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Charité – Universitätsmedizin Berlin Simulationsplattform unterstützt Entwicklung medizinischer Implantate

Redakteur: Julia Engelke

Das Horizon-2020-Projekt SIMCor (In-silico testing and validation of cardiovascular implantable devices), das von der Charité – Universitätsmedizin Berlin koordiniert wird, startete Mitte Januar mit einer digitalen Kick-off-Veranstaltung. Ziel des Vorhabens ist es, eine Plattform für die Testung, Entwicklung und Zulassung von Herz-Kreislauf-Implantaten zu schaffen. Dabei kommen neue Verfahren wie Computersimulationen und virtuelle Tiermodelle zum Einsatz.

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Das SIMCor-Projekt soll eine Computerplattform etablieren, die als offene Ressource für eine gemeinsame Forschung und Entwicklung von Geräteherstellern, medizinischen Instituten und Aufsichtsbehörden dient (Symbolbild).
Das SIMCor-Projekt soll eine Computerplattform etablieren, die als offene Ressource für eine gemeinsame Forschung und Entwicklung von Geräteherstellern, medizinischen Instituten und Aufsichtsbehörden dient (Symbolbild).
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Implantierbare medizinische Herz-Kreislauf-Geräte gehören zu den fortschrittlichsten, am häufigsten verwendeten und lebenserhaltenden Implantaten. Ihre Entwicklung stellt jedoch eine große Herausforderung dar. Computerbasierte In-silico-Methoden zur Testung und Validierung – wie virtuelle Tiermodelle oder Computermodelle – können helfen, die Qualität solcher medizinischer Implantate zu verbessern, ihre Wirksamkeit und Sicherheit zu erhöhen und zugleich die Kosten und Entwicklungszeit zu verringern. Das kann letztlich den Zugang zu Behandlungen erleichtern und den Bedarf an Untersuchungen am lebenden Organismus minimieren.

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An dem Verbundprojekt, das im Rahmen von Horizon 2020 ab Jahresbeginn 2021 von der Europäischen Union (EU) über drei Jahre mit insgesamt 7,2 Mio. Euro gefördert wird, sind 12 Partner aus acht Ländern – aus Klinik, Wissenschaft und Industrie – beteiligt. „Wir sind fest davon überzeugt, dass SIMCor die Entwicklung, Validierung und Zulassung von kardiovaskulären Medizinprodukten durch den Einsatz von Computersimulationen und virtuellen Studien beschleunigen wird", sagt Projektkoordinator Prof. Dr. Titus Kühne, Leiter des Instituts für kardiovaskuläre Computer-assistierte Medizin (ICM) an der Charité und Arbeitsgruppenleiter am Deutschen Herzzentrum Berlin (DHZB). „Unser Institut für kardiovaskuläre Computer-assistierte Medizin ist einer der Innovationstreiber im Bereich der digitalen Transformation“, ergänzt Prof. Kühne. Hier werden – interdisziplinär und mit einem direkten klinischen Bezug – moderne Methoden der Bildgebung, Datenwissenschaft und Modellierung kombiniert, um die Grundlagen für verbesserte Diagnostik, Therapieplanung sowie Entscheidungsunterstützungssysteme zu entwickeln.

Offene Ressource für gemeinsame Forschung und Entwicklung

Das jetzt geförderte SIMCor-Projekt soll eine Computerplattform etablieren, die als offene Ressource für eine gemeinsame Forschung und Entwicklung von Geräteherstellern, medizinischen Instituten und Aufsichtsbehörden dient. Entlang des gesamten Entwicklungsprozesses – von der In-silico-Modellierung bis hin zu virtuellen Tier- und klinischen Studien – sollen so Gerätetests unterstützt werden. Beispielhaft werden diese Prozesse auf zwei repräsentative Herz-Kreislauf-Implantate angewendet: Transkatheter-Aortenklappen-Implantate (TAVI) und Drucksensoren für die Lungenarterien (PAPS), anhand derer dann Erfolgsmethoden erarbeitet und in Standardarbeitsanweisungen (SOP) umgesetzt werden.

Das Projekt wird zudem eine Methodik für die Erstellung virtueller Patientengruppen – sogenannter Kohorten – entwickeln, um neue Implantate mit einer Vielzahl von Geometrien, krankhaft veränderten Zuständen und klinischen Merkmalen zu testen, die sowohl für Erwachsene als auch für Kinder relevant sind. Auf diese Weise sollen medizinische Implantate zukünftig auch für junge Patientinnen und Patienten nutzbar gemacht werden. Darüber hinaus wird SIMCor gerätespezifische Modelle liefern, um die Sicherheit, Wirksamkeit und Benutzerfreundlichkeit von Medizinprodukten vorherzusagen.

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