Medizintechnik, eine Einführung:

Die moderne Medizintechnik erlebt einen nachhaltigen Aufschwung mit bedeutender volkswirtschaftlicher Dimension im doppelten Sinn: Sie hilft, Krankheiten zu behandeln um damit Patienten in den Arbeitsprozess zurückzuführen und sie nutzt moderne Technologien für neue Produkte und schafft damit Märkte und Arbeitsplätze. Ethisch immer hochgeachtet, war sie einst handwerkliche Disziplin allein und Brotgeber in Regionen, die heute, nachträglich, als Cluster ausgewiesen werden, v. a. früh im Grossraum Tuttlingen, später um Erlangen und ebenso früh entlang des Jura-Südfusses in der Schweiz. In guten wie in kritischen wirtschaftlichen Zeiten hat sich die Medizintechnik als Innovationstreiber für Diagnostik und Therapie bewährt: neueste Technologien, die teilweise aus weit entfernten Gebieten stammen, werden so zusammengeführt, dass ein körperverträgliches Produkt entsteht und erstmals oder besser als bisher Behandlungen oft schwerster und lebensbedrohlicher Erkrankungen möglich (Interdisziplinarität) werden.

Der Megatrend des Älterwerdens der Bevölkerung, auch dank der Medizintechnik, zugleich dem Anspruch der Menschen, dies ohne Schmerzen, ohne Gebrechlichkeit und mit vollem Spaß am Leben zu genießen, eröffnet der Medizintechnik einen stets wachsenden Markt.

Die Medizintechnik ist noch immer vorwiegend ein Kind des handwerklich-industriellen Mittelstandes. Oft einem schöpferisch-künstlerischen Akt gleich, kreieren begabte Handwerker, Ingenieure und Ärzte in einmütiger Inter- und Syndisziplinarität ein Bauteil, das ausserhalb des Körpers als Instrument oder innerhalb als Implantat dient und häufig höchstkomplex aufgebaut und mit Sensorik, Aktuatorik, Hard- und Software komplettiert ist. Etwa 1000 Unternehmen in Deutschland mit 250.000 Mitarbeitenden sind der Medizintechnik zuzuordnen. 50% aller medizintechnischen Produkte sind nicht älter als 2 Jahre und 10% des Umsatzes, eine im interindustriellen Vergleich sehr hohe Rate, wird in F&E-Aufwendungen investiert (1) und der Medizintechnik-Weltmarkt wächst mit ca. 7-9% jährlich (2). In der Schweiz, die von allen Ländern der Erde die höchste Konzentration an Medizintechnik aufweist, kommt auf jeweils 12.000 Einwohner eine medizintechnische Firma! An keiner Stelle dieses medizintechnisch so hochverdichteten Landes findet sich eine Fakultät oder ein Departement für Medizintechnik einer Technischen Hochschule oder einer Universität. Die Medizintechnik ist dagegen in einzelnen universitären Instituten und Lehrstühlen sowie an Fachhochschulen in Professuren und Arbeitsgruppen ausgewiesen. Diese kleinsten funktionellen Forschungseinheiten pflegen ihre disziplinären Wurzeln und arbeiten fallweise interdisziplinär und höchst erfolgreich zusammen. Interdisziplinarität ist immer ein Ergebnis, keine Primärqualität. Sie ist ereignisabhängig. Ohne sichere Disziplinarität der Akteure gibt es sie nicht. Man ist in einer Disziplin zu Hause und wirkt projektweise interdisziplinär zusammen.

Wie in vielen anderen Industriebereichen auch erfolgt ein Großteil der F&E in den Unternehmen selbst, die akademischen Forschungseinrichtungen unterstützen dann lediglich. Zertifizierungen mit umfangreichter Qualitätssicherung und äußerst strengen Regeln bis zur Zulassung eines Produkts sind typisch für die Medizintechnik. Auch hier eröffnen sich Forschungsmöglichkeiten.

Offenbar spielt in der Medizintechnik die langfristig angelegte Grundlagenforschung mit häufig nicht planbarem Ausgang eines Projektes eine erheblich geringere Rolle für den Erfolg neuer Produkte als das ausdauernde Optimieren und Verbessern mittels an anderer Stelle etablierten Technologien, unter Nutzung aller Hilfsmittel, z.B. der Berechnungstechnik, der Fertigungstechnik, der Feinmechanik, der Mikroelektronik etc. Die anwendungsorientierte kreative Leistung eines in der Medizintechnik Erfolgreichen, vollkommen gleichwertig mit der Schaffung von Grundlagenwissen, ist dieses zielgerichtete Zusammenführen von bestehenden Technologien oder deren Modifizierung. Sie kann nicht hoch genug bewertet werden, will man den Nutzen für den Patienten beurteilen.

