Training notwendigen Informationen datenschutzkonform in den
jeweiligen Kliniken verbleiben. „Das Thema Datenschutz spielt eine
wichtige Rolle. Die Mitarbeiter in den teilnehmenden Kliniken können
Patientendaten direkt vor Ort in das System einspeisen“, erklärt Prof.
Beat Müller-Stich von der Klinik für Allgemein-, Viszeral- und
Transplantationschirurgie (AVTC) des Universitätsklinikums Heidelberg. Nur
die trainierten mathematischen Modelle, die gelernt haben, vielfältige
Informationen aus Diagnose und Behandlung mit dem Auftreten bestimmter
Komplikationen zu verknüpfen, gehen anschließend wieder an die
Wissenschaftler zurück.

Das Projekt „SurgOmics“ wird vom NCT/UCC Dresden koordiniert.
Projektpartner sind die Klinik für Viszeral-, Thorax- und Gefäßchirurgie
des Universitätsklinikums Dresden, das Zentrum für Medizinische Informatik
der TU Dresden, die Klinik für Allgemein-, Viszeral- und
Transplantationschirurgie (AVTC) sowie die Abteilung für Medizinische
Informationssysteme (MIS) des Universitätsklinikums Heidelberg und die
KARL STORZ SE & Co. KG.

Zur Mitteilung steht ein Bild in druckfähiger Auflösung zur Verfügung:

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BU: Minimalinvasive Tumoroperationen im Bauchraum sollen mithilfe einer
speziellen App künftig noch sicherer werden. © NCT/UCC/Philip Benjamin

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Prof. Dr. Yvonne Ziegler von der Frankfurt UAS nimmt Stellung, welche
Herausforderungen die gesamte Logistikbranche erwartet, wenn die neuen
Corona-Impfstoffe weltweit für Impfungen verfügbar sein sollen

Die ganze Welt wartet auf die ersten Impfungen, um die Corona-Pandemie in
den Griff zu bekommen. Aber wie sieht es mit der Lieferkette aus? Welche
logistischen Herausforderungen müssen bewältigt werden? Prof. Dr. Yvonne
Ziegler, Professorin für Betriebswirtschaft mit besonderem Schwerpunkt
Internationales Luftverkehrsmanagement und stellvertretende Vorsitzende
Direktorin des „Institute for Aviation and Tourism“ (IAT) an der Frankfurt
University of Applied Sciences (Frankfurt UAS), sieht mehrere Faktoren
kritisch: den eingeschränkten Flugverkehr, die einzuhaltenden Temperaturen
der Impfdosen, die regulatorischen Anforderungen bei Pharmatransporten und
die Sicherheit der Transporte.

„Die weltweite Verteilung des Impfstoffs wird voraussichtlich mit den
Transportmitteln Flugzeug und LKW stattfinden. Aber aufgrund der Corona-
Krise sind die weltweiten Flugverbindungen deutlich in Anzahl, Frequenz
und Kapazität reduziert, was die Verteilung der Impfstoffe erschwert“, so
Ziegler. „Manche Länder, z.B. in Mittel- und Südamerika, werden aktuell
nur von wenigen Passagierflugzeugen mit relativ wenig Frachtkapazität
angebunden. Bei Ländern, die von Frachtmaschinen mit größerer Kapazität
angeflogen werden, ist der Nachteil, dass diese meistens nur zu den großen
Wirtschaftszentren eines Landes fliegen und eine Weiterverteilung in die
Fläche von dort mit dem LKW stattfinden müsste“, was die Logistik laut
Ziegler zusätzlich kompliziert macht. „Alternativ müssten Regierungen
Charterflüge organisieren, um den Impfstoff möglichst schnell und direkt
zu verteilen“, schlägt Ziegler vor.

Die Industrie hat bereits viel Erfahrung mit dem Transport von
temperaturgeführten Impfstoffen im Bereich 2 bis 8 Grad. Hier gibt es
entsprechende Kühlcontainer und Kühlräume. „Aktuell fällt aber nur der
geplante Impfstoff von Novavax und AstraZeneca in diese Kategorie. Die
Vakzine von Moderna sowie Johnson&Johnson werden im Tiefkühlbereich um die
Minus 20 Grad erwartet. Auch hier gibt es eine verfügbare Infrastruktur –
allerdings meistens in kleineren Dimensionen“, erklärt Ziegler. Eine echte
Herausforderung ist vor allem der Umgang mit Impfstoffen im
Ultratiefkühlbereich bei minus 70 Grad, wie dem Impfstoff der Mainzer
Firma Biontech. „Hier gibt es bisher nur vereinzelte Lagerbetreiber, die
in begrenzter Kapazität entsprechende Gefrierschränke vorhalten“, so
Ziegler. Weiterhin gibt es auch nur wenige Anbieter von
Luftfrachtkühlcontainern, die diese niedrigen Temperaturen sicherstellen
können.
Zusätzlich werde bei der Nutzung von Kühlcontainern und Kühlboxen häufig
auch Trockeneis verwendet. Hier ist zum einen eine separate Infrastruktur
an den verschiedenen Stationen nötig, um Trockeneis wieder aufzufüllen.
Zum anderen ist Trockeneis ein Gefahrgut, benötigt im Handling besondere
Qualifikationen und unterliegt besonderen Restriktionen beim Transport. Je
nach Flugzeugtyp sind zwischen 1.200 und 2.000 Kilogramm Trockeneis
zulässig. Damit können sechs bis zehn Paletten pro Flug gekühlt werden.

„Da die Impfstoffe vermutlich auch einen hohen Schwarzmarktwert haben
werden, sind hohe Sicherheitsvorkehrungen, z.B. Zugangskontrollen,
Überwachungssysteme – und sogar ein Drohnenabwehrsystem für Lagerhallen –
ebenso wichtig“, prognostiziert Ziegler.

Eine besondere Herausforderung bei Pharmatransporten von und nach Europa
ist auch, dass alle mit dem Transport befassten Parteien, die European
Good Distribution Guidelines erfüllen und entsprechend zertifiziert sein
müssen.

Gerne steht Prof. Dr. Ziegler für Interviews, Fragen und weitere
Statements rund um die Logistikkette zum Impfstoff zur Verfügung.

Zur Person:
Prof. Dr. Yvonne Ziegler ist seit 2007 Professorin für Betriebswirtschaft
mit besonderem Schwerpunkt Internationales Luftverkehrsmanagement. Sie war
von September 2010 bis August 2013 Dekanin des Großfachbereichs Wirtschaft
und Recht der Frankfurt UAS. Im Zeitraum 1991 bis 2006 war sie für den
Lufthansakonzern in verschiedenen Führungspositionen im Vertrieb und
Marketing im In- und Ausland tätig. Von 2017 bis 2020 leitete sie das
Forschungsprojekt „Pharma Supply Chain Risk Management“, welches durch das
LOEWE3 Forschungsförderungsprogramm für herausragende wissenschaftliche
Forschungsprojekte durch das Land Hessen finanziert wurde.