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Medizintechnik

Medizintechnik – zwischen Medizin und Technik

Als Fachgebiet vereint die Medizintechnik unterschiedliche Ingenieurswissenschaften mit medizinischen Themenfeldern wie der Diagnostik, Therapie, Krankenpflege als auch der Rehabilitation erkrankter oder gesunder Menschen. Das technische Wissen dient hierbei dem praktischen Umgang mit genannten Teilgebieten und der Optimierung entsprechender Behandlungsmethoden. Diesbezüglich entwickelt die Medizintechnik Apparate, Produkte und technische Prozesse. Im Rahmen von Forschung und Entwicklung werden darüber hinaus Prinzipien, Regeln und Erkenntnisse aus Technologien wie der Mikrosystemtechnologie und der Nanotechnologie hinzugezogen. Auch optische Technologien sowie die Informations- und Kommunikationstechnologie üben einen stetig wachsenden Einfluss auf die Medizintechnik aus. Immer relevanter wird obendrein der Einsatz von Robotik – sowohl im operativen Umfeld als auch im Bereich von Therapie und Krankenpflege.

Die Bedeutung der Medizintechnik wird insbesondere vor dem Hintergrund gesamtgesellschaftlicher Zukunftsaufgaben – wie der Bewältigung des demografischen Wandels – deutlich. Zusätzlich fordert und fördert sie die Entwicklung von vielfältigen Schlüsseltechnologien wie der additiven Fertigung. Ziel der Medizintechnik ist es außerdem, die Arbeit des medizinischen Fachpersonals zu erleichtern und erfolgsorientiert zu verbessern. Die Medizintechnik zeichnet sich als stark regulierte, aber auch enorm progressive Industrie und Branche aus. Dabei wird die Entwicklung von medizinischen Geräten durch hohe Sicherheitsanforderungen und Richtlinien beeinflusst, aber auch die Verwendung und Wartung verlangen tiefgreifende Kenntnisse des Fachpersonals.

Intelligente Entscheidungsfindung - Innovationen der Medizintechnik

Ärzte und Klinikpersonal rechnen der Medizintechnik insbesondere in den Bereichen Diagnostik und Therapie ein hohes Innovationspotenzial an. Bislang fokussierte sich die Entwicklung digitaler Assistenzsysteme vornehmlich auf Dokumentations- und Managementprozesse, die es beispielsweise erlauben, alle Patientendaten und Personalanmerkungen digital zu archivieren. Ein solches Informationssystem stellt eine zentrale Anlaufstelle dar und reduziert den Verbrauch von Papier und etwaigen physischen Mitteln, die in der Vergangenheit zum Zwecke der Datenerfassung genutzt wurden. Raum für Innovation sehen Ärzte im Rahmen der ihnen obliegenden Entscheidungsfindung bei Therapievorschlägen, die sich oftmals äußerst komplex darstellt und jeden Patienten folgerichtig einzeln und individuell betrachtet. Prädestiniert für eine intelligente, digital gestützte Entscheidungsfindung ist das Kerngebiet der Medizin – die Innere Medizin. Da hier eine nicht unbedeutende Menge an Patienten von mehreren Krankheiten gleichzeitig betroffen ist und demnach unterschiedlichste Behandlungsmethoden denkbar sind, ist die bestmögliche Entscheidung äußerst schwer zu treffen.

Potenzielle Softwarelösungen, die einen möglicherweise überlebenswichtigen Entschluss treffen oder zumindest eine Empfehlung geben, stehen in der Medizintechnik nicht nur einem allgemeinen Qualitätsanspruch gegenüber. Vielmehr müssen sie ein Gleichgewicht aus Standardisierung und Individualisierung gewährleisten, denn sowohl standardisierte Indikatoren und klinikinterne Richtlinien als auch individuelle Präferenzen oder Umstände fließen in den Entscheidungsprozess ein.

Harmonic Drive® Getriebe in Medizinrobotern

Sowohl Robotik als auch Mechatronik haben sich in diversen medizinischen Anwendungsfeldern etabliert. Sogenannte Medizinroboter stellen heute einen festen Bestandteil vieler Krankenhäuser, Kliniken und Reha-Zentren dar. Dort verrichten sie oftmals äußerst komplexe Arbeit und assistieren dem Fachpersonal bei Aufgaben, die das menschliche Können an seine Grenzen bringen oder langfristig für Chirurgen, Internisten oder Pfleger nicht durchführbar sind. Medizinroboter vertrauen dabei auf höchste Funktionalität ihrer Komponenten und setzen Attribute wie Spielfreiheit, Kompaktheit und Laufruhe voraus. Weil es nur mit hochwertiger, präzise arbeitender Medizintechnik möglich ist, betroffenen Menschen beispielsweise ein effektives Rehabilitationstraining zu bieten, garantieren Harmonic Drive® Getriebe der Baureihen HFUC, HFUS, CSD und CSG besagte Eigenschaften. Die Units besagter Baureihen finden unter anderem in Roboter-Gelenken ihren Platz und erfüllen ein weiteres entscheidendes Kriterium: Sie lassen sich passiv bewegen. Dementsprechend erweisen sie sich über ihren aktiven Betrieb hinweg als nutzbringend und leisten als Produkt der Medizintechnik einen wesentlichen Beitrag zum Therapieerfolg. 

