Wie Sensoren und Wearables klinische Prüfungen verändern können

Sensoren und Wearables wird ein enormes Potenzial im Bereich klinischer Prüfungen nachgesagt. Für ihren effizienten Einsatz ist jedoch mehr als nur Konnektivität erforderlich. Keith Wenzel, Senior Director bei PAREXEL International, berichtet über das noch immer unterschätzte Potenzial von Sensoren und Wearables in klinischen Prüfungen.

In der klinischen Forschung herrscht Optimismus: Vernetzte medizinische Geräte sollen zur Erhebung neuartiger Endpunkte, zur Gewinnung umfassenderer Erkenntnisse über den Gesundheitszustand eines Studienteilnehmers, zur Nutzung der Vorteile und zu einem besseren Verständnis der Sicherheit und Wirksamkeit von Prüfpräparaten eingesetzt werden können. Wenn deren Genauigkeit und Zuverlässigkeit nachgewiesen ist, werden medizinische Remote-Geräte mehr Menschen die Teilnahme an klinischen Prüfungen ermöglichen, da die Häufigkeit der Besuche im Prüfzentrum reduziert würde. Aufgrund der Datenintegrität und Häufigkeit der Datenerfassung ist davon auszugehen, dass die Anzahl an Klinikbesuchen reduziert und/oder die Studien- oder Behandlungsdauer verkürzt werden kann. So könnten erhebliche Kosten bei in der Klinik durchgeführten Abläufen und der Überwachung von Quelldaten eingespart werden. Durch die Fortschritte im Bereich der Analytik könnten Sponsoren nicht nur die durch das Gerät erzeugten Daten überwachen, sondern möglicherweise auch Non-Compliance und abnehmendes Engagement eines Teilnehmers und/oder bevorstehende sicherheitsrelevante Ereignisse erkennen und/oder vorhersagen. Darüber hinaus sind vernetzte Sensoren und Wearables vielversprechend im Hinblick auf die Realisierung virtueller Prüfungen.

Es besteht jedoch auch eine gewisse Zurückhaltung gegenüber vernetzten Sensoren wegen fehlender offizieller Richtlinien von Seiten der Aufsichtsbehörden. Zudem steckt das Wissen um die Vorteile, Erfordernisse und Operationalisierung vernetzter Sensoren und Wearables in klinischen Prüfungen noch in den Kinderschuhen. Obwohl es keine offiziellen Richtlinien gibt, stimmt es positiv, dass die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) und andere Aufsichtsbehörden sich im Hinblick auf das Potenzial vernetzter medizinischer Geräte vorsichtig optimistisch geäußert haben.

Vernetzte medizinische Geräte heute

In klinischen Prüfungen werden medizinische Geräte schon lange zum Nachweis der Wirksamkeit und/oder Sicherheit neuer Prüfpräparate (IND) eingesetzt. Bis vor Kurzem wurden die erhobenen Daten (z. B. Blutdruck, Herzfrequenz oder Blutzuckerwerte) lokal auf dem Gerät gespeichert. Von den Prüfzentren wurden dann die auf dem medizinischen Gerät befindlichen Daten manuell heruntergeladen und anschließend zur möglichen Auswertung an das zentrale klinische Datenbankmanagementsystem (CDMS) des Sponsors oder Auftragsforschungsinstituts (CRO) übermittelt. Dieses Verfahren war und ist noch immer anfällig für menschliches Versagen, was eine zusätzliche Belastung für die Prüfzentren bedeutet und eine weitere Überwachung durch Clinical Research Associates (CRAs) und Datenmanagementexperten erforderlich macht. Der End-to-End-Prozess hat funktioniert, war jedoch in hohem Maße von manuellen Verfahren abhängig und musste überwacht werden, um den Datenverlust so gering wie möglich zu halten.

Aufgrund technologischer Fortschritte bei der Speicherung, Batterielebensdauer und Konnektivität haben Sensoren und Wearables mittlerweile ein noch größeres Potenzial, uns fast in Echtzeit Informationen zum Gesundheitszustand eines Patienten zu liefern. Diese „vernetzten“ medizinischen Geräte ermöglichen eine sichere und drahtlose Übertragung von Daten ohne oder mit nur geringem Aufwand für den Patienten. Durch diese verbesserte Konnektivität können sie die Gesundheit des Patienten aus der Ferne überwachen und #Gesundheitsdienstleistern einen klar sichtbaren und damit umfassenderen Einblick in die Gesundheit eines jeden Patienten geben. Solche vernetzten Geräte werden auch in betrieblichen Gesundheitsprogrammen eingesetzt und seit Kurzem auch auf ihre Anwendbarkeit in klinischen Prüfungen untersucht.