Die Medizintechnik hat sich als typische Querschnittsdisziplin ausgewiesen, hervorgebracht vom geräte- und instrumentenorientierten industriellen Mittelstand und zunächst in wenigen Fakultäten (vor allem des Maschinenbaus und der Elektrotechnik) an Hochschulen und Fachhochschulen gepflegt. Inzwischen trägt sie Verantwortung für hunderttausende höchstqualifizierte Arbeitsplätze in Deutschland und für rasante Fortschritte der klinischen Medizin in Diagnostik und Therapie weltweit: Das Zuliefernetz ist besonders diversifiziert. Auch die Prävention vor Krankheit, z. B. durch Lebensmitteltests und Impfungen und die möglichst hohe Sicherheit der Anwendung von Geräten und Implantaten durch normierte Prüfungen und Zertifikate gehören zum integralen Bestand der modernen Medizintechnik. Sie spannt fachlich einen Bogen vom Rollstuhl bis zum Tissue Engineering und sozioökonomisch vom Nebenerwerbs-Handwerker im Souterrain bis zum Globalkonzern. Dem erfolgreichen Probieren am Werkstück, z. B. an einem mikrochirurgischen Instrument, steht ein gleicher Rang zu wie dem rechnerbasierten Ergebnis aus einer strukturierten Forschungsabteilung, z.B. einer auf Krafteinleitung in den Knochen optimierten Hüftendoprothese. Handarbeit und Kopfarbeit sind von besonderer gegenseitiger Wertschätzung geprägt.

Die Medizintechnik war zunächst eine "Annexdisziplin", angehängt, z. B. als Elektromedizin an eine elektrotechnische Fakultät. In Europa ist diese Abhängigkeit vom Bestehenden als typisch zu erkennen, nicht nur weil die Membran eines frühen Oxygenators der Herz-Lungenmaschine aus demselben Werkstoff bestand wie die damals übliche Wursthaut und damit der organisch-chemischen Industrie zuzuordnen war oder das Beispiel nicht resorbierbarer Fäden für die Chirurgie aus Nylon, hergestellt als Kleinmenge der damals zeitgemäßen Damenstrumpffabrikation. In den USA war das "biomedical engineering" bereits früh auf interdisziplinäre und molekulare Betrachtungsweisen ausgerichtet, während biologische Verfahren in Europa zunächst disziplinär blieben, überwiegend in der Biologie, später in der Biotechnologie.

Inzwischen ist die Medizintechnik als Vollmitglied der mehrdisziplinären Life Science-Familie anerkannt, gemeinsam mit der roten und der grünen Biotechnologie und biologisch orientierten Forschungen und Entwicklungen zahlreicher anderer Fächer, die eine Biologisierung erleben. Erweitert sollte man von Life Science Engineering sprechen, nicht weil die Wissenschaft (Science) durch die Ingenieurskunst (Engineering) bedroht würde sondern weil sich ein feinfühliger und effizienter Wirkverbund zwischen der naturwissenschaftlichen Erkenntnis und dem Nutzen durch Anwendung derselben klar darstellen lässt. Das Spiel der Kräfte zwischen Disziplinarität und Interdisziplinarität ist in der Medizintechnik besonders bestimmend: Die Wirkung der Kräfte ist syndisziplinär: man wirkt zusammen, auf ein funktionales Ziel hin.

Die Verantwortung der Medizintechnik für einen großen Teil des 6. Kondratieffs, jenes eben begonnenen Wirtschaftszyklus' nach dem noch laufenden der Informatik, ist ebenso unbestritten: Gesundheitstechnologien (Health Care Technologies) werden einer älter werdenden Bevölkerung, die lebenslang den Anspruch auf Gesundheit erhebt, dienen. Die Ethik ist dabei integraler Bestandteil einer verantworteten Technologie geworden.

