Im Zeitalter von Big Data kann manchmal schon eine einzige Information den alles entscheidenden Unterschied ausmachen. Diese Erfahrung machte Helen Arteaga-Landaverde, CEO von NYC Health + Hospitals/Elmhurst, als sie auf dem Höhepunkt der Pandemie in der New York Times einen Artikel entdeckte, in dem es darum ging, dass Highschool-Schüler im New Yorker Stadtbezirk Queens ihre College-Pläne hinschmeissen und stattdessen auf Arbeitssuche gehen, um ihre Familien finanziell zu unterstützen.

Arteaga-Landaverde reagierte schnell. «Als wir davon erfuhren, starteten wir eine Einstellungskampagne und besuchten die Highschools in Queens. Wir sagten den Schülerinnen und Schülern: «Wenn es dir aus finanziellen oder familiären Gründen nicht möglich ist, aufs College zu gehen, dann lass dir von Elmhurst helfen. Starte deine Karriere bei uns.»

Innerhalb weniger Wochen stellte das Elmhurst Hospital, das fast eine Million Menschen im Stadtbezirk Queens versorgt, mehr als zwei Dutzend Schüler und Schülerinnen ein, die ihre Karrierepläne änderten und bereit waren, eine Laufbahn in der öffentlichen Gesundheitsfürsorge von New York City einzuschlagen, um ihre Familien zu unterstützen.

«Es war eine bedeutende Wende für Elmhurst, die auch unser Renommee gestärkt hat», so Arteaga-Landaverde. «Wir haben während der Pandemie wichtige und lebensrettende Pflegeaufgaben geleistet, doch wir sind auch stolz darauf, dass wir der Bevölkerung aus dem Stadtteil in wirtschaftlicher Hinsicht helfen konnten, indem wir jungen Menschen aus unserer Nachbarschaft Arbeitsplätze angeboten haben.»

Arteaga-Landaverde hofft nun auf mehr datengetriebene Einsichten. Sie ist davon überzeugt, dass sie mit einer besseren – notabene datengestützten – Kenntnis der in Queens herrschenden Realität intelligentere Entscheidungen treffen und die Behandlungsergebnisse der Patienten verbessern kann. «Unsere Entscheidung, eine Einstellungskampagne zu starten, basierte auf einem einzigen Datenpunkt. Stellen Sie sich nun einmal vor, ich hätte solche Daten über Bluthochdruck, Diabetes, Adipositas usw. Selbst wenn ich nur die Blutdruckdaten der hiesigen Bevölkerung erhielte, wäre das ein riesiger Erfolg. Damit könnte man enorm viel bewirken.»

Zusammenarbeit zur Förderung der öffentlichen Gesundheit

Dies könnte tatsächlich bald Realität im Elmhurst werden, da das Institut Teil eines Programms ist, das darauf abzielt, die Fülle an verfügbaren Gesundheitsdaten und anderen sozioökonomischen Daten aus New York dazu zu nutzen, die Risiken für Herzerkrankungen der Stadtbewohner besser einschätzen und eine gerechtere Infrastruktur für die Gesundheitsfürsorge schaffen zu können.

Das von der Novartis Stiftung initiierte und in Zusammenarbeit mit Microsoft AI for Good Research Lab entwickelte Programm AI4HealthyCities versammelt ein breites Spektrum an Partnern um einen Tisch, unter anderem Vertreter der Stadt, der Hochschulen, etwa von der New York University School of Global Public Health, sowie von lokalen Organisationen. Gemeinsam haben sie sich das Ziel gesetzt, die Neun-Millionen-Metropole zu einer gesünderen Stadt zu machen.

Eine der treibenden Kräfte hinter der Initiative ist Ann Aerts, Leiterin der Novartis Stiftung, die sich seit Jahren für die Verknüpfung der Digitaltechnik mit der Medizin einsetzt. Als Medizinerin und Expertin für klinische Studien verfügt Aerts über fundierte Kenntnisse der pharmazeutischen Industrie. Ihre Einstellung zur öffentlichen Gesundheit wurde jedoch zum grossen Teil von ihren Erfahrungen beim Internationalen Komitee vom Roten Kreuz geprägt.

