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entrale Themen, die für den nationalen und inter- nationalen Markt der bio- medizinischen Technik von Bedeutung sind, wurden aktu- ell in einer Studie (www.ge sundheitsforschung-bmbf.de) im Auftrag des Bundesmini- steriums für Bildung und For- schung evaluiert. In diesem Bereich, der mit Abstand am stärksten wirtschaftlich wächst, konkurriert Deutschland mit Japan um Platz 2 hinter den USA. Die Schwerpunkte wer- den von der Deutschen Ge- sellschaft für Biomedizinische Technik (DGBMT) im VDE, einer gemeinsamen Plattform für die Koordination der Akti- vitäten von Naturwissenschaft- lern, Ärzten und Arbeitsgrup- pen der Industrie, auf der Medica 2005, Halle 10/F 31, inhaltlich präsentiert.Die „Zell- und Gewebe- technologie“ ist ein Fokusthe- ma in diesem Markt. Der Ein- satz biotechnologischer Geräte zur extrakorporalen Anwen- dung funktionsfähiger Struktu- ren aus patienteneigenen Zel- len mit dem Ziel, Abstoßungs- reaktionen und schwerwiegen- de funktionelle Nebenwirkun- gen rein technisch aufgebauter
Systeme vermeiden zu können, ist beispielsweise Gegenstand der Arbeitsgruppe um Dr. Kat- rin Zeilinger (Charité Cam- pus Virchow, Berlin). Sie de- monstriert die Machbarkeit der Züchtung und Testung von funktionsfähigen Zellen in einem Bioreaktor, der als temporärer Ersatz für die Le- berfunktion vorgesehen ist.
Weitere Schnittstellen in die- sem Themenfeld sind Ent- wicklungen funktioneller Ein- heiten zur Kommunikation zwischen Elektroden und Zel- len (Abbildung 1).
Zukünftige Entwicklungen arbeiten bereits an temporär implantierbaren Systemen.
Das Themenfeld der „Neuro- prothetik“ um die Arbeits- gruppen von Prof. Dr.Thomas Stieglitz (Universität Frei- burg) und Priv.-Doz. Dr. Ul- rich Hofmann (Universität Lübeck) beschäftigt sich mit der Modulation, der Über- brückung oder dem Ersatz ge- störter oder verlorengegange- ner neuronaler Strukturen.
Auf der Medica 2005 er- scheint hierzu eine aktuelle Studie der DGBMT im VDE.
Neuroprothesen werden mit dem Ziel eingesetzt, eine vor- handene neuronale Funkti- onsstörung mit einem motori- schen oder sensorischen Hin- tergrund möglichst zu kom- pensieren. Dabei stimulieren sie mit elektrischen Reizen myogene Bereiche oder neu- ronale Strukturen im periphe- ren, spinalen, zentralen oder zunehmend im vegetativen Nervensystem. Herzschritt- macher, Cochlea-Implantate sowie Schrittmacher zur Tie- fenhirnstimulation bei Mor- bus Parkinson sind in der kli- nischen Praxis heute etabliert.
Die funktionelle Elektrosti- mulation von Muskeln für komplexe Bewegungsmuster, beispielsweise bei Quer- schnittgelähmten und Patien-
ten nach Schlaganfall, ist ein aktuelles Anwendungsfeld mit wachsender Bedeutung. Schon heute werden Stimulatoren für die gezielte Therapie von chronischen Schmerzen und Inkontinenz eingesetzt.
Medizinische Robotik
Das breite Anwendungsfeld der „Medizinischen Robotik“
zur Rehabilitation von Patien- ten mit irreversiblem Funkti- onsverlust des Bewegungsap- parats ist Gegenstand der Arbeitsgruppe von Prof. Dr.
Robert Riener (ETH Zü- rich und Uniklinik Balgrist, Zürich). Hier werden Thera- pieroboter entwickelt, die im Verbund mit dem Patienten aufgabenorientierte Bewe- gungen in häufigen Wiederho- lungen und mit steigender Be- lastung durchführen und so- mit die Muskelkraft und die Bewegungskoordination bei Erkrankungen mit neurologi- schen oder orthopädischen Beeinträchtigungen verbes- sern können. Mit automati- siertem – roboterunterstütz- tem – Training (Abbildung 2) können die Länge und die An- zahl der Trainingseinheiten er- höht werden, wobei gleichzei- tig Quantifizierungen der Pa- tientenaktivität und des The- rapieerfolgs während des Trai- nings dokumentiert werden können. Im Gegensatz zur Neuroprothetik wird diese Technologie bei vorwiegend halbseitengelähmten Patien- ten nach Schlaganfall oder mit inkompletter Querschnitts-
lähmung angewendet, bei de- nen der Rest einer funktions- fähigen Struktur trainierbar ist.
„Magnetische Marker“ in Kapseln entwickelt die Ar- beitsgruppe um Priv-Doz. Dr.
Jens Hauseisen (Biomagnetic Center, Jena). Das Verfahren wird zur Analyse von Peri- staltik und Durchlaufzeiten im Verdauungstrakt sowie zur anatomisch funktionellen Be- stimmung der Freisetzung von Medikamenten angewen- det, wobei diese darüber hin- aus auch über ein solches Sy- stem gezielt gesteuert werden kann. Feldmessungen mit ei- nem strukturierten Aufbau von Magnetfeldsensoren lo- kalisieren hierbei die Kapseln im zeitlichen Verlauf und gewährleisten neben der Dar- stellung in Echtzeit mit hoher Geschwindigkeit auch eine adäquate Störfeldunterdrük- kung. Der Zeitverlauf für die Auflösung eines Medi- kaments im menschlichen Gastrointestinaltrakt kann durch einen an das Medika- ment gekoppelten magneti- schen Marker mithilfe eines SQUID-Magnetometer-Ar- rays dargestellt werden. Die- ser besteht aus ferromagneti- schen Materialien, die in die Tablette eingebracht werden und magnetisch vorbehandelt sind. Im Darm löst sich der Marker zusammen mit der Tablette auf, wodurch die magnetische Signalamplitude reduziert wird und die Frei- setzung des Medikamentes anzeigt.
Prof. Dr. med. Hartmut Gehring V A R I A
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A3134 Deutsches Ärzteblatt⏐⏐Jg. 102⏐⏐Heft 45⏐⏐11. November 2005
Forschung
Biomedizinische Technik in Deutschland
Abbildung 2: Mit automatisiertem Training können die Länge und die Anzahl der Trainingseinheiten erhöht werden.
Abbildung 1: Nanostruktur-vermittel- te Positionierung von Oligodendro- zyten auf einem Mikroarray (Biochip).
Glaschips werden auf der Oberfläche nano- und makrostrukturiert, um eine genaue Positionie- rung von Zellen auf einer Mikroelektrode zu er- zielen. Die Oberflächenstrukturierung führt zum Anwachsen der Zellen in quadratischen Arealen, die um und über den Elektroden lokalisiert sind.
Werkfotos
