Ideen für die Medizin von morgen

Im Silicon Allee Venture Lab des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts in Berlin wird sichtbar, wie datengetriebene Medizin Krankheiten früher erkennt, Abläufe im OP-Saal neu denkt und Tierversuche ersetzt. Hier wird Forschung aus dem Labor in erfolgreiche Unternehmen überführt. Die Techniker Krankenkasse als Innovationstreiber taucht bei ihrem Besuch zusammen mit der Tech-Erklärerin Lara Sophie Bothur in eine faszinierende Welt der medizinischen Forschung ein.

Auf den ersten Blick wirkt alles ganz normal: Ein Mann liegt im Krankenbett, die Augen sind geschlossen, sein Brustkorb hebt und senkt sich regelmäßig. Auf dem Regal neben dem Bett steht ein Lavendelsträußchen. Es könnte eine Szene zu Hause bei dem Patienten sein. Könnte.

Der fiktive Patient trägt weder EKG-Ableitungskabel an der Brust noch andere Sensoren am Körper. Und doch werden alle seine Vitalparameter wie Puls und Atemfrequenz gemessen – ganz ohne physischen Kontakt. Wie das funktioniert? An der Decke ist ein Sensor angebracht, unter dem Bett noch einer. Der Raum, in dem sich der Patient aufhält, wird ununterbrochen digital überwacht. So können nicht nur seine Werte kontrolliert werden, sondern auch Abweichungen. Das ermöglicht eine Risikovorhersage, zum Beispiel für Herzinfarkte. Das innovative Potential dieses Ansatzes liegt nicht in einer einzelnen Technologie, sondern in der Kombination von Sensorik, Verarbeitung / KI und Konnektivität. Technologiefelder, an denen das Fraunhofer HHI seit Jahren forscht.

Die TK ist bekannt als Vorreiter der Digitalisierung und Treiber von Innovation im Gesundheitswesen. Entsprechend groß ist das Interesse bei Deutschlands größter gesetzlicher Krankenkasse an innovativen Gesundheitsprojekten. Man möchte erfahren, was in den Laboren passiert und wie Start-ups ihre Ideen schneller in den Markt bekommen. Begleitet wird Baas von Lara Sophie Bothur, die auf der Plattform LinkedIn regelmäßig über neueste Tech-Trends und spannende Start-ups berichtet. Ihr Ziel: Hochtechnologie menschlich und verständlich erklären und damit Interesse für und Einblicke in neue Tech-Trends wecken. Besonders im Gesundheitsbereich ist das ein wichtiger Ansatz, um den Mehrwert von Innovationen deutlich zu machen. Ihre Eindrücke vom Besuch im Fraunhofer HHI hat sie auf LinkedIn veröffentlicht.

Die Fraunhofer-Institute – insgesamt 76 sind es in Deutschland – arbeiten im Bereich der angewandten Forschung. Das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut ist eines von ihnen. In den loftartigen Räumen am Berliner Salzufer betreiben die Wissenschaftler das Labor, in dem unter anderem an der Zukunft der medizinischen Versorgung geforscht wird. Das Ziel der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter: „Wir überführen Forschung in Start-ups“, wie Ralf Schäfer, der stellvertretende Institutsleiter, sagt. Ob Medizin, Mobilität oder KI-Technologie: Die Erkenntnisse aus dem Labor sollen als Unternehmen erfolgreich sein.

Die Begeisterung der Start-up-Macher über ihre Innovationen ist mit Händen zu greifen. „Die moderne Medizin und Sensorik sieht sehr gut, dass etwas passiert. Aber sie sieht kaum, wie es dazu gekommen ist“, beschreibt Franziska Ivens, Initiatorin der „HomeSense-Plattform“, ihren Ansatz. Auf der Intensivstation im Krankenhaus werde jede Veränderung sofort registriert. Doch dann kommt der Tag der Entlassung. Und dann? „Keine klinische Überwachung, man verliert die Patienten aus den Augen.“ Dafür gibt es die HomeSense-Plattform. Die Daten werden getrackt und in einem digitalen Patientenzwilling verarbeitet – um Schlimmes zu verhindern. „Medizinische Verschlechterungen entstehen oft Tage vorher, werden aber häufig erst im Ereignis erkannt“, so Franziska Ivens.

Der Schlüssel zur Innovation liegt in der Datennutzung

Digitale Patientendaten digital aufbereiten, um damit Innovationen zu ermöglichen, die wiederum den Patienten zugutekommen – das ist die Grundidee der Health-Projekte im Fraunhofer HHI. Nur so kann die Transformation im Gesundheitswesen beschleunigt werden. Voraussetzung dafür sind, klar, genügend digitale Informationen. „An diesen Projekten hier sieht man, was Großartiges entstehen kann, wenn digitale Patientendaten zur Verfügung stehen“, sagt TK-Chef Jens Baas. Auch Lara Sophie Bothur ist beeindruckt. Sie berichtet ihrer großen Community regelmäßig, wie innovative digitale Projekte die Tech-Welt revolutionieren. In ihrer Serie „Hidden Health Heroes“ auf LinkedIn geht es um spannende Projekte und Start-ups, die noch im Verborgenen liegen, aber das Potenzial haben, im Markt erfolgreich zu sein.