«Als ich als Rotkreuzärztin für Patienten aus dem unteren und mittleren Einkommensbereich arbeitete, wurde mir klar, dass man als Einzelperson nur begrenzte Möglichkeiten hat», so Aerts über ihre Praxiserfahrung zu Beginn ihrer Karriere. «Am Anfang beschäftigte ich mich damit, wie wir die bestehende Infrastruktur besser nutzen können», so Aerts. «Im Lauf der Jahre und mit der technologischen Weiterentwicklung wurden Daten und digitale Medien jedoch immer wichtiger, um zu begreifen, wie wir die Gesundheit ganzer Bevölkerungsgruppen verbessern können», so Aerts weiter.

Von Telemedizin zu Big Data

Ein Telemedizinprogramm in Ghana mit dem Ziel, den Zugang zur Gesundheitsfürsorge in abgelegenen Gebieten zu verbessern, war eines der ersten datenwissenschaftlichen und technologiegestützten Projekte, die Aerts leitete, nachdem sie 2013 in die Stiftung eingetreten war. Im Rahmen des Projekts wurden Gesundheitshelfer vor Ort mit Smartphones ausgestattet und von erfahrenem Pflegefachpersonal, Hebammen und Ärzten im Teleberatungszentrum eines Referenzkrankenhauses betreut und angeleitet.

Das erste Pilotprojekt, das auch Kooperationen mit der Telekommunikations- und IT-Branche umfasste, war so erfolgreich, dass es schnell an Fahrt aufnahm und die Regierung Ghanas davon überzeugte, das Telemedizinprogramm im ganzen Land einzuführen. Seit seiner Gründung haben bereits Millionen von Menschen in Ghana von einer verbesserten Gesundheitsfürsorge profitiert, die auch während der Coronapandemie von entscheidender Bedeutung war.

Bald darauf rief Aerts das Programm CARDIO4Cities zur Verbesserung der Herzgesundheit der unterversorgten Stadtbevölkerung ins Leben. Dieses Programm zeigte aufs Neue, dass sich Daten und digitale Technologien zur Stärkung der öffentlichen Gesundheit einsetzen lassen. Die Ergebnisse waren beeindruckend: In São Paulo beispielsweise konnten mit dem Programm die Kontrollraten bei Bluthochdruckpatienten bereits nach einem Jahr verdreifacht und so schätzungsweise 13 Prozent der Schlaganfallfälle vermieden werden – diese Zahlen sind besser als in vielen europäischen Städten. Ähnlich starke Ergebnisse wurden sowohl in Ulaanbaatar als auch in Dakar erzielt.

Aufgrund dieser ermutigenden Ergebnisse hat sich die Novartis Stiftung kürzlich mit IntraHealth International, einer globalen gemeinnützigen Organisation im Bereich der öffentlichen Gesundheit, zusammengetan und den CARDIO4CitiesAccelerator gegründet. Als neutraler Vermittler zwischen Stadtverwaltungen, Gesundheitsexperten, der Industrie, Umsetzungspartnern, Geldgebern und Investoren ermöglicht der Accelerator Regierungen und Partnern, den CARDIO4Cities-Ansatz in ihren jeweiligen Ballungsräumen zu replizieren, mit dem Ziel, die Initiative innerhalb der nächsten drei Jahre auf dreissig Städte weltweit auszuweiten.

«Diese Programme haben uns davon überzeugt, dass Daten und Technologie die Gesundheitsfürsorge grundlegend zu verändern vermögen», so Aerts. «Infolgedessen haben wir unsere Reichweite vergrössert und sind neugierig geworden, wie wir die Wirkungskraft der Daten noch stärker nutzen können, nicht nur um die Herzgesundheit zu verbessern, sondern auch um zu begreifen, welche sozialen, ökonomischen und ökologischen Faktoren die Gesundheit der Stadtbevölkerung beeinflussen.»