Die Märkte der Medizintechnik zeichnen sich aus durch ein fein gewebtes Netz von Zuliefer- und Konkurrenzbeziehungen, häufig in Personalunion, dem Außenstehenden erschließt es sich erst nach längerer Zeit. Innovationen setzen sich mit weniger Euphorie und Hitzigkeit durch als dies in mancher Entwicklung des Neuen Marktes zu erkennen ist. Der Patient als Regulativ der aufwärts und vorwärts gerichteten Beständigkeit, bedingt durch eingeforderte Lebenssicherheit und Verbesserung der medizinischen Behandlung zugleich, bestimmt damit indirekt die Wirtschaftsdynamik der Medizintechnik: Spekulative Elemente finden sich nicht. Aber die Sicherheit, in einer der ertragsstärksten Branchen zuhause zu sein. Dies trifft genauso zu für ein Lab-on-a-Chip wie für einen Herzkatheter oder einen Kernspintomographen. Studenten der Medizintechnik, wenig bedeutsam ob sie als Ingenieure eine Firma gründen werden, eine abhängige Beschäftigung in der Forschung oder dem Vertrieb suchen oder als technisch fortgebildete Ärzte freiberuflich tätig sein werden, bereiten ihren Einstieg in einen kontinuierlich sich fortentwickelnden, erfolgreichen Markt vor.

Allen Medizintechnischen Produkten ist gemeinsam, dass nicht eine Fachdisziplin allein sie geschaffen hat sondern Köpfe verschiedener Provenienz zusammenwirkten, geführt oder spontan, um ein neues Prinzip, ein neues Bauteil oder ein neues Verfahren für den kranken Menschen verfügbar zu machen. Und jedes Mal handelt es sich um eine Verbundlösung zwischen Wirtschaft und Wissenschaft, denn der direkte und kurze Weg vom Labor zum Patienten ist ein seltener, weil ethisch nicht respektiert. Industriebetriebe und hochqualifizierte Handwerker sind natürliche Partner der Medizintechniker, der Mediziningenieure und der Naturwissenschaftler in Fachhochschulen und Hochschulen. Medizintechnik ist eine strategische Allianz von Kopf und Hand mit langer Historie und faszinierender Zukunft zugleich.

An unsere Studenten:

Sehr verehrte Studentin, sehr geehrter Student,

seien Sie mir sehr herzlich willkommen am Lehrstuhl für Medizintechnik mit Schwerpunkt Biokompatible Werkstoffe und Prozesstechniken. Sie sind nicht nur unser wichtigster Partner, in einem Begriff der Industrie sind Sie ein A-Kunde, sondern Sie sind auch echter Partner in der Fortentwicklung unseres Faches. Ich zähle sehr auf Ihre innovativen Ideen und Ihren Willen, etwas Neues zu erzeugen. Haben Sie keine Angst, dort einzutauchen, wir helfen Ihnen bei der Kommunikation. Ausgezeichnete Erfahrung und Infrastruktur stehen uns dafür zur Verfügung.

In den vergangenen 12 Jahren haben Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter mit mir folgende übergeordnete Leistungen für die TU München und damit für Sie erbracht:

• Konzeptionierung und Aufbau des Zentralinstituts für Medizintechnik der TUM mit einer hochwettbewerbsfähigen Ausstattung (Gesamtinvestitionsvolumen knapp 27 Mio Euro),
• Leitung dieses Instituts in den ersten fünf Jahren,
• Aufbau und Begleitung mehrerer Firmengründungen,
• Konzeptionierung und Aufbau des ersten Masterstudiengangs Medizintechnik in Deutschland auf Hochschulniveau und Durchführung während der ersten 5 Jahre,
• Errichtung von zwei Juniorprofessuren, den ersten an der TUM, mit den Fakultäten für Physik und für Mathematik, beide im Zentralinstitut angesiedelt, und
• Aufbau in Forschung und Lehre der Polymertechnologien und des Polymer-Engineerings(Ur- und Umformen von Thermoplasten, Compoundierung, polymertechnische Analytik) und eines Fachmoduls Kunststofftechnik und medizinische Implantate
• Initierung und Leitung von Kongressen in der Medizintechnik und in Polymertechnologien
• Aufbau eines internationalen Vermittlungs-Netzwerkes für Studenten

Wenn ich Ihnen bei der Navigation in unseren Netzen mit einem Rat zur internationalen Ausrichtung besonders helfen kann, freut’s mich doppelt: der Wettbewerb unseres Landes ist auch Ihr persönlicher und er spielt sich überwiegend mit ausländischen Spielern ab. Ihre Wettbewerber müssen Sie früh kennenlernen, wenn Sie später erfolgreich sein wollen. Wir können Ihnen diese internationale Wettbewerbslage darstellen. In Summe haben meine Familie und ich etwa 20 Jahre im Ausland verbracht, davon sollen Sie profitieren können. Die ETH Zürich und das MIT haben dabei meine Werteskala besonders nachhaltig justiert.

