Digitale Innovation trifft Sicherheit: Europas beste Mikroelektronik für die Medizin

Innovationen der Medizintechnik sollen so schnell wie möglich zum Nutzen der Patientinnen und Patienten eingesetzt werden. Dafür wird jedoch ein verlässlicher Zulassungsprozess benötigt. Der Innovationszyklus für Medizintechnik dauert zunehmend länger, aufgrund immer komplexerer Systeme einerseits und immer anspruchsvollerer Zulassungsprozesse andererseits. Die Vision von SEMECO ist es, die Innovationszyklen in der Medizintechnik zu beschleunigen und die traditionelle medizinische Regulatorik durch Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) zu revolutionieren. Durch das einmalige Zusammenspiel von Messtechnik, Nachrichtentechnik und Informationsverarbeitung sollen revolutionäre smarte medizinische Instrumente und Implantate schneller entwickelt und zugelassen werden. Ein neuer Plattform-Ansatz soll für sichere und hochintegrierte cybermedizinische Mikrosysteme sorgen.

Der Zukunftscluster SEMECO, rund um die Technische Universität Dresden, bietet gemeinsam mit dem Else Kröner Fresenius Zentrum für Digitale Gesundheit, dem 5G++Lab Germany sowie dem Barkhausen Institut ideale Voraussetzungen für eine innovative und nachhaltige Zusammenarbeit am akademisch und industriell führenden europäischen Standort für Mikroelektronik, Nachrichtentechnik und erklärbare KI – also Künstlicher Intelligenz, deren Ergebnisfindung für den Menschen nachvollziehbar und interpretierbar ist. Im Rahmen der Zukunftscluster-Initiative (Clusters4Future) entsteht ein Ökosystem, welches das Innovations- und Zukunftspotenzial der Halbleiter- und Mikrosystemtechnikindustrie für die Medizintechnik hebt, die berechtigten Regulatorik- und Sicherheitsanforderungen in Einklang bringt und Anwendungen für den Markt entwickelt.

Medizinische Elektronik und Kommunikationstechnik bleibt oft viele Jahre hinter dem Stand der Technik zurück, wie das Beispiel der ausschließlich kabelgebundenen Überwachung kritisch kranker Patienten zeigt. Die teils hochkomplexen Verkabelungen sind störanfällig, lenken mit technischen Fehlalarmen ab, behindern Patientenmobilisation sowie Pflege und führen zu potenziell lebensbedrohlichen Überwachungslücken bei Transporten. Solche komplexen Systeme, einmal zugelassen, behindern auch die Flexibilität und Innovation.

Die Herausforderung besteht darin, eine Brücke zu schlagen zwischen neuesten Möglichkeiten der Technologie und ihrer praktischen Anwendung in der Medizin. Hier will SEMECO Plattformtechnologien schaffen, die Einsatzmöglichkeiten in der gesamten Medizin haben und weit über ein einzelnes Krankheitsbild hinausgehen. Das Ziel ist es, ein industrielles Ökosystem zu etablieren, das die Innovationszyklen cybermedizinischer Mikro- und Kommunikationssysteme drastisch verkürzt – und zwar durch neue Sicherheitsarchitekturen und eine automatisierbare Zertifizierung mittels erklärbarer Künstlicher Intelligenz. So werden, durch die interdisziplinäre Verknüpfung von Mikroelektronik, Kommunikationstechnologie, Nanotechnologie, KI-gestützten Wissenssystemen und sicheren Laufzeitumgebungen in einem Umfeld mit klaren und fortgeschrittenen klinischen Anwendungsszenarien schließlich neue revolutionäre Funktionalitäten ermöglicht.

Zunächst konzentrierte SEMECO seine Aktivitäten auf eine Intensivierung der Netzwerkaktivitäten und die Schaffung neuer Verbindungen zwischen den Netzwerkpartnern. Dabei bleibt die Struktur jederzeit agil und steht auch neuen, innovativen Partnern offen. SEMECO soll eine offene Plattform sein, die für die Beteiligten sowie neue Partner den Weg in die Praxis erleichtert und teilweise überhaupt erst ermöglicht. Dafür bedarf es zunächst einer gründlichen Analyse von Bedarfen und Bedürfnissen der Industrie und weiterer Forschungspartner. Bestehende Hürden bei der Implementierung, Zulassung und Markteinführung wurden identifiziert. Die Technische Universität Dresden entwickelte in Zusammenarbeit mit den potenziellen Clusterpartnern eine nachhaltige Forschungs- und Innovationsstrategie in der Konzeptionsphase. Dabei wurden wichtige Fragestellungen des Transfers und der gesellschaftlichen Akzeptanz mitberücksichtigt.

Auf einen Blick

• Projektlaufzeit: 01.10.2021 – 31.03.2022
  
• Zuwendung des Verbundes: 234.237,10 € (inkl. Projektpauschale)
• Zuwendungsempfänger: Technische Universität Dresden – Institut für Nachrichtentechnik – Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik
• Weitere Partner, welche die Arbeiten der Konzeptionsphase unterstützen: Else Kröner Fresenius Zentrum für Digitale Gesundheit, 5G++Lab Germany der TU Dresden, Barkhausen Institut
  

Die Vision von SEMECO steht in direktem Zusammenhang zu einem zentralen Ziel der Hightech-Strategie 2025: medizinischen Fortschritt schneller zu Patientinnen und Patienten bringen. Dafür bietet SEMECO am akademisch und industriell führenden europäischen Standort für Mikroelektronik, Nachrichtentechnik und erklärbare KI ideale Voraussetzungen. In diesem regionalen Netzwerk wird die Expertise verschiedener Akteure gebündelt, um digitale Spitzeninnovationen in der Medizintechnik schneller einsetzen zu können.

SEMECO hat das fachliche Gesamtziel, hochintegrierte cybermedizinische Mikrosysteme zu entwickeln. Hierfür werden Mikroelektronik, Sensorik und Mikroaktorik zusammengeführt. Dafür ist unter anderem die Entwicklung eines verlässlichen Zulassungsprozesses für die Medizintechnik notwendig. Fachlich sollen Mikrosystemtechnologien mit den berechtigten Regulatorik- und Sicherheitsanforderungen in Einklang gebracht werden. Der Schlüssel zur Anwendung Künstlicher Intelligenz liegt auch im Vertrauen in die KI. Denn nur wenn KI-basierte Entscheidungen transparent, nachvollziehbar und vertrauenswürdig sind, können Innovationen und Fortschritt digitaler Technologien in Verbindung mit Medizin zum Nutzen der Patientinnen und Patienten entwickelt werden.