Smart Health: Konsortium erhält 2 Millionen Euro Förderung für neue MR-kompatible elektrophysiologische Hirn-Implantate

Professor Klaus Scheffler will neue Elektronik Systeme in aktiven Implantaten erproben – Innovative Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

18. Dezember 2017

Der Tübinger Physiker Professor Klaus Scheffler will mit Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Neuroimplantate alltagstauglich und verträglich für den Nutzer machen, insbesondere auch die Kompatibilität zu medizinisch diagnostischen Verfahren wie der MRT verbessern. Scheffler ist am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik sowie am Werner Reichardt Centrum für integrative Neurowissenschaften der Universität Tübingen tätig. Das Vorhaben ist ein gemeinsames Konsortium bestehend aus der Universität Ulm, das MPI für biologische Kybernetik, eesy-ic GmbH und dem Koordinator CorTec GmbH. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Vorhaben im Rahmen der Forschungsinitiative „Neue Elektroniksysteme für intelligente Medizintechnik (Smart Health)“ in den kommenden 3 Jahren mit insgesamt 2 Millionen Euro, wobei das MPI davon insgesamt ca. 382.300 € erhält.

CorTec Brain Interchange, eine implantierbare Technologie, kann die Hirnaktivität im Langzeit-Einsatz messen und stimulieren.

„MRT ist eines der wichtigsten nichtinvasiven Diagnose Verfahren“, so Scheffler, „und im Laufe eines Lebens wird jeder Mensch statistisch gesehen mindestens einmal ein MRT erhalten.“ Außerdem kommen Neuroimplantate häufig bei älteren Patienten zum Einsatz (z.B. bei Parkinson), die naturgemäß eine erhöhte Co-Morbidität aufweisen, die MRT-Untersuchungen notwendig macht. Scheffler sagt daher, dass „dringend elektronische Innovationen erforderlich sind, um diese Problematik zu entschärfen. Bisher entwickelte Systeme erfüllen die Anforderungen der MRT-Kompatibilität nicht oder nur sehr eingeschränkt. Co-funktionale Implantate, also Systeme die während einer MRT-Untersuchung aktiv sind und Signale aus dem Körper ab- oder zuleiten können gibt es bisher gar nicht.“

Elektronik-Systeme in aktiven Implantaten bieten Therapiemöglichkeiten für eine Vielzahl von häufigen Erkrankungen – von kardiovaskulären Erkrankungen (Herzschrittmacher, Defibrillatoren) über Erkrankungen des Nervensystems wie Epilepsie, Parkinson und chronischen Schmerz (Neuromodulatoren, wie z.B. Tiefenhirnstimulatoren) und sensorischen Behinderungen (Cochlea-Implantat, Retina-Implantat) bis hin zu systemischen Erkrankungen wie Entzündungen und Bluthochdruck (periphere Nervenstimulatoren). „Die wirtschaftliche und gesundheitspolitische Bedeutung dieser innovativen Technologien ist enorm und wird weiterhin steigen“, meint Scheffler, und ist überzeugt, dass: „Innovationen der zugrunde liegenden Technologien, insbesondere der Elektronik, notwendig sind, um mit der größeren Verbreitung den steigenden Anforderungen gerecht werden zu können.“

Ziel der Förderung ist es, am Beispiel des Brain-Interchange® Implantatsystems von CorTec mit Hilfe eines Bündels von Elektronik-Innovationen (u.a. MRT-kompatiblen Chipsatz-Entwicklung für drahtlose Kommunikation mit hohen Datenraten und breitem Anwendungs-Potenzial, dedizierten Mikrochip-Entwicklungen für Neuromodulatoren und neuartiges Energie-Management) sowie begleitenden Evaluationsstudien ein aktives Implantat- System so weiterzuentwickeln, dass 1. konditionale MRT-Sicherheit, 2. MRT-Kompatibilität mit der Bildgebung, und 3. Co-Funktionalität von Implantat und MRT erreicht wird.

Die Machbarkeit eines solchen MRT-kompatiblen und co-funktionalen Implantats würde den Weg zu späteren MRT-kompatiblen Medizinprodukten mit vielseitigen Anwendungen weisen - von der Therapie chronischer Lähmungen, über verbesserte Behandlung von Parkinson, Schmerz, Epilepsie oder psychiatrischen Erkrankungen, bis hin zur für die Forschung einmaligen Möglichkeit der gleichzeitigen Messung von elektrophysiologischen und MRT-Daten.

Die im Projekt erarbeiteten Innovationen werden jedoch nicht nur in anderen aktiven Implantat-Technologien anwendbar sein, sondern als Schlüsseltechnologien auch vielfältige anderweitige Anwendungsfelder innerhalb und außerhalb der Medizintechnik-Branche befruchten. So könnte die entwickelte Funk-Schnittstelle nach Definition des WBAN Standards innerhalb der Medizintechnik-Branche für drahtlose Gesundheits-Monitoring-Systeme und im Umfeld des MRT Einsatz finden, aber auch in gänzlich anderen Bereichen, wie in „Consumer- und Personal Entertainment“ Geräten oder im industriellen Umfeld.

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The Max Planck Institute for Biological Cybernetics is studying signal and information processing in the brain. The scientists aim to determine which signals and processes are responsible for creating a coherent percept of our environment and for eliciting the appropriate behavior. Scientists of three departments and several research groups are working towards answering fundamental questions about processing in the brain, using different approaches and methods.
The Max Planck Institute for Biological Cybernetics is one of 84 Max Planck Institutes and facilities that make up the Max Planck Society, Germany's most successful research organization. Since its establishment in 1948, no fewer than 18 Nobel laureates have emerged from the ranks of its scientists, putting it on a par with the best and most prestigious research institutions worldwide. All Institutes conduct basic research in the service of the general public in the natural sciences, life sciences, social sciences, and the humanities.
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