Katheter werden immer intelligenter und ermöglichen so schnellere und sicherere medizinische Eingriffe. Diese Fortschritte sind bereits heute für Patienten und Ärzte von Nutzen. Zukünftig wird sich das innovative Potential aber noch beschleunigen. Dabei nehmen Präzision und fortschrittliche Behandlungsmethoden einen besonderen Stellenwert ein. Denn: Katheter werden bei minimal-invasiven Eingriffen verwendet, bei denen der Zugang zum Behandlungsort über einen kleinen Schnitt in den Blutgefäßen erfolgt.

Dieses Vorgehen hat einen großen Vorteil: Hoch-invasive chirurgische Eingriffe wie Operationen am offenen Herzen werden vermieden. Zudem nehmen minimal-invasive Eingriffe in der Regel weniger Zeit in Anspruch als herkömmliche chirurgische Eingriffe und setzen Patienten einer geringeren psychischen Belastung aus, da sie häufig nicht unter Vollnarkose durchgeführt werden. Zusammengefasst führt diese Art des minimal-invasiven Eingriffs zu einer deutlichen Verringerung der Schmerzen und Beschwerden der Patienten sowie der Krankenhaus- und Rehabilitationszeiten.

Forscher verfolgen beständig das Ziel, die Auswirkungen von Kathetern weiter zu verringern, indem sie sie kleiner und intelligenter gestalten. Diese sind nun in der Lage, Signale, Daten oder Energie von einem Ende des Katheters zum anderen zu senden und zu empfangen. Diese Innovationen erweitern den Einsatz minimal-invasiver Verfahren und verbessern deutlich die Ergebnisse für zahllose zukünftige Patienten. 

Sensoren für die Effizienzsteigerung intelligenter Katheter

Die Erweiterung eines Katheters um gezielte Funktionen kann Ärzten und ihren Patienten große Vorteile bringen. Die Integration von Bildgebungssensoren in die Spitze eines Geräts befähigt den Arzt, einen Eingriff in Echtzeit zu überwachen und so seine Wirksamkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Abhängigkeit von invasiveren Methoden zu verringern. Die höhere Auflösung von Ultraschallgeräten ermöglicht es Ärzten beispielsweise, Ablationsverfahren präziser zu steuern und damit die Notwendigkeit von Nachbehandlungen zu reduzieren.

Katheter müssen klein und beweglich genug sein, um durch das Körperinnere eines Patienten navigiert zu werden. Die Herausforderung, Katheter intelligenter zu machen, besteht also darin, Sensoren, Kabel und Steckverbinder auf kleinstem Raum zu integrieren. Dies erfordert kreatives Engineering, um Sensoren zu bauen, die klein genug sind, um in Katheterschäfte zu passen. Zudem sind innerhalb dieser Sensoren Verbindungen und dünne Drähte nötig, um Signale zu senden und zu empfangen. Vorreiter auf diesem Gebiet sind intrasense Katheterdrucksensoren. Sie sind weniger als einen Viertelmillimeter breit und einen Zehntelmillimeter dick und verfügen über vormontierte Drähte. Dies vereinfacht die Montage und den Anschluss innerhalb eines Kathetergeräts.

Den positiven Effekten dieser Innovationen steht ein relativ langsames Entwicklungstempo gegenüber. Neue Ausrüstungen, die die Effizienz eines bestimmten Verfahrens verbessern, müssen in der Regel von Grund auf neu entwickelt werden. Hier lassen sich produktive Vorgehen identifizieren: Ein flexiblerer, plattformbasierter Ansatz für die Fertigung von Geräten eröffnet neue Möglichkeiten, mehr Ärzten schneller bessere Geräte zur Verfügung zu stellen und damit mehr Patienten zu helfen.

Flexible Plattformen beschleunigen Innovationen

Die Beschleunigung von Innovationen erfordert einen flexibleren Ansatz bei der Integration komplexer Sensoren und Elektronik. Unternehmen, die auf den Bereich Sensorik spezialisiert sind, haben vielseitige Komponenten entwickelt, wie die Steckverbinderlösung VERSIO™, die Designern Platz für 208 Kontakte in einem Steckverbinder bietet, der mit bis zu 1.000 Steckzyklen für Katheter geeignet ist. Für sich allein genommen werden diese Anstrengungen die Industrie jedoch nur bis zu diesem Punkt bringen. Es braucht eine enge Zusammenarbeit zwischen Komponenten- und Geräteherstellern, um Technologien, die komplementäre Funktionen bieten, in gemeinsamen passgenauen Lösungen zu konsolidieren.

Beispielsweise könnte eine exakt auf die Anforderungen zugeschnittene Gruppe massengefertigter, anpassbarer Siliziumchips den Komponentenherstellern eine standardisierte Lösung bieten, die sie einfacher und schneller an die von Geräteherstellern und Ärzten benötigten, elektronischen Geräte anpassen können.

