SUPSI

Radiofrequenzen und 3D-Drucker zur Heilung von Krankheiten auf wirkungsvollere und «leichtere» Art und Weise

Mittlerweile beziehen sich 30% der Projekte des Dipartimento tecnologie innovative (Abteilung für innovative Technologien) der Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana auf den MedTech-Sektor: Medizingeräte mit fortschrittlichen Verfahren

von Michela Perrone

Nehmen Sie ein fortschrittliches Institut für neue Technologien, das besonderen Wert auf die praktische Anwendung legt. Setzen Sie es in einen globalen Markt ein, der in den letzten Jahren eine wahre Explosion der Bio- und Medizintechnik erlebt hat. Das sind die Zutaten der MedTech (medical technology) Projekte der Abteilung für innovative Technologien (DTI) der SUPSI, der Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana.
«Seit einigen Jahren beziehen sich 25-30% unserer Projekte auf diesen Bereich – bestätigt Emanuele Carpanzano, Leiter der DTI. – Ein graduelles Wachstum seit 15 Jahren. Heute gibt es interessante Arbeitsbereiche, die vor allem die Entwicklung aller Aspekte rund um die Sensoren, die sogenannten „wearable Devices“ und die digitalen Lösungen, die in der Lage sind, Daten zu sammeln, zu säubern und zu Diagnosezwecken und oft zur Unterstützung von Behandlung und Therapie auszuwerten». Ein Beispiel dafür ist das implantierbare Gerät, das den Augendruck kontinuierlich misst und die Behandlung des Glaukoms erleichtert, einer Augenkrankheit, die auch zu sehr schweren Schäden führen kann. 

Teams aus Ingenieuren arbeiten mit Ärzten und Fachleuten zusammen an der Konstruktion von Software und Hardware, die sich unterschiedlichen Anforderungen anpassen können: Einerseits müssen sie möglichst wenig invasiv sein, damit sie auch der Patient ganz einfach benutzen kann. Andererseits müssen sie die Genauigkeit der erfassten Informationen garantieren, die in ein Ökosystem eingespeist werden, das in der Lage ist, das Wichtige aus den nackten Zahlen herauszulesen. Man nehme beispielsweise die Daten, die man während des Schlafes erfassen kann: Wir alle können heute dank der zahlreichen verfügbaren Apps ein paar Parameter messen, alleine gelingt es uns aber nicht, unsere Daten ausreichend zu schützen oder die Informationen so umfassend zu interpretieren, um damit unsere Gesundheit zu verbessern. Die an der SUPSI entwickelten Techniken arbeiten im Sinne eines effizienten Managements dieser Informationen.

«Seit mindestens 25 Jahren erleben wir eine langsame, aber kontinuierliche Weiterentwicklung der Wissenschaft hin zu immer mehr Integration von Wissen und Ansätzen, was in den nächsten Jahren grosse Änderungen mit sich bringen wird – prognostiziert Carpanzano. – Die MedTech Projekte laufen genau auf dieser Schiene und werden deshalb vorwiegend im Tessin ausgeführt: Schliesslich braucht es engen Kontakt unter den Mitgliedern des interdisziplinären Teams und für alle die Möglichkeit, auf das gesammelte Material zugreifen und es gemeinsam auswerten zu können. Ohne laufende Interaktionen ist das aber nicht immer möglich».
Dann nennt der Leiter der DTI drei besonders anspruchsvolle Projektsparten: Allen voran die Erfassung von Signalen über Radiofrequenzen. «Wir sind auf nicht-ionisierende, also unschädliche Radiofrequenzen spezialisiert – wie er erläutert. – Ziel ist es, auf nicht invasive Weise Informationen über unsere Gesundheit zu sammeln». Um eine Diagnose zu bestätigen, muss sich der Patient nämlich oftmals besonders beschwerlichen Untersuchungen unterziehen. In Zukunft könnte es schon genügen, sich einem besonders genauen bildgebenden Verfahren zu unterziehen. «Das kann in den kommenden Jahren wirklich eine bahnbrechende Änderung bedeuten, da immer weniger invasive Untersuchungen für die Vorbeugung benötigt werden». Es handelt sich um ein Projekt, das sich noch in der experimentellen Phase befindet, das aber für die Früherkennung eine ganz neue Welt eröffnen kann. 

Die zweite Sparte bezieht sich auf die Möglichkeit, mithilfe der künstlichen Intelligenz Daten zu erfassen und auszuwerten. «Durch die Möglichkeit zur Erfassung immer grösserer Datenmengen – so Carpanzano – können wir diese Systeme immer besser trainieren und im Bereich der Schnelldiagnostik eine deutliche Beschleunigung beobachten».

Und schliesslich neue Materialien und neue Herstellungstechniken: «Auch hier erwarten wir bahnbrechende Änderungen: Es gelingt uns immer mehr, neue, auch biokompatible Materialien zu produzieren und biologische Teile herzustellen. Von der Nutzung von 3D-Druckern zur Herstellung von Organen zu sprechen, wäre noch Zukunftsmusik, aber wir machen die ersten Schritte in diese Richtung: Den Aufbau organischer Teile aus einzelnen Zellen».

EINE ANWENDUNG FÜR PARKINSON - Zu den über 30 MedTech Projekten der SUPSI gehört die App «SleepFit», die vom Neurocentro della Svizzera italiana (Ente Ospedaliero Cantonale) in Kooperation mit der SUPSI für die Erfassung klinischer Daten bei Parkinson-Patienten zuhause entwickelt wurde. «Der Patient interagiert auf zweifache Weise mit der App: – so Alessandro Puiatti, Bereichsleiter Health Data Science am Institut für IT-Systeme und Networking der SUPSI – einerseits durch Beantwortung der Fragebögen, andererseits durch Ausführen motorischer Aktivitäten».
Die Patienten wurden zwei Wochen lang kontinuierlich überwacht. «Die Personen haben über ein Tablet mit der Software interagiert, wir haben uns um die Erfassung und Auswertung der Daten sowie um die Ergonomie der App gekümmert, die so konzipiert und entwickelt wurde, dass ihre Handhabung ganz einfach funktioniert» erklärt Puiatti. Im Krankenhaus hat der Neurologe in Echtzeit Einblick in die Daten.
«Wir haben eine App für die Messung des sogenannten Sleep Benefits, also die Erholsamkeit des Schlafes entwickelt – fährt Pietro Luca Ratti, Sponsor-Investigator des Projekts für das Neurocentro, fort. – Sie beruht auf der Erfahrung einiger Parkinson-Patienten, dass sofort nach dem Aufwachen eine deutliche, spontane und vorübergehende, aber inkonstante Besserung ihrer motorischen Fähigkeiten eintritt. Die Durchführung einer solchen Untersuchung über diesen Zeitraum wäre im Krankenhaus undenkbar, auch weil es einen Eingriff in die gewohnte Umgebung des Patienten bedeutet hätte. Also haben wir uns für dieses Fernüberwachungssystem entschieden. Durch die Kooperation mit der SUPSI konnten wir das Projekt solide und zuverlässig strukturieren».

SleepFit ist das Ergebnis einer engen Zusammenarbeit zwischen Ingenieuren, Informatikern, Ärzten und Patienten. «Was den Unterschied machte, – so Ratti abschliessend – war die konstante Präsenz „vor Ort“ eines Ingenieurs, Alessandro Mascheroni, der die Patienten bei der Nutzung der App beobachtete. So ist das Endprodukt wirklich für alle nutzbar».

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