Die digitale Zukunft der Medizin

In den Diskussionen, Präsentationen und Vorträgen auf der „Medica“ geht es einerseits um grundlegende Digitalisierungs- und IT-Trends wie beispielsweise die Einsatzoptionen künstlicher Intelligenz, die Analyse großer Datenbestände (Big Data) mittels Algorithmen oder Maßnahmen der Cyber Security. Zugleich werden aber auch innovative Produkte und Technologien präsentiert, etwa aus dem Bereich der Wearable Technologies, Telehealth, Robotics und Apps.

Auf die Mensch-Maschine-Schnittstelle ist „Cortec Neuro“ spezialisiert. „CorTec Brain Interchange ONE“ verbindet das Nervensystem mit künstlicher Intelligenz. Das komplett implantierbare System zur Ableitung und Stimulation auf 32 Kanälen ermöglicht die Interaktion mit dem Nervensystem in Open- und Closed-Loop-Anwendungen – und kann so in erster Linie neurologische Erkrankungen und deren Symptome wie Epilepsie und Lähmungserkrankungen bekämpfen. Dr. Fabian Kohler von CorTec wird am Dienstag, 13. November, im Rahmen des „Medica Connected Healthcare Forum“ das implantierbare Gehirn-Computer-Interface zur Erforschung einer Closed-Loop-Therapie erläutern.

Die Neurostimulation und Robotik selbst stehen dann am Mittwoch, 14. November, 11 bis 12:30 Uhr auf der Forum-Agenda. Dort wird Prof. Arndt Schilling von der Klinik für Unfallchirurgie, Orthopädie und Plastische Chirurgie der Universitätsmedizin Göttingen referieren. Der Übergang zur Robotik ist fließend. Er nennt die sogenannten gedankengesteuerten Prothesen als typisches Beispiel für intelligente Prothesen. Sie können die Nervensignale aufnehmen, um daraus Aktionen wie zum Beispiel „Prothesenhand öffnen“ abzuleiten und auszuführen. Die größte Herausforderung dabei sei es, den Willen des Patienten zuverlässig richtig zu deuten.

Machine Learning in Kombination mit erweiterter Sensorik

Schilling verdeutlicht: „Die Gedanken sind nach wie vor frei und daher sehr schwer, in Algorithmen einzufangen. Zudem ist es für den Entwickler, der in der Regel ja nicht selbst Prothesenträger ist, manchmal schwierig, die komplex veränderte Alltagssituation des Patienten zu verstehen.“ Um eine intelligente Steuerung an die Bedürfnisse des Patienten anpassen zu können, sei daher eine sehr enge Zusammenarbeit in einem interprofessionellen Team von Patienten, Ärzten und Ingenieuren notwendig.

„Machine Learning“ könne bei der Entwicklung solcher Prothesen und Orthesen helfen. So musste der Patient bisher bei der konventionellen Steuerung lange trainieren, um zu lernen, die Bewegungen so auszuführen, dass die Prothese ihn versteht, erläutert Schilling. Er führt aus: „Durch Machine Learning kann der Patient die Bewegung jetzt so ausführen, wie sie ihm am sinnvollsten erscheint und die Prothese trainiert es, den Patienten zu verstehen.“ Über das Machine Learning werde also quasi das Lehrer-Schüler-Verhältnis zwischen Patient und Prothese umgekehrt. „Das führt beim Patienten zum angenehmen Gefühl, dass jetzt die Prothese ihm dient und nicht umgekehrt“, so Schilling.

Durch Machine Learning in Kombination mit erweiterter Sensorik könne der Prothese zudem ein einfaches Verständnis der Umgebung gegeben werden. Schilling betont: „In unserem Projekt InoPro arbeiten wir zum Beispiel an Prothesen, die erkennen können, ob der Patient ein Glas oder einen Stift greifen will und die Handposition und Griff entsprechend vorbereitet und den Patienten dadurch entlastet.“

Ethisch-gesellschaftspolitische Fragen

Eine intelligente Prothese müsse nicht nur schlau, sondern auch noch robust, leicht und wasserdicht sein, dürfe dabei aber nur wenig Energie verbrauchen, damit sie nicht ständig aufgeladen werden muss. Die Sensorik müsse zuverlässig auch bei Bewegung und unterschiedlichen Zuständen des Trägers funktionieren, ob er gerade schwitzt oder friert. Das erfordert hinsichtlich der verwendeten Materialien Biokompatibilität im Zusammenspiel mit der Körperoberfläche.

Eine ethische Grenze sieht Schilling aktuell vor allem in der Diskussion, wem Zugang zu derartigen modernen Hilfsmitteln ermöglicht oder verweigert werden sollte, da Hightech erstmal sehr teuer sei: „Hat jeder Bürger im Bedarfsfall ein Recht auf Versorgung mit den modernsten Prothesen? Welcher Standard kann von der Solidargemeinschaft übernommen werden? Wie viel wollen wir in die Weiterentwicklung investieren? Wie können wir sicherstellen, dass auch Menschen außerhalb unserer Solidargemeinschaft von den Entwicklungen profitieren können?“ Schilling glaubt, die Antworten auf diese ethisch-gesellschaftspolitischen Fragen würden wesentlich die künftige Entwicklung in diesem Bereich bestimmen.

Bereits Realität sind sogenannte Exoskelette, die in den Bereich der Wearables fallen. So ist das Roboter-Exoskelett „EksoGT“ das erste kommerzielle Roboter-Exoskelett, das für die Anwendung bei Halbseitenlähmung aufgrund eines Schlaganfalls und bei Wirbelsäulenverletzungen auf Höhe von T4 bis L5 sowie C7 bis T3 von der US-amerikanischen Arzneimittelbehörde FDA zugelassen wurde.

 

Quelle: Medica, 21.09.2018