Diese neuartigen medizinischen Geräte speichern die Daten normalerweise vorübergehend oder dauerhaft. Dann werden die Daten über eine Bluetooth-Verbindung entweder auf eine mobile Smartphone-Applikation übertragen oder über ein physisches Gerät, auch „Hub“ genannt. Danach werden die Daten des Geräts über eine Mobilfunk- oder Wi-Fi-Verbindung an eine Private Cloud und schließlich für Reporting und Auswertung an den Sponsor oder CRO übermittelt.

Medizinische Geräte lassen sich heute in zwei Kategorien einteilen: Geräte für den Verbraucher und Geräte zur medizinischen/klinischen Anwendung. Geräte für den Verbraucher sind gesundheitsbezogene Wearables oder Sensoren, die keinen Regulierungen unterworfen sind. Dazu gehören Geräte, die in den Bereichen Sport, Fitness und Wellness eingesetzt werden. Geräte zur medizinischen oder auch klinischen Anwendung sind häufig, aber nicht immer, reguliert im Sinne einer Zertifizierung durch Aufsichtsbehörden in den USA und/oder anderen Ländern auf der Welt. Viele dieser Geräte kommen auf ärztliche Verschreibung oder fachliche Empfehlung hin zur Anwendung. Beispiele hierfür sind Blutdruckmessgeräte, Bewegungsmesser, Pulsoximeter, Spirometer und Blutzuckermessgeräte. Da Gesundheits-Wearables auch von Gesundheitsorganisationen, Life-Sciences-Unternehmen und in betrieblichen Gesundheitsprogrammen eingesetzt werden, wächst der Markt für diese Geräte rasant. Einer Schätzung von Frost & Sullivan zufolge wird der globale Markt für Wearables im Gesundheitswesen im Jahr 2020 einen voraussichtlichen Umsatz von 18,9 Milliarden US-Dollar erzielen, mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 29,9 %.

Laut Frost & Sullivan sind „Wearables für Schmerztherapie, Betreuung älterer Menschen, psychische Gesundheit und frauenspezifische Gesundheitsthemen attraktive Marktsegmente, in denen die Nachfrage und Anwendung durch die Verbraucher bis 2020 voraussichtlich deutlich zunehmen wird.“ Frost & Sullivan zufolge sind die Markttreiber für Wearables bessere Einblicke in chronische Erkrankungen, eingeschränkte Krankenhausressourcen und das Potenzial zur Verringerung von Gesundheitsausgaben und Förderung einer längerfristigen Konsumentenbindung. Markthemmnisse dagegen sind skeptische Ärzte und Kostenträger, ein Mangel an soliden Vorgaben und Richtlinien, Bedenken/Probleme hinsichtlich des Datenschutzes sowie der Umgang mit den anfallenden großen Datenmengen.

Vernetzte Sensoren in klinischen Prüfungen

Derzeit setzen Sponsoren vernetzte Sensoren und Wearables in klinischen Prüfungen in drei unterschiedlichen Szenarien ein: zum Vergleich mit als Goldstandard geltenden Untersuchungen, bei der Erhebung von Daten zum besseren Verständnis der Vorteile/Wirksamkeit/Sicherheit des untersuchten Wirkstoffs und im Postmarketing-Bereich. Im Rahmen von Szenario 1 führen Sponsoren derzeit Prüfungen durch, um im Krankenhaus eingesetzte medizinische Geräte mit vernetzten Remote-Geräten im Hinblick auf ihre Zuverlässigkeit und Genauigkeit zu vergleichen. Im Grunde sind diese Prüfungen eine Art Validierung des Gerätes, um die Validität der durch den Remote-Sensor erfassten Daten im Vergleich zu den im Krankenhaus durchgeführten Erhebungen der gleichen Daten zu bestätigen. Dies stärkt das Vertrauen des Sponsors in den Remote Monitor im Hinblick darauf, dass beispielsweise zusätzliche unterstützende Daten erhoben und/oder manche bisher im Krankenhaus durchgeführte Verfahren/Besuche im Prüfzentrum überflüssig werden könnten. In Szenario 2 kann, falls ein Sponsor Bedenken hat, ob das Prüfmedikament den Sauerstoffgehalt im Blut beeinflussen kann, außerhalb des Krankenhauses ein vernetzter Pulsoximeter eingesetzt werden, um das Prüfzentrum zu alarmieren und beinahe in Echtzeit mit Informationen zu beliefern. Da die Datenübertragung sicher und drahtlos erfolgt und für den Studienteilnehmer keine oder nur eine minimale Belastung darstellt, können Prüfärzte, Pflegepersonal und Studienkoordinatoren am Prüfzentrum diese Daten auch zwischen den Studienbesuchen und während der Besuche zur Besprechung mit dem Studienteilnehmer in Augenschein nehmen. Im letzten Szenario, dem Postmarketing-Bereich, möchte ein Sponsor möglicherweise bei einer Zulassungsbehörde den Nachweis erbringen, dass die allgemeine Bevölkerung in der Lage ist, eine Erkrankung selbst zu diagnostizieren, und damit dafür sorgen, dass ein bisher verschreibungspflichtiges Medikament künftig frei verkäuflich ist. Die Sponsoren führen daher Prüfungen mit vernetzten medizinischen Geräten durch, die in Apotheken und Supermärkten erhältlich sind, und vergleichen die Ergebnisse dann mit im Krankenhaus durchgeführten Messungen. Szenario 3 ist Szenario 1 nicht unähnlich, unterscheidet sich jedoch erheblich im Hinblick auf den Studienzweck.

