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Spectaris Photonik Photonik in der Medizintechnik: Märkte, Trends und Innovationen

| Autor/ Redakteur: Dr. Wenko Süptitz* / Peter Reinhardt

Moderne Medizintechnik wäre ohne innovative Photonik häufig nicht möglich. Hier treffen sich zwei Wachstumsmärkte.

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Licht macht in der modernen Medizintechnik den Unterschied.
Licht macht in der modernen Medizintechnik den Unterschied.
(Bild: Sven Doering / Agentur Focus)
  • Photonische Technologien sind Kernbestandteil vieler Diagnoseverfahren und Behandlungsmethoden
  • Medizintechnik unter den am stärksten wachsenden Anwendungsfeldern der Photonik
  • Optische Diagnostik für Point-of-Care-Lösungen

Faktoren wie Kosteneffektivität, Schnelligkeit und Präzision in Diagnose sowie Therapie werden als Kriterien für zukünftige innovative Entwicklungen in der Medizintechnik von zunehmender Bedeutung sein. Die Photonik, die die gesamte Palette optischer Technologien umfasst, spielt dabei schon heute eine entscheidende Rolle. Bereits jetzt sind photonische Technologien Kernbestandteil vieler Diagnoseverfahren und Behandlungsmethoden, so zum Beispiel in optischen Testverfahren, der Endoskopie, minimal-invasiven Verfahren oder der Laserchirurgie. Die rasant zunehmende Vielfalt an Anwendungsmöglichkeiten und intensivere Nutzung photonischer Technologien lassen die Medizintechnik zu einem der am stärksten wachsenden Anwendungsfelder der Photonik werden.

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Marktsegmente in der optischen Medizintechnik

Zu den wichtigsten Marktsegmenten, in denen Photonik bereits schon heute eine besondere Rolle spielt, gehören:

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  • In-vitro-Diagnostik
  • diagnostische Bildgebung
  • Ophthalmologie
  • allgemeine und plastische Chirurgie
  • Endoskopie
  • Dentaltechnik

Die In-vitro-Diagnostik umfasst dabei mit einem weltweiten Umsatz von zirka 50 Mrd. Euro pro Jahr gegenwärtig das größte Marktvolumen. Etwa 80 Prozent dieses Umsatzes beruhen auf optischen Verfahren. Während die gegenwärtige Wachstumsrate der optischen In-vitro-Diagnostik bei rund 6 Prozent liegt, nimmt der Point-of-Care-Anteil jährlich sogar um 8 Prozent zu und wird Prognosen zufolge im Jahr 2020 einen Marktanteil von etwa 30 Prozent innerhalb des Segments der optischen In-vitro-Diagnostik erreichen.

Auch die Endoskopie zeigt aktuell eine besonders hohe Wachstumsrate von etwa 7 Prozent. Während optische Sonden bereits seit längerem in der Medizin zum Einsatz kommen, führen vor allem innovative Technologien der Photonik zu diesem gegenwärtigen Wachstumsschub. So können beispielsweise mittlerweile hochauflösende Mikrokameras direkt an der Endoskopspitze positioniert werden. Die Verwendung komplexer optischer Übertragungssysteme und Glasfaserbündel zur Übertragung an eine externe Bilderfassung erübrigt sich somit. Auch die Lichtquellen der Endoskope unterliegen einem Technologiewandel von Xenon-Hochdrucklampen hin zu kompakteren und lichtstarken LEDs.

Bedeutung der Medizintechnik für die deutsche Photonikbranche

Innerhalb der deutschen Photonikbranche fällt der größte Anteil der Inlandsproduktion auf das Produktsegment Medizintechnik und liegt damit noch vor den Anwendungsfeldern Produktionstechnik, Analysen- und Messtechnik sowie dem Querschnittssegment Optische Komponenten. Dabei ist die Photonikindustrie stark exportorientiert. Etwa zwei Drittel der Photonikprodukte aus Deutschland werden exportiert. Fast die Hälfte dieser Exporte geht in Länder der Europäischen Union, insbesondere in die Niederlande, Frankreich sowie Großbritannien. Zu der größten außereuropäischen Zielregion der Photonik-Exporte gehören die USA und China.

