Digitalisierung in der Medizin: Nutzung von KI und Sensorik

Die Kombination von neuen Technologien und Digitalisierung in der Medizin öffnet völlig neue Möglichkeiten für Diagnostik und Therapie der Zukunft. Die sogenannte intelligente Medizin bietet eine herausragende Chance für bezahlbare und verfügbare Gesundheitsversorgung zum Wohle der Patientinnen und Patienten. Die Forschung auf diesem Gebiet ist hoch innovativ und erfordert die interdisziplinäre Kooperation zwischen verschiedensten Spezialisten, wie Ingenieuren, Naturwissenschaftlerinnen und Medizinern. Mit ihren Kompetenzen in Sensorik, Aktorik und künstlicher Intelligenz bringen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer EMFT in zahlreichen Forschungs- und Entwicklungsprojekten für die Medizin der Zukunft ein.

Sensorik ist für die moderne Medizintechnik unentbehrlich und spielt in der medizinischen Diagnostik eine wichtige Rolle. Bereits heute liefern Sensoren die nötigen Daten für Monitoring von Krankheitsverläufen. Sie können die Heilung eines Knochenbruchs überwachen oder feststellen, wenn ein Tumor plötzlich zu wachsen beginnt. Und sie bieten die Chance, bei der Erprobung neuer Medikamente künftig weniger auf Tierversuche zurückgreifen zu müssen. Sensoren sind in der Lage, unterschiedlichste analoge Daten am Patienten zu erfassen und diese in digitale Form umzuwandeln, und bilden so eine entscheidende Brücke zur Digitalisierung in der Medizin. Zusammen mit softwarebasierten Analyseverfahren ermöglichen sie eine signifikante Erweiterung der Diagnostik und bieten eine qualitativ hochwertige Basis für die Auswahl geeigneter Therapien. Das Anwendungsspektrum der Fraunhofer EMFT Sensorik in der medizinischen Diagnostik ist sehr breit und reicht von der Früherkennung von Krankheiten mittels Point-of-Care Diagnostik und Lab-on-Chip Systemen über das Monitoring von Zellreaktionen auf Umwelteinflüsse bis zur telemedizinischen Unterstützung kranker Patienten zuhause. 

Als Piezoaktoren eignen sich die Mikropumpen des Fraunhofer EMFT hervorragend zur genauen Steuerung und Manipulation sehr kleiner Mengen von Flüssigkeiten und Gasen. Durch ihre geringe Größe und Eigengewicht sind sie für den Einsatz in der Medizintechnik prädestiniert. Für Medikamentendosierung, beispielsweise in der Schmerz-, Diabetes- oder Tumortherapie, können sie in oder am Körper getragen werden und geben dank der individuellen Steuerung kontinuierlich oder in regelmäßigen Abständen genau die richtige Dosis Wirkstoff ab. So ermöglicht ihr Einsatz dem Betroffenen eine höhere Mobilität und Flexibilität. Hydraulisch mit Luft gefüllte Mikroimplantate oder Mikroreservoirs sowie Unterstützung von Sensorik in der Diagnostik sind Beispiele für weitere medizinische Anwendungsgebiete der Mikropumpen. 

Die Integration hochpräziser miniaturisierter Sensoren und Aktoren mit moderner Signalverarbeitung und Methoden künstlicher Intelligenz ist Grundlage immer leistungsfähigerer Methoden in der medizinischen Diagnostik und Therapie. Diese Kombination ermöglicht u.a. die Entwicklung sogenannter intelligenter Implantate, die durch die Sensor-unterstützte Diagnose therapeutischer Maßnahmen neue Wege in der personalisierten Medizin eröffnen. Durch die Echtzeitmessungen der eingesetzten Sensoren können solche Systeme das Therapieschema – beispielsweise Medikamentendosierung - unmittelbar individuell anpassen, bevor die Auswirkungen der durch die Sensoren gemessenen körperinternen Phänomene für den Arzt körperextern mess- oder sichtbar darstellen würden. Frühe Intervention wiederum verbessert die Heilungschancen, reduziert Behandlungskosten sowie -dauer und erhöht die Ergebnisqualität für den Patienten. Auch zur Wiederherstellung eingeschränkter oder verlorener Körperfunktionen eröffnen Systeme aus Sensoren und Aktoren in Verbindung mit künstlicher Intelligenz heute faszinierende neue Wege.