Ein Kommunikationssystem mit der erforderlichen Performance, um komplexe Biosignale zu verarbeiten und einen erforderlichen invasiven Eingriff auf ein Minimum zu reduzieren: Daran haben Forscher der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Dresden gearbeitet. Während eines dreijährigen Projektes ist es ihnen gelungen, die Funktionalität und Energieeffizienz der Implantate zu verbessern.
Herzinfarkt: Smarte Implantate sollen frühere Therapie ermöglichen
Dabei hatten die Wissenschaftler die Anforderungen im Blick, die wegen der alternden Bevölkerung mit chronischen und degenerativen Erkrankungen auf die Medizin zukommen. Die intelligenten Implantate sollen die Diagnose- und Therapiemöglichkeiten verbessern und „wirkungsvolle und auch kosteneffiziente Lösungen“ bieten, so Maximilian Becker, Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur für Schaltungstechnik und Netzwerktheorie. „Unser Kommunikationssystem ermöglicht eine bessere Datenanbindung und -verarbeitung, optimierte Implantatvernetzung sowie eine maßgeblich verbesserte Energieeffizienz.“ In Kürze soll es auch eine verlängerte Batterielebensdauer bieten und damit eine längere Funktionsfähigkeit der Implantate ermöglichen.
Um das zu erreichen, haben die Forscher neue Algorithmen und Parameter zur Detektion und Vorhersage kritischer kardialer Ereignisse erarbeitet. Unter anderem lässt sich so ein akuter Myokardinfarkt besser erkennen. Daher können die Mediziner früher geeignete Maßnahmen in die Wege leiten.
Implantate mit dem System können EKG und weitere Biosignale verarbeiten
Die entwickelten Algorithmen sind sowohl auf extra- als auch auf intrakorporale Signale anwendbar. Da neben dem Elektrokardiogramm (EKG) weitere Biosignale ausgewertet werden können, eignen sich die Systeme für ein kontinuierliches Monitoring.
Darüber hinaus haben die Wissenschaftler effiziente Miniaturantennen für In-Körper-Anwendungen entwickelt und optimiert. Es ist ihnen gelungen, die Antennengröße auf ein Zehntel der effektiven Wellenlänge zu verkleinern. Verglichen mit dem bisherigen Stand der Technik ließ sich gleichzeitig die Effizienz der In-Körper-Antennen um 24 % verbessern.
Im Projekt haben die Forscher einen Sendeempfänger mit einer Datenrate bis zu 1 Mbit/s mit sehr sparsamem Schlafmodus für medizinische Implantate entwickelt. Er überträgt auf Anforderung die erfassten Daten aus dem Implantat an eine externe Kontrollstation. Für die Aufwachfunktion wurde ein Nanowatt-Aufwachempfänger mit adaptiver Datenrate entwickelt.
Das Projekt Medical Implant Communication System (Medicos) hat Fördermittel aus dem Europäischen Sozialfonds (ESF) erhalten.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
TU Dresden, Professur für Schaltungstechnik und Netzwerktheorie
Maximilian Becker
E-Mail: maximilian_gottfried.becker@tu-dresden.de