Umsatzentwicklung der deutschen Photonik-Industrie in den Jahren 2005 bis 2016: Im Jahr 2016 betrug der Umsatz der deutschen Photonik-Industrie rund 30 Milliarden Euro.
Umsatzentwicklung der deutschen Photonik-Industrie in den Jahren 2005 bis 2016: Im Jahr 2016 betrug der Umsatz der deutschen Photonik-Industrie rund 30 Milliarden Euro.
(Bild: Spectaris; Optech Consulting / Statista)

Trends bei optischen Gesundheitstechnologien

Eine besonders interessante Entwicklung zeichnet sich mit der Kombination von Diagnose- und Therapieverfahren zu einem unmittelbar zusammenhängenden Prozess ab, der sogenannten Theranostik. Dabei wird beispielsweise die endoskopische Diagnostik direkt mit der minimal-invasiven Chirurgie verknüpft. Die Theranostik lässt insbesondere in der Onkologie Erfolge erwarten, da bösartiges Gewebe präzise bis auf Zellebene unmittelbar zerstört werden kann.

Video: Wissenschaftler der LMU München erforschen die selektive Zerstörung von Gehirntumoren mittels photodynamischer Therapie, die die operative Entfernung von an Krebs erkrankten Arealen in Zukunft ersetzen wird. Einblick in diese Technologie gibt die Laser World of Photonics, Weltleitmesse der optischen Technologien– von der Forschung über Technologien bis hin zur Anwendung.

Der Einsatz von multimodalem Imaging, einer Verbindung von Fluoreszenznachweisen, molekularer Bildgebung und photonischen Verfahren, ermöglicht dem Chirurgen oder einem chirurgischen Roboter hochpräzise Gewebeunterschiede festzustellen und direkt mit einem Laserskalpell bösartiges Gewebe zielgenau zu entfernen. Angesichts der Präzision dieses Verfahrens und der Zusammenfügung von Behandlungsschritten werden Behandlungskosten signifikant reduziert.

Prognostizierte Umsatzentwicklung einzelner Segmente des weltweiten Marktes für Biophotonik in den Jahren 2010 bis 2020: Nach Schätzungen von A.T. Kearney könnten sich die globalen Umsätze im Bereich der Mikroskopie im Jahr 2020 auf rund 6,2 Mrd. Euro belaufen.
Prognostizierte Umsatzentwicklung einzelner Segmente des weltweiten Marktes für Biophotonik in den Jahren 2010 bis 2020: Nach Schätzungen von A.T. Kearney könnten sich die globalen Umsätze im Bereich der Mikroskopie im Jahr 2020 auf rund 6,2 Mrd. Euro belaufen.
(Bild: A. T. Kearney / Statista)

Ebenso werden weitere Innovationen aus der Photonik die Medizintechnik in Zukunft bereichern. So eignet sich die optische Diagnostik besonders gut für Point-of-Care-Lösungen, die die Überlebenschancen von Patienten in akuten Notlagen deutlich verbessern können. Biosensoren, auch bekannt als Lab-on-a-Chip, werden die Analyseverfahren beschleunigen und eine bessere Kontrolle von Pandemien ermöglichen. Spezielle Operationsbrillen, durch die mit Hilfe von Augmented Reality dem natürlichen Sichtfeld zusätzlich Daten und funktionale Bilder überlagert werden können, werden es dem Chirurgen ermöglichen, mit höchster Genauigkeit die chirurgischen Schritte auszuführen.

Ausblick: Bedeutende Innovationen in der Photonikbranche werden folgen

Um photonische Innovationen in der Medizintechnik auch im medizinischen Alltag wiederzufinden, sind noch günstigere Rahmenbedingungen im wirtschaftspolitischen und regulativen Umfeld notwendig. Das umfasst unter anderem die Öffnung des stark regulierten Gesundheitsmarktes für neue disruptive Technologien, die Nutzung von Patientendaten im Zuge von Big-Data-Analysen unter der Gewährleistung von Privatsphäre und Datensicherheit ebenso wie einen erleichterten Zugang für innovative Start-ups und KMUs zum Medizintechnikmarkt.

Optische Technologien in der Medizintechnik sind bereits heute fast allgegenwärtig und werden allen Prognosen zufolge auch in den nächsten Jahren weiter an Bedeutung gewinnen. Die Forschung und Entwicklung ist in vielfältiger Weise fortgeschritten und weitere bedeutende Innovationen in der Photonikbranche werden folgen. Die entsprechende Anpassung der politisch-regulativen Rahmenbedingungen könnte dazu beitragen, dass schon bald alle Patienten von der technologischen Entwicklung profitieren.

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* Dr. Wenko Süptitz ist Fachverbandsleiter Photonik bei Spectaris – Deutscher Industrieverband für optische, medizinische und mechatronische Technologien e.V., Berlin.

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