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Digitale Gesundheitsvorsorge

Diese 5 Technologien prägen die Medizintechnik von morgen

29. Juli 2024, 14:18 Uhr | Matteo Baldini, Technology Field Application Engineer bei Arrow Electronics

Mit jeder innovativen Technologie wachsen die Ausgestaltungspotenziale der Medizintechnik auf dem Weg zu digitaler Vernetzung und Predicted Health. Matteo Baldini von Arrow Electronics wirft einen Blick auf die »Top 5 Trends« und ihre Rolle für den visionären P4-Ansatz und die digitale Medizin.

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Die Medizintechnik hat dank neuartiger Technologien in den letzten Jahren eine Vielzahl an Innovationen hervorgebracht – von der medizinischen Bildgebung und der Vitalzeichen-Überwachung über Genmanipulation, Remote-Therapie bis hin zur Robotik und Fernchirurgie – mit der Künstlichen Intelligenz und kontinuierlichen Fortschritte in der Biomedizin werden die bestehenden Technologien weiter verbessert, bringen die Entwicklung neuer Geräte voran und bekommen nochmals einen neuen Schub.

In diesem Artikel beleuchten wir fünf wichtige Innovationstrends, die derzeit die MedTech-Branche prägen und die in absehbarer Zukunft eine wichtige Rolle in der weiteren Ausgestaltung des Gesundheitssektors spielen werden.

Wearables und das Internet der medizinischen Dinge

Die fortschreitende Miniaturisierung von Schaltkreisen, unterstützt durch neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Mikroelektronik, insbesondere durch die Integration eines voll integrierten Analog Front End (AFE) und eines miniaturisierten, hocheffizienten Power Management Integrated Circuit (PMIC), hat die Entwicklung zahlreicher tragbarer Geräte zur physiologischen Überwachung - auch innerhalb des IoMT - ermöglicht.

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Beispiele hierfür sind unter anderem EKG-Monitore, smarte Multiparameter-Pflaster oder auch am Handgelenk getragene Uhren und Ringe, welche die Sauerstoffsättigung im Blut, die Herzfrequenz oder Bewegungen und Temperatur messen. Diese Wearables erfassen im Wesentlichen fünf physikalische Größen: Optik, Biopotenzial, Bioimpedanz, Temperatur und Bewegung. Die Wearables spielen eine entscheidende Rolle bei der Überwachung der Vitalparameter und ermöglichen Ärzten, Fernbehandlungen anzubieten, während sie gleichzeitig den Gesundheitszustand der Patienten kontinuierlich überwachen.

Wenn mehrere tragbare Geräte miteinander oder mit anderen medizinischen Geräten vernetzt sind und medizinische Daten übertragen und analysieren, spricht man vom Internet of Medical Things (IoMT). Das Internet der medizinischen Dinge bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten: zu Hause, direkt am Körper oder im Krankenhaus. Dies ermöglicht ein genaueres, schnelleres und kostengünstigeres Gesundheitsmanagement für Patienten.

Medizinroboter und Nanoroboter

Herkömmliche chirurgische Verfahren werden immer häufiger durch den Einsatz von Medizinrobotern ersetzt, die eine höhere Präzision und bessere Patientensicherheit bieten sollen. Ein anschauliches Beispiel hierfür sind robotergestützte laparoskopische Operationen. Diese Technik ermöglicht kleinere Schnitte, geringeren Blutverlust, und die Patienten profitieren insgesamt von einer schnelleren Genesung.

Neben den zielgerichteten Behandlungen »von außen« revolutionieren Mikroroboter und Nanoroboter die Medizin »von innen«. Im Gegensatz zu ihren größeren robotischen Gegenstücken können Nanoroboter im menschlichen Körper navigieren und anatomisch schwierige Stellen mühelos erreichen, um dort gezielt spezifische gesundheitliche Probleme zu behandeln oder Medikamente lokal zu platzieren. Diese Mikro- und Nanoroboter arbeiten autark und unabhängig von externen Anschlüssen, indem sie sich eigenständig mit selbst gewonnenen Energiequellen versorgen. Mit der Einführung der 5G-Konnektivität können Medizinroboter nun auch ferngesteuerte chirurgische Eingriffe durchführen.

Implantate und 3D-Druck

Der 3D-Druck beziehungsweise die additive Fertigung bietet eine einzigartige Möglichkeit, anatomische und pathologische Komponenten direkt in das Design von Medizinprodukten zu integrieren. Dadurch kann die Passgenauigkeit von Implantaten für verschiedene Körperteile verbessert werden. Darüber hinaus bietet die additive Fertigung fortschrittliche Strukturen für die präoperative Planung und das Training, was die Effektivität medizinischer Eingriffe insgesamt erhöht. Der 3D-Druck ermöglicht neben seiner enormen Präzision eine patientenspezifische und kosteneffiziente Herstellung von Medizinprodukten. Diese Möglichkeit der individuellen Anpassung gewährleistet, dass die Geräte perfekt auf die Bedürfnisse der einzelnen Patienten abgestimmt sind, was wiederum zu verbesserten Behandlungsergebnissen führt. Zudem ermöglichen die Rapid-Prototyping-Fähigkeiten des 3D-Drucks den Herstellern eine deutlich schnellere Produktion von Medizinprodukten, wodurch sie die Lücke zwischen Angebot und Nachfrage in der Gesundheitsbranche effektiv ausgleichen und schließen können.