Das Beste aus zwei Welten vereint

Um ihr Engagement im Daten- und Digitalbereich zu vertiefen, hat die Novartis Stiftung 2019 eine Kooperation mit Microsoft gestartet. Deren Ziel ist es, erstklassiges Know-how aus der Gesundheits- und der Datenbranche zu bündeln, zunächst im Bereich Lepra und nun auch im Bereich der kardiovaskulären Gesundheit, die weltweit eines der dringlichsten Themen der Gesundheitsfürsorge darstellt.

Jahr für Jahr sterben nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation rund 18 Millionen Menschen an Herzerkrankungen. Dies ist nicht nur auf den fehlenden Zugang zu medizinischer Versorgung oder lebensrettenden Medikamenten, sondern eher auf die fehlende Früherkennung kardiovaskulärer Risiken und auf die Schwierigkeit zurückzuführen, überhaupt Zugang zu einer gesunden Lebensweise zu finden.

Ein Modell, das vom University of Wisconsin Population Health Institute in Zusammenarbeit mit der Robert Wood Johnson Foundation entwickelt wurde, bestätigt diese These. Die medizinische Versorgung – bzw. der direkte Zugang zu Medikamenten – bestimmt laut den Wissenschaftlern des Instituts nur rund ein Fünftel der gesundheitlichen Ergebnisse. Wichtiger sind andere Faktoren wie eine gesunde Lebensweise, die Umwelt, aber auch soziale und wirtschaftliche Faktoren, die die Gesundheitssituation eines Menschen in sage und schreibe vier Fünfteln der Fälle beeinflussen.

Solche Faktoren können dazu führen, dass Bewohner benachbarter Stadtteile drastisch unterschiedliche Risiken für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und eine völlig andere Lebenserwartung haben. Beispielsweise ist die Lebenserwartung eines New Yorker Kindes, das in eine Familie in der Upper East Side geboren wird, elf Jahre höher als die eines Kindes, das im Stadtviertel Brownsville in Brooklyn geboren wird.

Revolution in der Gesundheitsfürsorge

Um diese Ergebnisse zu verbessern, ist es unerlässlich, zu erkennen, wie Menschen leben und arbeiten und auf welche Leistungen der Gesundheitsfürsorge sie zugreifen. Und hier kommen Datenwissenschaft und -technologie ins Spiel, denn neue Analyseinstrumente wie Machine Learning bieten die Möglichkeit, die Zusammenhänge zwischen sozialen Determinanten und der Gesundheit zu beleuchten.

Microsoft erwartet nichts weniger als eine Revolution: «Durch die Kombination von anonymisierten Bevölkerungsdaten aus vielen verschiedenen Quellen können wir Machine Learning dazu nutzen, Risiken für kardiovaskuläre Erkrankungen anhand der Wohnadresse zu bestimmen», so Juan Lavista Ferres, Chief Data Scientist bei Microsoft. «Bei richtiger Anwendung könnte man auf diesem Weg die präventiven Massnahmen zum Schutz der Herzgesundheit revolutionieren.»

Auch José A. Pagán, Lehrstuhlinhaber an der Fakultät für Public Health Policy and Management der New York University School of Global Public Health, ist zuversichtlich, dass die Initiative AI4HealthyCities grosse Wirkung entfalten kann. «Wichtig ist hier, dass wir sektorübergreifend arbeiten und Experten aus allen Bereichen der Gesundheitsfürsorge an den Tisch bringen können.»

Das Potenzial ist gross, doch es ist alles andere als einfach, unterschiedliche Daten zu sammeln, zu durchforsten und daraus die richtigen Lehren zu ziehen. Da ist zunächst die Herausforderung, unstrukturierte Datensätze zu bereinigen. Dann fehlen möglicherweise Datensätze oder sie sind unvollständig. Drittens spiegeln Datensätze zum Teil auch Voreingenommenheiten wider, was einen Dozenten an der New York University dazu veranlasste, einen Vortrag darüber zu halten, ob Maschinen von rassistischen Einstellungen geleitet sind.

Trotz dieser Hürden, die bei Big Data häufig auftreten, sind die Wissenschaftler zuversichtlich, neue Erkenntnisse generieren zu können. «Natürlich gibt es Herausforderungen und Fallstricke, derer wir uns bewusst sein müssen», so Ji Chang von der New York University School of Public Health, die am Programm mitarbeitet. «Allgemein geht es aber darum, Datensätze zu kombinieren, die die Entscheidungsträger dabei unterstützen, die richtigen Entscheidungen zu treffen.»

