Fraunhofer-Einrichtung für Individualisierte und Zellbasierte MedizintechnikKurzbeschreibung
Digitale und physikalische Patientenmodelle ermöglichen es, komplexe physiologische Prozesse des menschlichen Körpers in Simulation abzubilden. Diese Simulationen nutzen mathematische Modelle, die seit Jahren in der Forschung etabliert sind, und können individuell an klinische Daten und einzelne Patient:innen im Sinne der personalisierten Medizin angepasst und für verschiedene Anwendungsfälle (u.a. Digitaler Zwilling, entwicklungsbegleitendes Testing- & Validierungs-Plattform, medizinische Lehre) eingesetzt werden. Neben der rein digitalen Simulation wird ebenfalls ein Lungensimulator entwickelt, welcher als physikalische Schnittstelle beispielsweise für Beatmungsgeräte dient.
Problembeschreibung
Die zunehmende Automatisierung in der Medizintechnik stellt hohe Anforderungen an die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Weiterentwicklung neuer Technologien. Diese Systeme müssen unter verschiedensten klinischen Bedingungen sicher funktionieren, ohne auf Eingriffe durch Personal angewiesen zu sein. Aufgrund der Komplexität ist es hier jedoch nicht mehr realistisch, alle möglichen Testfälle durchzutesten. Dies kann durch den Einsatz von digitalen Simulationenrealisiert werden, jedoch mangelt es an etablierten Methoden, wie etwa validierten Simulationsmodellen, die diesen komplexen Anforderungen gerecht werden, um die Automatisierung in der Medizintechnik voranzutreiben.
Lösungsansatz/Produktbeschreibung
Durch den Einsatz von (patho-)physiologischen digitalen Modellen können Computersimulationen hochkomplexe Mechanismen des Körpers realistisch nachbilden. Diese Modelle quantifizieren das medizinische Expert:innenwissen im (patho-)physiologischen Zusammenhang und verbinden dieses mit Daten aus der Klinik oder der Literatur, um so durch patient:innenspezifische Anpassungen personalisierte Analysen zu ermöglichen.
Alleinstellungsmerkmal
Der entscheidende Vorteil dieser Technologie liegt neben der Entwicklung und Implementierung eines Modells des respiratorischen Systems in der sorgfältigen Verifizierung und Validierung (V&V) dieses Modells sowie die Spannbreite von rein-digitalen Modellen bis hin zu einem physikalischen Lungensimulator.