Vernetzte medizinische Geräte werden seit Kurzem auch in Studien der Phasen I-IV eingesetzt. Bei Sponsoren, die Arzneimittel entwickeln, deren Nutzen und Wirksamkeit sich am besten mit einem medizinischen Remote-Gerät messen lassen, wird die Beurteilung des medizinischen Gerätes vermutlich in Phase I, gleichzeitig mit der Beurteilung des Prüfpräparats, beginnen. Im Zuge des wachsenden Verständnisses von Daten und ihrem Nutzen in der Life-Sciences-Industrie und mithilfe regulatorischer Vorgaben werden vernetzte medizinische Geräte auch zur Erfassung primärer und sekundärer Endpunkte in Phase-II- und -III-Studien eingesetzt werden, die für die Medikamentenkennzeichnung relevant sind. Vermutlich werden Sponsoren diese Geräte auch nutzen, um eine Funktionsverbesserung in verschiedenen Bereichen nachzuweisen und damit eine Kostenerstattung durch Gesundheitskostenträger zu erwirken.

Große Auswahl an vernetzten medizinischen Geräten

Für Sponsoren klinischer Prüfungen kann das Angebot an vernetzten medizinischen Geräten verwirrend sein, und die Auswahl qualifizierter Vendoren ist ebenso wichtig wie schwierig. Die Hersteller medizinischer Geräte gehen bei der Programmierung oft technologiezentriert vor und entwickeln urheberrechtlich geschützte #Apps und Datentransfermethoden, ohne zu bedenken und/oder zu berücksichtigen, wie eine Anwendung im Kontext der klinischen Forschung oder des Gesundheitssystems aussehen könnte, wo ein oder mehrere Sensoren gleichzeitig genutzt werden müssen. Manchmal müssen die gewonnenen Daten vor ihrer Analyse einer Verarbeitung/Standardisierung unterzogen werden (z. B. Daten zu Herzfrequenz, Aktivität und Schlafverlauf). Der Wunsch nach einer standardisierten sicheren und drahtlosen Übermittlung von Daten rief Drittanbieter für „Datenübermittlung“ auf den Plan, die ein Ökosystem an vernetzten Geräten haben, deren Datenübermittlungs-Standards in Abstimmung mit den Geräteherstellern festgelegt werden. Dies erweckt den Anschein von Ordnung bei der Übermittlung der Daten von vernetzten Geräten. Es gibt jedoch noch keine etablierten Industriestandards für die Übermittlung von Daten von medizinischen Geräten.

Ein weiterer Faktor, der die Anwendung von Sensoren in klinischen Prüfungen erschwert, sind die Anforderungen an Speicherung und Visualisierung der Gerätedaten. In vielen Fällen handelt es sich bei den erhobenen Daten um Zeitreihendaten (z. B. Herzfrequenz, Schlafverlauf oder Aktivität), die mehrfach pro Minute oder sogar pro Sekunde oder in noch kürzeren Abständen erfasst werden. Das Datenvolumen reicht daher an das heran, was man unter „Big Data“ versteht, oder entspricht dem sogar. Die Sponsoren sollten sicherstellen, dass die Programme der von ihnen ausgewählten Anbieter in der Lage sind, Gerätedaten zu verarbeiten, zu speichern, zu melden, auszuwerten und zu visualisieren. Die Anforderungen an die visuelle Darstellung umfassen nicht nur die Fähigkeit, Daten eines Gerätes zu visualisieren, sondern auch simultan Daten mehrerer Geräte und/oder Daten von im Krankenhaus eingesetzten Geräten darzustellen.