Beim Aufbau des Systems, so Ji Chang, arbeiten Datenwissenschaftler mit öffentlich zugänglichen Datensätzen über soziale Determinanten sowie mit klassischen Gesundheitsdaten. Zu den öffentlich zugänglichen Daten zählen neben vielen anderen Daten beispielsweise Kriminalitätsdaten, Daten über die Anzahl der Ratten und Kakerlaken sowie über Parkanlagen in bestimmten Gebieten oder die Zahl der dort vorhandenen Tabakwarengeschäfte.

Diese Datensätze sind öffentlich zugänglich und müssen nach Postleitzahl aufgeschlüsselt und dann mit klassischen Gesundheitsdaten kombiniert werden, damit Entscheidungsträger besser erkennen, wie sie zur Stärkung der Gesundheit in ihrem jeweiligen Bereich am besten eingreifen können.

«In unseren Gesprächen mit Entscheidungsträgern wurde immer deutlicher, dass sie sehr detaillierte Daten benötigen», erläutert Ji Chang. «Zwar gibt es zahlreiche Daten über den allgemeinen Zustand der Bevölkerung. Es fehlt jedoch an Erkenntnissen darüber, inwiefern die Bewohner bestimmter Stadtteile aufgrund spezifischer sozialer, ökonomischer oder ökologischer Determinanten von Krankheiten betroffen sind.»

Ji Chang zeigt am Beispiel des Bluthochdrucks auf, dass sich die Entscheidungsträger nicht nur dafür interessieren, wie viele Menschen in New York wegen Bluthochdruck überwacht und behandelt werden. Vielmehr wollen sie besser verstehen, bei wie vielen jungen Menschen, die beispielsweise in einem Viertel mit hoher Kriminalität leben, Bluthochdruck diagnostiziert wurde, ohne dass sie anschliessend eine passende Behandlung erhielten.

«Wenn wir solche Fragen beantworten könnten, wäre das eine echte Revolution, weil es den Entscheidungsträgern genau die Informationen liefert, die sie brauchen», so Ji Chang. «Auch wenn wir unsere Hoffnungen auf Daten und digitale Medien setzen, müssen wir doch immer daran denken, dass die Gesundheitsfürsorge von Menschen betrieben wird und dass wir sämtliche Erkenntnisse aller Akteure in diesem komplexen Netzwerk einbeziehen müssen.»

Richtig reagieren

«Der Zugriff auf sehr detaillierte Daten wäre für unsere Gesundheitsfürsorge enorm hilfreich», erläutert Helen Arteaga-Landaverde vom Elmhurst Hospital. «Ich wäre nicht nur in der Lage, die Situation vor Ort zu verstehen, sondern könnte auch proaktiv Interventions- und Aufklärungsprogramme für die betreffenden Viertel entwickeln. Diese können uns dabei unterstützen, behandlungsbedürftige Patienten zu identifizieren, mit einem Gesundheitsdienstleister in Verbindung zu bringen und mit den richtigen Behandlungsmöglichkeiten zu versorgen.»

Das würde ihr auch helfen, die immer knapper werdenden Mittel besser zu verwalten. Wie wir alle wissen, steht die Gesundheitsfürsorge unter ständigem Kostendruck. Als CEO eines Krankenhauses muss ich dafür sorgen, dass wir die Mittel effizient einsetzen. Wenn ich weiss, an wen ich mich wenden muss, kann ich nicht nur optimal kommunizieren, sondern auch die betroffenen Patienten finden und ihnen helfen, bevor ihre Beschwerden lebensbedrohlich werden.»

