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Virtuelle Patienten sollen Medizinprodukte sicherer machen
Digitale Testpersonen als zusätzliche Sicherheitsstufe: Computersimulationen können zeigen, wie ein Medizinprodukt bei sehr unterschiedlichen Patiententypen reagiert. Ein neuer Prüfrahmen soll nun festlegen, wann solche In-silico-Daten belastbar genug für regulatorische Entscheidungen sind. Am Beispiel einer virtuellen Änderung an einer Herzklappe zeigt das Team, wie Modellrisiko, mögliche Schäden und klassische Evidenz zusammengeführt werden.
Manchester (England). Medizinprodukte werden vor ihrer Zulassung unter anderem im Labor, in Tierstudien und in klinischen Studien geprüft, doch keine dieser Methoden bildet alle späteren Einsatzsituationen ab. Klinische Studien erfassen manche Patientengruppen zudem nur eingeschränkt, weshalb Computersimulationen eine zusätzliche Ebene der Sicherheitsprüfung liefern könnten, ohne Labor- und Patientendaten zu ersetzen.
Dafür müssen Regulierungsbehörden allerdings wissen, wann ein Modell für eine konkrete Entscheidung glaubwürdig genug ist. Denn eine Simulation kann technisch sauber funktionieren und trotzdem ungeeignet sein, wenn sie die eigentliche regulatorische Frage nicht ausreichend abbildet. Entscheidend ist deshalb nicht nur die Rechenmethode, sondern auch, wie stark eine Entscheidung von ihr abhängt und welche Folgen ein falsches Ergebnis hätte.
Ein Team mit Erstautor Dr. Yidan Xue von der University of Manchester hat dafür einen risikobasierten Prüfrahmen entwickelt. Der Rahmen soll Hersteller und Behörden Schritt für Schritt von einer geplanten Produktänderung zu den möglichen Schäden führen. Anschließend legt er fest, welche davon sinnvoll simuliert werden können und welche Nachweise für die Glaubwürdigkeit des Modells nötig sind.
Die drei Fragen dienen als erste Hürde. Der Rahmen prüft, ob der Schaden für die regulatorische Entscheidung relevant ist, ob es einen plausiblen ursächlichen Weg von der geplanten Designänderung zu diesem Schaden gibt und ob Simulationen zusätzliche Evidenz liefern können, die Labor- oder klinische Daten ergänzt. Nur wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind, soll das Modell für die jeweilige Frage weiter geprüft werden.
„Medizinprodukte werden immer komplexer, doch die Werkzeuge zu ihrer Bewertung haben mit dieser Komplexität nicht immer Schritt gehalten. Über UK CEiRSI arbeiten wir daran, einen praktikablen Weg für den Einsatz fortgeschrittener Computersimulationen zu schaffen, dem Regulierungsbehörden, Hersteller und Kliniker gleichermaßen vertrauen können“, erklärt Professor Alejandro Frangi von der University of Manchester.
Danach bewertet der Ansatz das sogenannte Modellrisiko, das davon abhängt, wie stark eine Entscheidung auf dem Modell beruht und wie schwer die Folgen einer falschen Entscheidung wären. Je höher dieses Risiko, desto strenger sollen Überprüfung, Validierung und Unsicherheitsanalyse ausfallen. Die Simulation bleibt dabei Teil eines Evidenzpakets und soll klassische Tests oder klinische Daten nicht pauschal ersetzen.
„Indem wir dazu beitragen festzulegen, wann digitale Evidenz glaubwürdig ist und wie sie bewertet werden sollte, zeigt unsere Arbeit, wie dies sicherere Innovationen unterstützen, Entwicklungskosten senken und Patienten den Zugang zu neuen Technologien erleichtern könnte, ohne Abstriche bei höchsten Sicherheitsstandards zu machen“, sagt Dr. Yidan Xue.
Wie das Verfahren praktisch angewendet werden soll, demonstriert die Arbeit an einem hypothetisch veränderten TAVI-System. Bei der Transkatheter-Aortenklappenimplantation wird eine erkrankte Herzklappe per Katheter ersetzt, ohne dass dafür eine offene Herzoperation nötig ist. Die Prothese muss eng anliegen, darf das elektrische Leitungssystem des Herzens aber möglichst nicht beeinträchtigen und soll zugleich Leckagen am Rand vermeiden.
Auch hier entscheidet der Rahmen anhand von drei Fragen. Wie entfaltet sich die Klappe und wie sitzt sie an ihrem Platz, kann sie die elektrische Reizleitung stören und tritt Blut am Rand der Prothese vorbei aus? Für jede Frage wi