3D-Druck und Digitalisierung in der Medizintechnik

Die Medizintechnik steht unter Einfluss vieler und facettenreicher Faktoren. Neben Ärzten und Chirurgen, die neuartige Heilmethoden erforschen, und der Gesundheitspolitik, welche gesetzliche Rahmenbedingungen stellt, machen vor allem Ingenieure das Fachgebiet der Medizintechnik zu einem dynamischen Umfeld. Mit innovativen Technologien gestalten sie den Fortschritt von Diagnostik, Therapie und allen weiteren Teildisziplinen der Medizintechnik federführend. Zu den vielversprechendsten und zukunftsweisenden Trend-Technologien gehören neben Miniaturisierung, Automatisierung und Personalisierung vor allem additive Fertigungsverfahren wie der 3D-Druck und die Digitalisierung.

Der Einsatz von 3D-Druck und anderen additiven Fertigungsverfahren kommt in der Medizin auf unterschiedliche Art und Weise zum Tragen. Während Implantate schnell und kostensparend angefertigt werden können, dienen mit Hilfe des Schichtverfahrens realitätsnah hergestellte Modelle als Übungsobjekt und geben so Aufschluss über anstehende Operationen. Die Forschungsarbeiten an einem weiteren Anwendungsbereich additiver Verfahren innerhalb der Medizintechnik sind nicht weniger revolutionär – dem Druck von künstlichen Organen und menschlichen Stammzellen.

Das Interesse der Medizintechnik an additiven Fertigungsverfahren wie dem 3D-Druck gründet dabei insbesondere auf der Möglichkeit, beispielsweise Implantate und Prothese vollkommen individuell anzufertigen. Während standardisierte Größen und Formen bislang oftmals erst im Nachhinein angepasst werden können, erlauben Schichtverfahren das genaue Gegenteil. Durch Modellierung oder die Auswertung bildgebender Verfahren (3-dimensionale Röntgenbilder) entstehen 3D-Datensätze, die präzise und patientenbezogen hergestellt werden – eine Steigerung von Heilungschancen und Lebensqualität des Betroffenen resultiert.

Für Innovationen sorgt ebenfalls die Digitalisierung, welche das Gesundheitssystem schon heute essentiell verändert und nicht zuletzt mit Smartphone-Apps und elektronischen Armbanduhren, sogenannten Smartwatches, die körperbezogene Daten wie den Puls aufzeichnen, das Privatleben erreicht hat. Die Aufbereitung und intelligente Verknüpfung all dieser Daten mittels digitaler IT-Systeme ermöglicht es, ein agiles und vollkommenes Bild der menschlichen Gesundheit darzustellen. Nicht nur die Diagnose profitiert in diesem Zusammenhang – auch hinsichtlich Therapie und Rehabilitation können akkurate und individuell zugeschnittene Maßnahmen ergriffen werden.

Bereiche der Medizintechnik

Medizintechnik und medizinische Geräte bedienen ein breites Spektrum an Anwendungs- und Aufgabenbereichen. So beruhen im Rahmen bildgebender Verfahren der Diagnostik unter anderem die Magnetresonanztomographie (MRT), Röntgen-Prozesse wie Computertomographie (CT) und Mammographie als auch der klassische Ultraschall auf medizintechnischen Apparaten. Zu den sogenannten Medizinprodukten gehören beispielsweise Herzschrittmacher, Dialysemaschinen und Infusionspumpen, aber auch Sehhilfen und unterschiedliche Implantate sowie Prothesen. Besagte Produkte sind mitunter Teil der Krankenhaustechnik, welche sich mit medizinischen Gerätschaften innerhalb des Krankenhauses befasst. Weitere Anwendungsgebiete in der Medizintechnik sind Tissue Engineering, die Erzeugung künstlicher Organe, und Medizininformatik. Letztere umfasst das Erschließen, Darstellen, Verwalten, Lagern und Anwenden von Daten vor dem medizinischen Hintergrund. Zu den fortschrittlichsten Gebieten gehört der OP-Saal. Hier ermöglichen Assistenzsysteme beispielsweise eine automatisierte Beatmungssteuerung, während Operationsroboter ihre menschlichen Kollegen durch höchste Präzision und konstante Leistung unterstützen.

Medizintechnik und ihre Bereiche in der Übersicht:

  • Krankenhaustechnik
  • Bildgebende Diagnostik
  • Tissue Engineering
  • Medizinische Gerätschaften
  • Medizinische Informatik
  • Rehabilitation und Therapie
  • Operationstechnik

Forschung und Entwicklung in der Medizintechnik

Auf wirtschaftlicher Ebene stellen die starke Verknüpfung von Produkten und Dienstleistungen sowie der internationale Standardisierungsprozess der Medizintechnik zentrale Eigenschaften dar. Hinzu kommen enorme staatliche Rahmenbedingungen, die nicht nur Patienten und Kostenträger, sondern auch Hersteller und das Fachpersonal schützen sollen. Ein wesentliches Merkmal ist darüber hinaus der überdurchschnittlich hohe Forschungsanteil innerhalb der Branche.

Unternehmen und Hersteller der Medizintechnik-Branche als auch ihrer technischen Komponenten investieren in hohem Maße in Forschung und Entwicklung; so liegt der Branchendurchschnitt diesbezüglich bei fast 10 % des Umsatzes. Diese Statistik gründet auf dem in Zukunft immer deutlicher steigenden Bedarf an technologisch hochentwickelten, medizinischen Gerätschaften, welche die Medizintechnik zu einem signifikanten Baustein der industriellen Gesundheitswirtschaft machen. Somit leistet Medizintechnik einen maßgeblichen Beitrag zur sogenannten Wertschöpfungskette der Gesundheit – und bietet damit Lösungen und Lösungsansätze für gesamtgesellschaftliche Problemstellungen.

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