Das Besondere daran: Zu sehen ist nicht nur der Status quo, sondern die zukünftige Risikoentwicklung – eine KI-basierte Vorhersage der Bevölkerungsgesundheit. Bestimmte Korrelationen zeigen die Zusammenhänge beispielsweise von Atemwegserkrankungen und Verkehrsbelastung. Firmen können das Tool für Krankenstandsprognosen nutzen.

Die Zukunft gehört digitalen Mäusen

Wissenschaftliche Erkenntnisse, die man bisher bei Tierversuchen gewonnen hat, werden immer stärker mit Hilfe digitaler Zwillinge erhoben. „Digital Replacement“ nennen das Experten. Ein eindrucksvolles Beispiel ist das Start-up iMouse. Der Name sagt eigentlich schon, worum es geht: um Mäuse, Hamster oder Ratten in digitaler Form. Allerdings nicht ganz, wie CEO Mirko Lampe berichtet. Bei der Entwicklung von Medikamenten beispielsweise sind Tierversuche gesetzlich vorgeschrieben. Aber bis zu 60 Prozent der Tierversuche könnten durch digitale Alternativen ersetzt werden. Wie das geht? Lampe reicht einen Mäusekäfig durch die Zuhörerreihen. Diese Käfige werden mit Kameras und Sensoren überwacht, das Verhalten der Tiere kontinuierlich aufgezeichnet. Die gewonnenen Daten werden dann KI-unterstützt ausgewertet. Der Vorteil: Die automatisierte und standardisierte Datenerfassung erzeugt vergleichbare Ergebnisse, alle Parameter werden ohne menschliche, subjektive Interpretation gemessen. Für die weltweite präklinische Forschung ist das von hohem Wert.

Chirurgen sehen in eine neue Dimension

Die Besucher sind noch von diesem Einblick in eine Forschung mit weniger Tierversuchen fasziniert, da beginnt schon die nächste Präsentation. Sie beleuchtet eine der vielleicht wichtigsten Entwicklungen der modernen Medizin: die bildgeführte Chirurgie. Sie verändert gerade grundlegend, wie präzise und sicher operiert werden kann. „Wir holen uns sehr viel Unterstützung durch Kameras“, sagt Peter Eisert, Professor für Visual Computing an der Berliner Humboldt-Universität und Leiter der Abteilung „Vision & Imaging Technologies“ am Fraunhofer HHI. Bei Operationen sind viele wichtige Parameter mit bloßem Auge kaum erkennbar. Wie gut ist ein Gewebe durchblutet? An welcher Stelle wird es gerade kritisch? Mit neuen bildgebenden Verfahren sehen Chirurgen in eine völlig neue Dimension. Multispektrale und hyperspektrale Bildgebung ermöglicht es, verschiedene Wellenlängen des Lichts zu messen. Dadurch lassen sich Eigenschaften von Gewebe sichtbar machen, die im normalen Weißlicht verborgen bleiben würden. Das gibt Chirurgen zum Beispiel bei Organtransplantationen wichtige Entscheidungshilfen.

Ein Schwerpunkt des Projekts: Aus Kamerabildern entstehen präzise 3D-Modelle des Operationsfelds. Denn in vielen chirurgischen Situationen reicht es nicht, nur die Gewebecharakteristik zu kennen, entscheidend ist die exakte räumliche Form und Lage von anatomischen Strukturen. In der Mikrochirurgie kann mit diesem Verfahren zum Beispiel die optimale Prothesenlänge bestimmt werden.

Auch die sogenannte chirurgische Workflow-Analyse wird durch die Bildgebung völlig neu aufgesetzt. So prüfen beispielsweise Kameras im OP, ob die Ärzte nicht Geräte oder Kompressen im Körper vergessen haben.

Deutschland hat die Ideen –
sie müssen aber schneller in den Markt

Jens Baas, der als Arzt selbst an chirurgischen Kliniken tätig war, informiert sich in jedem Detail über neue Verfahren wie die kontaktlose Perfusions- und Blutflussanalyse. Dadurch können Chirurgen entsprechende Informationen gewinnen, ohne Sensoren auf das Gewebe aufbringen zu müssen.

„Wir haben so faszinierende Ansätze für Innovationen in Deutschland“, resümiert Baas den Besuch im Fraunhofer HHI. Er plädiert dafür, mehr neue Forschung tatsächlich umzusetzen und damit in den Markt zu bringen. Lara Sophie Bothur stimmt ihm zu: „Die Ideen sind da. Wir müssen sie nur besser übersetzen.“