Zugleich will ich Sie ermuntern, zu patentieren. Patente sind nicht nur mindestens gleichwertig mit wissenschaftlichen Publikationen in indexierten Journalen, sondern sie sind auch eine Währung, deren Wechselkurs Sie selbst als Patentinhaber in Verhandlungen bestimmen können, die einzige Währung bei der das geht, z. B. zum Erhalt von Risikokapital. Auch dazu will ich Sie ermuntern: Gründen Sie eine eigene Firma mit dem Rüstzeug, das Ihnen die TUM mitgibt und fragen Sie uns wie man das macht.

Unsere Forschungen und Kooperationen sind z.B. auf Biokompatible Werkstoffe in Systemen sowie der Ur- und Umformtechniken gerichtet, die nach Implantation in den menschlichen Körper dort möglichst lange gut funktionieren sollen oder - im Fall degradabler Werkstoffe - nach einer vorgegebenen Kinetik, abgebaut werden. Die gleiche Bedeutung hat die Entwicklung von Kunststoffsystemen für die Industrien des Maschinenbaus, z.B. hochfeste Kunststoff-Fügungen.

Polymere, Kunststoffe, haben dafür ein besonders hohes Nutzungspotential. Wir stellen Ihnen diese Werkstoffklasse gründlich vor. Bauteil-Beispiele mit biokompatiblen Werkstoffen sind Stents in Blutgefässen zum Verdrängen des Kalkes, keramische Mittelohrimplantate, Implantate für die Viszeralchirurgie oder lasttragende Implantate, die hohe Kräfte, z. B. in den Knochen, einleiten. Im Falle kleiner Kräfte ist das neueste Beispiel ein im Mikrospritzguss hergestelltes Mittelohrimplantat. Wir sind Teil einer Therapeutischen Medizintechnik, also von Interventionen im menschlichen Körper mit dem Ziel der Heilung. Damit grenzen wir uns ab von der Diagnostischen Medizintechnik, die die Ursache von Krankheiten erforscht und darstellt, aber nicht behandelt (z. B. Bildgebende Verfahren). In Therapeutischer Medizintechnik bilden wir aus und es lassen sich darin laufend Studien- und Doktorarbeiten gestalten, bevorzugt in Zusammenarbeit mit Firmen. Fragen Sie an!

Im persönlichen Gespräch mit Ihnen auf der Suche nach einer technischen Lösung verschwinden die Grenzen zwischen Forschung und Lehre, zwischen Entwicklung und Brainstorming. Nutzen Sie also die Chance zum Finden einer Lösung, zum Knüpfen eines Kontaktes in die Wissenschaft oder in die Industrie. Vielleicht entsteht daraus ein neues Verfahren, ein neues Implantat, ein Patent, eine Veröffentlichung oder sogar eine Firma, Ihre Firma. Schliesslich kann sich daraus ihr erster Arbeitsplatz entwickeln.

Ein Ingenieur ist ein Problemlöser, dabei bedient er sich aller Nachbardisziplinen, hier besonders der Naturwissenschaften und der klinischen Medizin. Wir tun dies im Bereich der Life Sciences und dort wieder innerhalb der Medizintechnik. Noch genauer: jenseits der Haut- und Schleimhautbarriere in direktem Kontakt mit Enzymen, Ionen und Zellen. Dabei geschieht es gar nicht so selten, dass man auch ein Problem bearbeitet, das mit seiner Lösung gar nicht im Zielgebiet endet sondern auf einem Nachbargebiet. Die Tribologie ist ein solches Gebiet. Dieselben Grundlagen taugen für die Entwicklung von Bobkufen und von künstlichen Gelenken. Mehrere solche Beispiele ermutigen, Nachbargebiete grundsätzlich einzubeziehen. Die entsprechenden Leistungen schafft nur ein Team, nicht ein Einzelner. Machen Sie doch einfach in unserem Team mit! Und: wenn wir etwas Medizintechnisches nicht selber machen, dann kennen wir meistens eine Person oder eine Stelle, die Ihnen weiterhilft. Fragen Sie!

Ingenieure teilen sich durch neue Verfahren, durch Produkte ("harte", aus Festkörpern oder "weiche", aus Programmen und Abläufen), weniger durch Papier, mit und sie haben eine integrierte Qualitätssicherung, die sich papiergebundene Disziplinen oft erst selbst schaffen müssen, sogenannte Evaluationsverfahren: den Markt als wichtigstes und unbestechliches Evaluierungs-Instrument. Wir denken sehr markt-, patienten- und industrienah.

Prof. Dr. med. Dr.-Ing. habil. Erich Wintermantel