Smart Health

In den Gesundheitseinrichtungen Dresdens halten Digitalisierung und Künstliche Intelligenz dank der wegweisenden Forschungspartner Einzug: Als Hub für smarte Gesundheitslösungen und -forschung führt die sächsische Hauptstadt medizinisch in die Zukunft. Dresden punktet auch im Medizinbereich als Technologie- und Wissenschaftsstandort.

Hightech-Anwendungen aus Dresden kommen weltweit zum Tragen und werden hier am Standort kontinuierlich weiterentwickelt. Im Bereich Digital Health wird beispielsweise an roboterassistierten Operationsmethoden oder der Nutzung digitaler Simulationen geforscht. Auch die Telemedizin gehört zum weiten Feld der smarten Gesundheitsforschung. Dank digitaler Kommunikationstechnologien werden Behandlungen und Sprechstunden trotz Distanz zwischen Arzt und Patient möglich.

Im Bereich der Krebsforschung ist Dresden maßgeblicher Fortschrittstreiber. Diese Forschungen sind für unsere Gesellschaft von besonders hoher Bedeutung, da viele Tumorerkrankungen nach wie vor nur schwer heilbar sind und jährlich mehrere tausend Menschen an ihnen erkranken. Mit dem Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen/Universitäts-Krebscentrum (NCT/UCC) auf dem Campus der Technischen Universität Dresden (TU) ist ein neuer Hotspot für Forschung und Therapie entstanden. Neueste Forschungsergebnisse sollen hier möglichst schnell in klinischen Studien getestet und anschließend in die Regelversorgung von Krebspatienten übertragen werden. Gemeinsam mit dem NCT Heidelberg führt das NCT Dresden die Krebsforschung bundesweit an. Zu den Schwerpunkten am NCT/UCC zählen u. a. hochpräzise Strahlentherapien, neue Operationstechniken und modernste Krebsmedikamente. Die Wissenschaftler am NCT erhalten dank der Nähe von Labor und Klinik wichtige Impulse für ihre praxisnahe Forschung.

Gemeinsam mit dem Exzellenz-Zentrum für taktiles Internet mit Mensch-Maschine-Interaktion (CeTI) der TU Dresden arbeitet das NCT an einer neuen Stufe für roboterunterstützte Operationen. Prinzipiell kommen diese am Dresdner Universitätsklinikum bereits seit Jahren zum Einsatz. Nun soll ein neuronales Netz Roboter steuern, die anhand von OP-Videos erlernen, welche OP-Schritte und Ereignisse die Nutzung welcher OP-Instrumente erfordern. Ziel ist eine Entlastung des OP-Teams und die Warnung vor eventuellen Komplikationen.

Gesundheit ist von unschätzbarem Wert, und die photonischen Mikrosysteme des Fraunhofer IPMS spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Technologien zur verbesserten Prävention, Diagnostik und Therapie im medizinischen Bereich.

Die MEMS-Technologien des Instituts werden in der Vorsorge eingesetzt, um beispielsweise Krankheiten frühzeitig durch moderne Bildgebungstechniken zu diagnostizieren. Mikromechanische Bauelemente ermöglichen zudem innovative Therapieformen und die präzise Dosierung von Medikamenten. Im Bereich Smart Health des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS umfassen die Forschungen die Diagnose und Sensorik sowie die medizinische Bildgebung. Im Bereich Diagnose werden markierungsfreie Diagnosemethoden mit photonischen Biosensoren entwickelt, die außerhalb von Laboren den selektiven Nachweis von Biomarkern für die Früherkennung von Krankheiten ermöglichen. Mikrosysteme zur Analyse der Atemluft ermöglichen die Detektion von Krankheiten mittels Schnelltest im Alltag. Zudem arbeitet das Institut an einem kostengünstigen, tragbaren Ultraschallwandler-Array zur Überwachung von tiefen Venenthrombosen. Eine weitere Entwicklungsrichtung betrifft die dezentrale Patientenüberwachung mittels multimodaler Parameter des Herz-Kreislaufsystems und der Atmung, unterstützt durch maschinelles Lernen. Im Bereich der Behandlung kommen neuartige Mikroscannerspiegel als kompakte Therapielaser für retinale Augenerkrankungen zum Einsatz. Zudem wurde eine Technik entwickelt, die mittels eines Laser-Scanning-Mikroskop bereits im Operationssaal eine schnelle Bestimmung der Vollständigkeit der Tumorentfernung ermöglicht. Die umfassenden Forschungen werden häufig in Kooperation mit Unternehmen durchgeführt, um die Ergebnisse schnell in die Praxis umzusetzen.