Der Einsatz vernetzter medizinischer Geräte ist nicht nur technologische Spielerei. Obwohl die oben angeführten technologischen Überlegungen bedeutsam sind, ist es genauso wichtig oder vielleicht sogar noch wichtiger, sicherzustellen, dass das ausgewählte Gerät die erwartete Leistung erbringt und die gewünschten Endpunkte präzise und zuverlässig erhebt. Die Food and Drug Administration hat sich öffentlich dahingehend geäußert, dass Geräte nicht unbedingt für die klinische Anwendung konzipiert sein müssen, um in klinischen Prüfungen eingesetzt werden zu können. Und umgekehrt: Nur weil ein Gerät von den Behörden zugelassen wurde, muss dies nicht unbedingt heißen, dass die von einem medizinischen Gerät erfassten Daten als Endpunkt-Daten geeignet sind. Sponsoren müssen sicherstellen, dass wissenschaftliche Aspekte bei ihrer Evaluierung, Auswahl und Verwendung von Geräten in ausreichendem Maß berücksichtigt werden. Andernfalls riskieren sie, dass die erhobenen Daten die Anforderungen im Zusammenhang mit Kennzeichnung, Kostenerstattung oder Vermarktung nicht erfüllen. Ob ein Gerät als für den Verbraucher bestimmt oder für die medizinische/klinische Anwendung vorgesehen bezeichnet wird, ist letztendlich weniger wichtig als die Frage, ob es den Ansprüchen hinsichtlich Vermarktung, Kennzeichnung und/oder Erstattung genügt. Daher müssen Sponsoren mit qualifizierten Drittanbietern zusammenarbeiten, die wissen, welche Eigenschaften Geräte haben müssen, um für die Anwendung in einer klinischen Prüfung geeignet zu sein.

Die Auswahl der richtigen Partner ist entscheidend

Zusätzlich zu den oben beschriebenen wissenschaftlichen Überlegungen müssen Sponsoren qualifizierte Vendoren erkennen und auswählen, die eine End-to-End-Lösung für vernetzte Geräte bieten: Evaluierung und Validierung, Beschaffung, Zusammenstellung und Verpackung der Geräte (auch „Kitting“ genannt) sowie Versand und Lieferlogistik müssen so gestaltet sein, dass sie dem Tempo der #Patientenrekrutierung und den Lagermöglichkeiten der Zentren gerecht werden und eine sichere Übertragung von Gerätedaten für Sicherheits- bzw. Compliance-Warnungen und Visualisierung zulassen. Die ausgewählten Anbieter müssen nicht nur das technologische Fachwissen, sondern auch Expertise im Bereich Wissenschaft, Gesundheitsökonomie und Ergebnisforschung, Datenmanagement, prädiktive Analytik und Daten-Biostatistik besitzen. Fachkenntnis im Bereich Biostatistik ist von entscheidender Bedeutung, da die Zeitreihendaten des Geräts nicht nur für sich allein ausgewertet werden müssen, sondern zusammen mit den herkömmlichen, bei Besuchen in einem elektronischen Datenerfassungssystem (EDC) gespeicherten Daten, den klinischen Behandlungsergebnissen (COA) und den Endpunktdaten aus bildgebenden Verfahren.

Gerätehersteller und Datenübertragungsanbieter werden bei der Verwendung vernetzter Sensoren und #Wearables in klinischen Prüfungen auch weiterhin eine entscheidende Rolle spielen. Neuerdings gibt es auch CROs und anderen Nischenanbieter, die einige oder alle Elemente liefern können, die für den erfolgreichen Einsatz vernetzter medizinischer Geräte nötig sind.

Die Herausforderung besteht heutzutage nicht darin zu entscheiden, ob ein mobiles Gesundheitsgerät verwendet wird, sondern wie das Gerät effektiv in die Studie integriert werden kann. Wenn vernetzte medizinische Geräte halten, was sie versprechen, können mehr Patienten an Prüfungen teilnehmen, die Kosten für die Studiendurchführung können reduziert werden, die Belastung für Patienten und Zentren wird sich verringern und die Qualität der Daten wird bei der schnelleren Identifizierung sicherer und wirksamer Medikamente zu besseren Ergebnissen führen.

Keith Wenzel, Bradenton

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