Und Arteaga-Landaverde könnte bald in der Lage sein, genau das zu tun: Auf der Grundlage von Daten aus elektronischen Gesundheitsdatensätzen und öffentlich zugänglichen Daten zu sozioökonomischen und umweltbezogenen Faktoren in der Stadt hat AI4HealthyCities in den mehr als 2000 Zählbezirken von New York City verschiedene Zusammenhänge aufgedeckt, die es zu untersuchen gilt. Auf der 79th Global Assembly der Vereinten Nationen präsentierten die Novartis Stiftung und ihre Partner diese ersten Erkenntnisse über mögliche Zusammenhänge zwischen den sozialen Determinanten der Gesundheit (SDOH) und der kardiovaskulären Gesundheit in der ganzen Stadt und ebneten damit den Weg für gezielte Interventionen zum Nutzen verschiedener städtischer Gemeinschaften.

So befanden sich die Gebiete mit der höchsten Prävalenz diagnostizierten Bluthochdrucks vor allem in der Bronx, in Nord-Manhattan, im östlichen Queens und im südlichen Brooklyn. Die Analysen ergaben, dass regelmässige Fahrten von mehr als einer Stunde mit öffentlichen Verkehrsmitteln, die Abhängigkeit von Sozialhilfe oder SNAP-Leistungen, Luftverschmutzung und Alleinlebende über 65 Jahre die Ursache für die hohe Bluthochdruckprävalenz in diesen Vierteln sein könnten.

Ebenso konzentrierten sich die Gebiete mit einer hohen Prävalenz von diagnostiziertem Diabetes hauptsächlich auf die Bronx, Nord-Manhattan, Ost-Queens und Süd-Brooklyn. Die Analysen legten nahe, dass regelmässige Fahrten mit öffentlichen Verkehrsmitteln von mehr als einer Stunde, ein niedrigeres Bildungsniveau, ein geringer Breitbandzugang und das Leben in Haushalten von Alleinerziehenden zu einer hohen Diabetesprävalenz in diesen Vierteln beitragen könnten.

AI4HealthyCities untersuchte darüber hinaus die Prävalenz von nicht diagnostiziertem Bluthochdruck, die in Teilen von Lower Manhattan und den wohlhabenderen Teilen von Queens und Brooklyn höher war. Dies bestätigt bestehende Forschungsergebnisse, wonach Gruppen, die ein geringeres Hypertonie-Risiko zu haben scheinen, eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, nicht diagnostiziert zu werden, wenn sie die Krankheit entwickeln.

Die Daten lassen zwar keine Rückschlüsse auf die Ursachen zu, doch Ann Aerts sieht ein grosses Potenzial für New Yorker Herzpatienten – und für Städte in aller Welt. «Diese ersten Ergebnisse ermöglichen ein detaillierteres Verständnis spezifischer Variablen und ihrer potenziellen Zusammenhänge. Das ist ein entscheidender Schritt, um die Behörden in die Lage zu versetzen, fundierte und präzise Massnahmen zu ergreifen, insbesondere in Form von gebietsbezogenen Interventionen», sagte sie. «Der Grund, warum wir AI4HealthyCities in New York vor mehr als zwei Jahren ins Leben gerufen haben, ist die Fülle an Daten in der Stadt. Inzwischen haben wir weitere Programme in Singapur, Helsinki, Ulaanbaatar, Lissabon, Basel und zuletzt in Shanghai initiiert.

Die Erkenntnisse aus all diesen datenreichen Städten haben das Potenzial, ein besseres Verständnis für die Gesundheitsfaktoren auf allen Kontinenten zu schaffen. Sobald diese solide Grundlage geschaffen ist, hofft AI4HealthyCities sogar als Blaupause für die Verbesserung der städtischen Gesundheit in datenarmen Gegenden zu dienen», erklärte sie.

Aerts sorgt regelmässig dafür, dass die Novartis Stiftung und ihre Partner nie den Kern der Sache aus den Augen verlieren: «Forschung um der Forschung willen wird uns nicht weiterbringen. Um wirklich etwas für Millionen von Patienten zu bewirken, müssen wir den ganzen Weg gehen und eine Brücke von der Theorie zur Praxis schlagen, indem wir den Menschen, die an Krankheiten leiden, Interventionen anbieten, wo und wann immer sie diese benötigen. Unsere bisherigen Bemühungen haben gezeigt, dass wir dazu in der Lage sind und dass wir auf die Herausforderungen vor Ort reagieren können.