OncoBroker ist ein im Januar 2020 gestartetes gemeinsames Smart-Health-Projekt der Partner Krankenhaus St. Joseph-Stift Dresden, Institut für Angewandte Informatik e. V., T-Systems Multimedia Solutions GmbH sowie der Stadt Dresden. Ziel ist ein Verfahren zum einfachen und sicheren Datenaustausch bei der Nachsorge von Krebspatienten. Damit soll eine von künstlicher Intelligenz unterstützte Lösung geschaffen werden, mit der anonymisierte Daten auf einer sicheren Plattform zu jeder Zeit und tagesaktuell den richtigen Empfänger erreichen. Informationen werden so zwischen Patient, Arzt und Klinik zuverlässig ausgetauscht, die Abläufe der Informationsübertragung vereinfacht.

Diese Maßnahme wird unterstützt durch Steuermittel auf Grundlage des vom Sächsischen Landtag beschlossenen Haushalt.

Auch im Rahmen der Diabetesforschung und -behandlung setzen die Experten am Standort Dresden auf den Faktor Nähe. Das Universitätsklinikum Carl Gustav Carus ist in Deutschland das einzige Zentrum, in dem das komplette Spektrum der klinisch verfügbaren Methoden und Technologien zur Diabetestherapie angeboten wird. Hierzu zählt die Inselzelltransplantation bei Patienten nach teilweiser oder vollständiger Entfernung der Bauchspeicheldrüse.

Die Forschungsarbeit am Universitätsklinikum Dresden, speziell die am Paul Langerhans Institut Dresden, wird international beachtet. Als Partnerstandort des vom BMBF sowie des Freistaates Sachsen geförderten Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD e.v.) ist das Institut Bestandteil von Gremien und Forschungskonsortien und wird darüber hinaus in diversen Veröffentlichungen thematisiert. Der Standort Dresden spielt für den Erfolg der Arbeit am Uniklinikum mit seiner einzigartigen Struktur der Zusammenarbeit universitärer und nicht-universitärer Einrichtungen eine entscheidende Rolle.

Das Else Kröner Fresenius Zentrum (EKFZ) für Digitale Gesundheit wurde 2019 mit dem Ziel gegründet, die Expertise von Medizinern und High-Tech-Spezialisten zu bündeln, um ideale Rahmenbedingungen für die medizinische Forschung von morgen zu schaffen. Mit 40 Millionen Euro wird der Aufbau innovativer Ausbildungs- sowie Organisationstrukturen, eine interdisziplinäre Zusammenarbeit und der Ausbau zusätzlicher Forschungsressourcen von der Else Kröner-Fresenius-Stiftung gefördert. Das EKFZ ist eine gemeinsame Initiative der Dresdner Hochschulmedizin mit den Fakultäten Elektrotechnik, Informationstechnik und Informatik der TU Dresden sowie außeruniversitären Partnern.

Gemeinsame Vision ist es, die Expertise von Medizinern und High-Tech-Spezialisten zu bündeln, um ideale Rahmenbedingungen für zukunftsträchtige medizinische Forschung zu schaffen. Konkret entstehen am EKFZ unter anderem neuartige Behandlungs- und Operationsmethoden sowie innovative technische Konzepte für die Diagnostik. Beispielsweise in der Intensivmedizin helfen smarte Sensoren bei der Behandlung und erleichtern die Arbeit der Pflegekräfte und Ärzte. Dank dieser technischen Unterstützung sind Untersuchungen weniger risikobehaftet und präziser. Angetrieben vom konkreten medizinischen Bedarf und mit direktem Zugang zur medizinischen Infrastruktur beschleunigen die Forschungsprojekte des EKFZ die Digitalisierung in der Medizin – zum Wohle des Patienten.

