Medizintechnik, Bild: Compamed

Einige der großen Trends in der Medizintechnik sind die Miniaturisierung und die Biologisierung. Bild: Compamed

Die Technologien, die dafür sorgen, dass Computer, Mobiltelefone und ähnliche Geräte immer kleiner und leichter werden, sind nun auch auf viele Medizinprodukte anwendbar und stellen in gewisser Weise die Triebfeder der Miniaturisierung medizinischer Lösungen dar.

Über sämtliche medizinischen Sparten hinweg sind mehr und mehr Medizinprodukte in Miniaturformat zu finden. Für einige wenige Disziplinen ist die Miniaturisierung jedoch eine Priorität. So stellt beispielsweise in Orthopädie und Herz-Kreislauf-Medizin die Entwicklung miniaturisierter aktiver Implantate und Schrittmacher einen wichtigen Wachstumsfaktor dar. Auch die durch ständige Verbesserungen der Bildverarbeitungsfähigkeiten, faseroptischen und biokompatiblen Werkstoffen angetriebene minimalinvasive Chirurgie verlangt nach bedeutend kleineren Instrumenten und Operationssystemen. Es ist ganz einfach: Je kleiner das Gerät oder Instrument, desto weniger wird die Physiologie beeinträchtigt und desto weniger traumatisch sind die Folgen für den Patienten.

Auch im Bereich der Diagnostik hat die Entwicklung der Miniaturisierung einen Höhepunkt erreicht, hier speziell bei der Überwachung tragbarer Sensoren. Die digitale Revolution im Gesundheitswesen, insbesondere die Entwicklung von mobilen und Fernpflegesystemen, bietet Ärzten heute einen wesentlich breiteren Zugang zu Patientendaten.

Innovationstreiber Elektrotechnik

Zu den zentralen Faktoren, die den Fortschritt der Miniaturisierung fördern, zählt die rapide Verringerung der Größe von Halbleitern - der Hauptkomponente elektronischer Geräte. Auch die Energieeffizienz computerisierter Vorgänge sowie das zunehmende Datenerfassungspotential drahtloser Sensornetzwerke tragen maßgeblich zu diesem Trend bei. Eine weitere nennenswerte Entwicklung stellen die durch Nutzung neuartiger Stromerzeugungstechnologien, zum Beispiel von Radiowellen, immer kleiner werdenden Stromversorgungsquellen dar, die als Alternative zur Batterie eingesetzt werden können. All diese Faktoren, die auch eine wichtige Rolle in der weiteren Computer- und Telekommunikationsentwicklung spielen, nehmen einen bedeutenden Einfluss auf die Miniaturisierung von Medizinprodukten.

Für Schrittmacher, Kameras, Sonden oder Sensoren gilt gleichermaßen, dass die sie antreibende Technologie im Miniformat die Regeln und elektrischen Anforderungen innerhalb des gesamten Instruments geändert und den Weg für die Erzeugung kleinerer Elektroniksysteme bereitet hat. Ältere Module hatten einen höheren Stromverbrauch und waren mit sperrigen Stromversorgungseinheiten und komplexen Verkabelungen ausgestattet. Der Miniaturisierungstrend stellte die Konstrukteure vor riesige Herausforderungen bei der Entwicklung innovativer Lösungen.

Bedarf an neuen Werkstoffen

Abgesehen von der Elektronik muss auch der Bedarf an neuen Werkstoffen bedacht werden. Minimalinvasive Eingriffe lassen sich heute mit winzigen Schnitten durchführen. Eingriffe an Körperteilen, die jedoch nur durch noch kleinere als die heute möglichen Inzisionen erreicht werden können, stellen sich als extrem schwierig dar und fordern nach umfassender Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Bereich der Materialwissenschaften. Ein gutes Beispiel hierfür ist die minimalinvasive Herzchirurgie an Säuglingen. Die Suche nach neuen biokompatiblen Materialien stellt für Gerätehersteller, insbesondere für Hersteller bioaktiver Implantate, eine Priorität dar.

In dem Maß, in dem die Größe der Geräte abnimmt, nimmt ihre Komplexität zu. Neuartige Komponenten machen es möglich, mehr Funktionen und Analysealgorithmen für physikalische Daten auf immer kleinerem Raum zu integrieren und gleichzeitig den Gesamtkomfort des Patienten zu steigern.

Bei all den Herausforderungen, vor die der Miniaturisierungstrend die Konstrukteure medizinischer Geräte stellt, bleiben Qualität und Zuverlässigkeit deren Hauptanliegen.

Doch auch auf das Äußere der Produkte kommt es den Designern an. Die Geräte sollen ansprechender und tragbarer für den Endbenutzer sein und weniger sichtbar für andere. Gleichzeitig aber müssen Sie einen erweiterten Funktionsumfang, effektive Datenverarbeitung und kompakte Speicherung gewährleisten.

Das kleinste Hörgeräte der Welt von Nanoplug, Bild: Nanoplug
Die Miniaturisierung in der Medizintechnik schreitet immer weiter voran. Das zeigt auch das kleinste Hörgerät der Welt von Nanoplug mit Maßen von 7,1 mm x 5,7 mm x 4.17 mm. Bild: Nanoplug

Hier können Hörhilfen wie Nanoplug als Beispiel dienen. Diese revolutionäre Hörhilfe ist von außen vollkommen unsichtbar und ist nur halb so groß wie das kleinste derzeit auf dem Markt erhältliche Gerät.

Wie klein ist also klein genug? Bei dem derzeitigen Tempo der Innovation in der Miniaturisierung von Medizinprodukten dürfte es unvermeidlich sein, dass die Entwickler schon bald an eine Grenze stoßen, über die hinaus einfach keine kleineren elektronischen Bauteile mehr erzeugt werden können, die eine noch kleinere Technologie ohne Einbußen des Funktionsumfangs erlauben.

Natürlich ist es bis dahin noch ein weiter Weg mit Quantenelektronik und 3D-Druckfähigkeiten und deren potenziellen Anwendungen im Feld der medizinischen Geräte. Einstweilen gilt die Miniaturisierung jedoch als eine der treibenden Innovationskräfte mit starker Wirkung auf die künftige Entwicklung der Medizintechnik und die Erfindung avantgardistischer Medizinprodukte.

hei