Über Arrow Electronics
Arrow Electronics ist ein weltweit führender Distributor von Technologieprodukten und bietet ein umfangreiches Sortiment an Komponenten für die Gesundheits- und Medizinbranche. Mit umfassendem technischem Know-how und einem breiten Spektrum innovativer Produkte und Dienstleistungen begleitet Arrow seine Kunden durch den gesamten Entwicklungs- und Designprozess ihrer medizinischen Produkte. Ein Team hochqualifizierter Anwendungs- und Entwicklungsingenieure arbeitet eng mit Kunden zusammen, um deren spezifische Bedürfnisse und Herausforderungen zu verstehen. Dank ihrer umfassenden Branchenkenntnisse und -erfahrungen können die Ingenieurinnen und Ingenieure von Arrow maßgeschneiderte Lösungen entwickeln und anbieten.

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Arrow Electronics ist ein weltweit führender Distributor von Technologieprodukten und bietet ein umfangreiches Sortiment an Komponenten für die Gesundheits- und Medizinbranche. Mit umfassendem technischem Know-how und einem breiten Spektrum innovativer Produkte und Dienstleistungen begleitet Arrow seine Kunden durch den gesamten Entwicklungs- und Designprozess ihrer medizinischen Produkte.

Ein Team hochqualifizierter Anwendungs- und Entwicklungsingenieure arbeitet eng mit Kunden zusammen, um deren spezifische Bedürfnisse und Herausforderungen zu verstehen. Dank ihrer umfassenden Branchenkenntnisse und -erfahrungen können die Ingenieurinnen und Ingenieure von Arrow maßgeschneiderte Lösungen entwickeln und anbieten.

Virtuelle und immersive Realität

Virtual Reality (VR), also virtuelle Realität, wird oft mit Spielen in Verbindung gebracht, ist jedoch eine moderne Spitzentechnologie mit diversen Anwendungsmöglichkeiten, die auch die Medizin revolutionieren kann. Im Gesundheitswesen untersuchen Fachleute kontinuierlich innovative Wege, VR zur Unterstützung von Klinikern und zur Verbesserung der Behandlung der Patienten einzusetzen, um bessere Ergebnisse zu erzielen. Dies umfasst Anwendungen in der Chirurgie, der physischen Rehabilitation, dem kognitiven und Gehirntraining, der Schmerzbehandlung und der psychischen Gesundheit. Auch Augmented Reality (AR) und Extended Reality (XR) finden diverse Einsatzmöglichkeiten, etwa in der Diagnostik für bildgebende Verfahren der nächsten Generation sowie im aktiven Lernen (Active Learning) für Studenten und Fachleute.

Künstliche Intelligenz (KI)

Künstliche Intelligenz (KI) ermöglicht die Verarbeitung und Analyse großer Datenmengen, die von medizinischen Geräten erfasst und gesammelt werden. Durch die Nutzung patientenspezifischer Daten können Machine-Learning-Algorithmen eingesetzt werden, um bestimmte Muster, die charakteristisch für bestimmte Krankheiten sind, eigenständig zu erkennen oder Ärzte bei der Diagnose zu unterstützen und so Fehler zu vermeiden.

In medizinischen Geräten wie Operationsrobotern oder bildgebenden Diagnosegeräten findet KI heute zunehmend Anwendung, um die Diagnose durch Vorhersagen zu beschleunigen und Anomalien frühzeitig zu erkennen. Gleichzeitig trägt sie dazu bei, die Strahlenbelastung bei der Bilderfassung zu verringern. Die Entwicklung leistungsstarker und stromsparender Mikrocontroller erleichtert die Integration von künstlicher Intelligenz direkt in das Gerät – bekannt als »Edge-KI« oder auch »Embedded KI«. Die Technologie ermöglicht die Datenverarbeitung direkt auf dem Gerät selbst, wodurch die kontinuierliche Übertragung großer Datenmengen in die Cloud überflüssig wird. Dieser Zugang beschleunigt die Entscheidungsprozesse und erhöht gleichzeitig die Datensicherheit.

Medizintechnologie verändert die Gesundheitsversorgung

Die beschriebenen Trends werden letztendlich die Gesundheitsbranche transformieren und individuelle, auf den Patienten zugeschnittene und effiziente medizinische Lösungen ermöglichen - und die Vision der P4-Medizin näher bringen. Gleichzeitig stellt die Integration von Technologie, die unter anderem stärkere Miniaturisierung, extrem reduzierten Energieverbrauch und die Implementierung von Cybersicherheitskonzepten erfordert, Ingenieurinnen und Entwickler – insbesondere bei tragbaren Geräten oder medizinischen Maschinen – vor zunehmende Herausforderungen.

Eine ausgewogene Balance zwischen technologischer Innovation und optimaler Leistung ist entscheidend, um sicherzustellen, dass diese Geräte sicher, effizient und gesetzeskonform sind. Die Verschmelzung von Technologie und Medizin wird uns auch in Zukunft neue und unerwartete Möglichkeiten eröffnen und die Gesundheitslandschaft in den kommenden Jahren maßgeblich prägen. (uh)