Forschungslabor Personalized Biomedical Engineering

Die Personalisierung von Produkten und Verfahren verspricht in der medizinischen Diagnostik und Therapie große Vorteile gegenüber der bisherigen Praxis: bisher werden zumeist statistisch gewonnene Kriterien und Parameter gleichermaßen auf alle Patientinnen und Patienten angewandt. Bei vielen Krankheiten sind jedoch die individuell variierenden Patientendaten, wie z. B. die mechanischen Gewebeeigenschaften, relevant für Erkennen, Verständnis und Behandlung. Produkte, die im Gebrauch mechanische Belastungen auf Körperregionen ausüben, lassen sich durch individuelle Anpassung funktionaler und komfortabler gestalten. Dies betrifft sowohl Produkte aus dem Bereich Medizintechnik, wie z. B. individualisierte Endoprothesen für den Einsatz bei Knorpelschäden, als auch Alltagsprodukte, wie Schuhe, Möbel oder angepasste Gesichtsmasken.

Das Forschungslabor Personalized Biomedical Engineering (PBE) wurde Anfang 2018 als Forschungseinrichtung der Frankfurt University of Applied Sciences gegründet und führt die Expertise von Ingenieur- und Naturwissenschaften zusammen.

Unser Ziel

Ziel der Forschungsarbeiten ist es, die gesamte Prozesskette der Entwicklung und Optimierung personalisierter Diagnoseverfahren und Produkte abzubilden. Das beginnt bei der Analyse und Beschreibung von Patientinnen und Patienten in der Nutzungsumgebung. Wichtig ist es uns, den Nutzenden in die Produktentwicklung mit einzubinden. Zum Erfassen der Interaktion von Gewebe- und Knochenstrukturen mit dem Produkt werden Daten mit unterschiedlichsten Methoden (medizinische Bildgebung, Sensorik) erfasst. Die Erfassung der individuellen mechanischen Gewebeeigenschaften bildet einen wichtigen Teil der Datenerfassung, der - gerade bei Messungen am Menschen - häufig kreative Lösungen erfordert. Dabei bilden die im Rahmen des ehemaligen LOEWE-Schwerpunkts „Präventive Biomechanik“ gewonnenen Erkenntnisse, etwa zur individuellen Endoprothetik des Kniegelenks, wertvolle Grundlagen. Auf Basis der Modellbildung und Berechnung wird die Konstruktion von Produkten auf die Vitalfunktionen von Patientinnen und Patienten abgestimmt, gefertigt und erprobt. Um die komplexen Anforderungen der Entwicklung und Fertigung von individualisierten Produkten zu bewältigen, werden dafür Instrumente der virtuellen Produktentwicklung und -entstehung eingesetzt (Generatives Design, Topologieoptimierung, Additive Fertigung). Letztlich sind auch aus der Anwendung des Produkts Erkenntnisse für die individuelle Anpassung an den Patienten und spätere Entwicklungen zu gewinnen.