Digital Twin Digitales Zwillingsherz: Schneller, höher, weiter

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Die Boston-Marathon-Gewinnerin Desiree Linden erhält als erste Athletin der Welt ein digitales Zwillingsherz, mit dem die Langstreckenläuferin ihre Performance optimieren kann. Experten erwarten sich aus dem Projekt auch weiterreichende Erkenntnisse für die personalisierte Echtzeit-Gesundheitsversorgung.

Die entscheidende Sekunde schneller sein. Dafür müssen Athleten immer wieder bis an die Grenzen ihrer körperlichen Leistungsfähigkeit gehen. Um dies zu ermöglichen, hat Tata Consultancy Services jetzt für die amerikanische Langstreckenläuferin Desiree Linden digitales Zwillingsherz entwickelt. Die heute 40-jährige Spitzensportlerin erreichte beim Boston-Marathon 2018 mit einer Zeit von 2:39:54 Stunden den ersten Platz. 2021 lief sie beim Ultralauf in Oregon mit 2:59:54 h als erste Frau der Welt die 50-Kilometer-Distanz in unter drei Stunden.

Die virtuelle Nachbildung des Herzens der Top-Athletin wird in Zukunft in Echtzeit mit Daten gespeist und liefert Informationen zu Herzfunktion, Effizienz und Reaktionen auf äußere Einflüsse. Das digitale Zwillingsherz stellt einen Meilenstein hinsichtlich der Nutzung digitaler Technologien in den Sportwissenschaften und dem Gesundheitswesen dar. Etwa bei der Früherkennung und Behandlung von Herzkrankheiten dürfte es künftig für große Fortschritte sorgen.

Echtzeitüberwachung, Simulationen, personalisierte Gesundheit 

Die neue Technologie verändert die Art und Weise, wie Spitzenathleten trainieren, Wettkämpfe bestreiten und ihre Gesundheit managen. Gleichzeitig demonstriert das digitale Zwillingsherz die Leistungsfähigkeit und das Potenzial von personalisierten Gesundheitslösungen: 
 1. Echtzeitüberwachung: Das digitale Zwillingsherz misst verschiedene kardiovaskuläre Parameter, unter anderem Herzfrequenz, Blutfluss und Sauerstoffgehalt. Die Daten werden während Training und Wettkampf in Echtzeit gesammelt und bilden die Grundlage, um fundierte Entscheidungen bezüglich Trainingsmethoden, Regeneration und Wettkampfstrategie zu treffen.
 2. Simulation von Szenarien: Auf Basis der gesammelten Daten lassen sich verschiedenste Szenarien für Wettkampf und Training virtuell simulieren, beispielsweise unter Berücksichtigung des Streckenprofils eines Rennens oder spezifischer Wetterbedingungen. So können sich die Athleten optimal auf Spitzenleistungen in der realen Welt vorbereiten.
 3. Personalisierte Gesundheitsversorgung: Das digitale Zwillingsherz steht für die Konvergenz von technologischem Fortschritt, Sportwissenschaft und personalisierter Medizin. Die aus dem digitalen Zwillingsherz gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen die Entwicklung individueller Maßnahmen für die Prävention und Behandlung von Herzkrankheiten. Desiree Linden ist überzeugt, dass sie und viele andere Athleten vom digitalen Zwillingsherz profitieren werden. „Diese Technologie ermöglicht nicht nur einzigartige Einblicke in die Herzgesundheit und -leistung. In Zukunft werden Athleten und auch ganz normale Menschen ihr Training und ihre Gesundheit damit optimieren“, so die zweifache Olympia-Teilnehmerin. 

Diese Technologie ermöglicht nicht nur einzigartige Einblicke in die Herzgesundheit und -leistung. In Zukunft werden Athleten und auch ganz normale Menschen ihr Training und ihre Gesundheit damit optimieren.

Einzigartige Einblicke und individuelle Behandlungen

„Wenn Sport und Technologie zusammenkommen, kann das Leben verändern“, ist Debashis Ghosh überzeugt, President Life Sciences and Healthcare Business Group bei Tata Consultancy Services. Dies gelte nicht nur im Spitzensport, sondern auch im Gesundheitswesen. „Das Potenzial des digitalen Zwillingsherzens geht weit über den Sport hinaus – die Technologie kann eine Revolution hin zur personalisierten Gesundheitsversorgung anstoßen. Da Herzkrankheiten eine der häufigsten Todesursachen sind, ist es wichtiger denn je, innovative Technologien wie das digitale Zwillingsherz zur Prävention einzusetzen.“ 

In diesem Bereich sind insbesondere die Simulationen von großem Wert. „Kein Herz ist wie das andere. Die Technologie des digitalen Zwillings wird es uns ermöglichen, das reale Herz eines Patienten virtuell zu sehen, zu messen und zu überwachen. Wir können Reaktionen unter verschiedenen Belastungsgraden simulieren, ohne den Patienten mit invasiven Verfahren belasten zu müssen“, sagt Dr. Gabe Vorobiof, klinischer Professor für kardiologische Medizi am UCLA Medical Center in Encino, Kalifornien. Auf dem Weg dahin sind Kooperationen mit Spitzenathleten wie Desiree Linden sinnvoll. „Ich begrüße Initiativen wie die Partnerschaft zwischen Des Linden und TCS sehr. Sie demonstrieren das künftige Potenzial der digitalen Zwillingstechnologie für das Gesundheitswesen auf eindrückliche Weise.“ 

Deep Dive: Zukunft der digitalen Zwillinge

Das digitale Zwillingsherz ist ein weiterer Schritt zu einer leistungsfähigeren und individuelleren medizinischen Behandlung. Digitale Versionen menschlicher Organe bieten Ärzten, Forschern und Chirurgen neue und innovative Möglichkeiten, um die Wirksamkeit verschiedener Behandlungen zu testen. Sie können neue Medikamente und Operationstechniken erforschen sowie Patientenreaktion auf beliebig viele Szenarien simulieren, ohne die Sicherheit der Patienten zu gefährden. Auch lassen sich mögliche Organerkrankungen frühzeitig erkennen. Die rasanten Fortschritte in den Bereichen künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML), mobile Datenkommunikation (5G), Cloud-Computing, Echtzeit-Datenanalyse sowie Virtual und Augmented Reality werden die Medizin grundlegend verändern. 

Eine Welt, in der Ärzte mit Hilfe digitaler Zwillinge jederzeit wissen, was im Körper ihrer Patienten geschieht, scheint nicht mehr weit entfernt: Laut dem TCS-Bericht „Digital Twindex 2023“ glauben Futuristen und Branchenexperten, dass digitale Zwillinge bis 2035 auch bei Unternehmen oder Privathaushalten in verschiedensten Bereichen Einzug halten werden. Die vernetzte Echtzeit-Gesundheitsversorgung mittels digitaler Zwillinge wird demnach den stärksten Einfluss auf das menschliche Leben haben. So hat das Unternehmen Tata Consultancy Services hat vor kurzem eine Partnerschaft mit Dassault Systèmes bekanntgegeben und wird dem Living Heart Project beitreten. Das Projekt vereint Kardiologen, Forscher, Lehrende, Regulierungsbehörden und andere Experten, um realistische digitale Simulationen des menschlichen Herzens zu entwickeln und zu validieren. Die Erkenntnisse aus der Zusammenarbeit mit Des Linden werden bei diesem Projekt einfließen.