Ein Anwendungsbereich für moderne Technik im Gesundheitswesen ist die Telemedizin. Dabei geht es vor allem um medizinische Leistungen in den Bereichen Diagnostik, Therapie und Reha: Sie können künftig über räumliche Entfernungen hinweg oder mit zeitlichem Versatz erbracht werden – und zwar mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien. Gerade für die Versorgung im ländlichen Raum bedeutet das eine große Hilfe. Besonders Schwerkranke oder Patienten mit einer hohen Pflegestufe profitieren hierbei enorm.

Das Schlaganfallnetzwerk Ostsachsen gehört zu den Vorzeigeprojekten im Bereich Telemedizin im Freistaat Sachsen. Durch dieses Projekt gelingt es seit einigen Jahren, die Nachsorge von betroffenen Patienten stetig zu verbessern. Vor allem Ärzte in der ländlichen Region erhalten Unterstützung durch Schlaganfall-Spezialisten aus Dresden und anderen großen Kliniken. Ein wichtiger Pluspunkt auch für die Patienten selbst: Diagnosen erfolgen auf Basis von Daten, die in einer zentralen Plattform digital ausgetauscht werden können, der Telehealth Ostsachsen (THOS). Neben dem Universitätsklinikum Dresden mit der Klinik für Neurologie, ist die TU Dresden mit dem Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, insbesondere Systementwicklung, wichtiger Partner des Projekts.

Neben der Digitalisierung setzt die moderne Medizin vor allem auf die Erkenntnisse aus der Biotechnologie, die in Dresden einiges zu bieten hat: schnellere, präzisere Diagnosemethoden und zielgenaue Therapiemöglichkeiten. Am BIOTEC, dem biotechnologischen Zentrum der TU Dresden, werden bereits seit 20 Jahren bahnbrechende Erkenntnisse für die Bekämpfung von Erkrankungen genutzt. Zu den Kerndisziplinen gehören aktuell die Demenzforschung, die Sammlung von Erkenntnissen zur Relevanz physikalischer Zelleigenschaften bei der Entstehung von Sehschwächen und die strukturierte Erfassung medizinischer Daten, um hieraus Rückschlüsse auf ihre Wirkung bei anderen Erkrankungen wie Bauchspeicheldrüsenkrebs zu ziehen. Am Max Bergmann Zentrum für Biomaterialien werden Biomaterialien für verschiedene medizinische Disziplinen wie Zahnmedizin, Orthopädie und regenerative Medizin entwickelt. Lebende Materie steht im Fokus der Forschung am B CUBE (Center for Molecular Bioengineering) der TU Dresden. Auf Basis dieser Erkenntnisse werden hier innovative Materialien und Technologien entwickelt.

Dresden hat sich jedoch nicht nur in Sachen Forschung, sondern auch durch die Ansiedlung international agierender Unternehmen aus dem Biotec-Segment zu einem globalen Player für innovative medizinische Verfahren entwickelt. Zum Dresdner Portfolio gehören Unternehmen wie GSK, ROTOP Pharmaka, Apogepha, Menarini, DewPoint, Lipotype, Gemoab und Riboxx. So produziert und vertreibt Biotype in Dresden molekulardiagnostische Kits zum Nachweis und zur Quantifizierung von RNA- und DNA-Markern, so auch aktuell für die Diagnose von COVID-19.

Die TU Dresden liefert durch die Investition in das moderne 5G- und 6G-Mobilfunknetz die kommunikationstechnologische Infrastruktur für moderne Verfahren in der Medizin und Forschung gleich mit. Auch andere progressive Themen wie Industrie 4.0 und Nachhaltigkeitsforschung finden daher in Dresden einen hervorragenden Nährboden und machen die Stadt zum Innovations-Hub.