Dabei sollten Entwicklungsteams während des Entwicklungsprozesses eng mit den Ingenieuren der Kunden zusammenarbeiten, um Anforderungen und Risiken zu klären und gemeinsam schnell Lösungen zu erarbeiten. Ideal ist es, wenn ein Unternehmen darüber hinaus über umfangreiche Prototyping- und Testmöglichkeiten verfügt, die eine schnelle Bewertung von Katheteroptionen in einem frühen Stadium des Designzyklus ermöglichen und die Optimierung beschleunigen. In dem Maße, wie flexible Plattformen robuster werden und sich die Innovationszyklen verkürzen, werden die Möglichkeiten, die sich eröffnen, immer größer.

Innovative Werkzeuge für eine neue Ära

Die Schlüssel für die Zukunft der sensorgestützten intelligenten Katheter sind Sicherheit und Kosten. Einwegkatheter erhöhen die Sicherheit, da sie keine Bedenken hinsichtlich einer Kreuzkontamination aufkommen lassen. Gleichzeitig sind sie kostengünstiger, da sie nicht mehreren Prozeduren oder einer strengen Sterilisation unterzogen werden müssen. Teurere Komponenten und wiederverwendbare Geräte sind durch den Nutzen für den Patienten, den Arzt oder die Gesamtfunktionalität eines Gerätes gerechtfertigt. Daher werden Innovationen, die zu einer deutlichen Verbesserung der Leistungsfähigkeit und der Patientensicherheit führen, am ehesten zu Veränderungen führen.

Zu diesen Fortschritten könnte die drahtlose Datenübertragung über Mikroantennen gehören, die schnellere und sicherere Eingriffe möglich macht, indem Echtzeitdaten zur Information und Anleitung des Arztes bereitgestellt werden. Temperaturdaten, Informationen über den Flüssigkeitsdruck und die auf die Katheterspitze ausgeübte Kraft könnten wichtige Rückmeldungen liefern, die den Arzt während des Eingriffs leiten können. Tastschalter-Sensoren und verbesserte Bildsensoren könnten die für robotergestützte Eingriffe erforderlichen Informationen liefern, indem sie den Tastsinn nachbilden, den Ärzte heute beim Halten und Bedienen eines Geräts empfinden.

Es herrscht Konsens darüber, dass die Sicherheit für Patienten und Ärzte durch die Möglichkeit der Fernbehandlung erhöht wird. Die Ärzte könnten unter besseren ergonomischen Bedingungen außerhalb des Röntgenfeldes um den Patienten herum arbeiten. Dank verbesserter Bildgebung könnten Ärzte sehen, was sie tun, und gleichzeitig den Einsatz von Röntgenstrahlen und Kontrastmitteln minimieren oder ganz vermeiden, was zu einer besseren Patientenerfahrung führt.

Neue Materialien wie weichere, flexiblere Polymere oder Legierungen könnten eine assistierte oder autonome Navigation ermöglichen, die die Patientensicherheit potenziell weiter erhöht und den Ärzten Zugang zu bisher schwer zugänglichen Körperregionen verschafft. Arbeiten Unternehmen an der Entwicklung flexiblerer Plattformen für diese Geräte, schafft dies die Voraussetzung dafür, dass sich diese Innovationen schneller durchsetzen und die Art und Weise, wie Ärzte und Patienten heute interventionelle Verfahren erleben, grundlegend verändert werden.

In nicht allzu ferner Zukunft könnten Ärzte ein Virtual-Reality- oder Augmented-Reality-Headset tragen, das ihnen einen detaillierten Blick auf die Katheterspitze ermöglicht, während sie von einer Roboterkonsole aus durch die Anatomie navigieren und Eingriffe vornehmen. Dabei werden sie von Navigations- und Prozessalgorithmen unterstützt, die Hand- und Fingerbewegungen in Aktionen von Geräten oder Werkzeugen am Behandlungsort umsetzen. Blicken wir noch weiter in die Zukunft, sehen wir eventuell eigenangetriebene oder selbstnavigierende Geräte, unterstützt durch hydraulische Bewegungssysteme und andere neue Technologien, die den Zugang verbessern und Traumata reduzieren. Diese Geräte werden wahrscheinlich ein hohes Maß an Sensorik und Steuerung erfordern – möglicherweise sogar ein gewisses Maß an Autonomie.

Innovationspotential lebt davon, dass die Zukunft der Medizintechnik mitgestaltet wird und alle Beteiligten aktiv daran arbeiten, sie durch unsere Arbeit in der Miniaturisierung von Sensoren, der Materialwissenschaft und anderen Bereichen Wirklichkeit werden zu lassen. Dabei im Fokus: Die Entwicklung sicherer, effizienterer und intelligenter Katheter.

Über den Autor

Travis Dahlstrom ist Vice President und Chief Technology Officer für die Unternehmenssparte Medical von TE Connectivity. In dieser Funktion ist er für die strategische Ausrichtung des globalen Engineerings, Produktentwicklung und Innovation für medizinische Komponenten und Geräte verantwortlich. Im Laufe seiner Karriere hatte er Technologie- und Führungspositionen in verschiedenen Branchen inne, darunter Medizin, Industrie, Automobil, Lebensmittel und Getränke sowie Rechenzentren. Travis hat einen Abschluss in Maschinenbau von der Minnesota State University und einen MBA von der St. Thomas University.