KI in der Neurostimulation Künftige Generation eines Hirnimplantats mit zusätzlicher Sensorik bei weniger Platzbedarf

Anbieter zum Thema

PRECISIS AG

Precoplat Präzisions Leiterplatten Technik GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

dataTec AG

Eine künftige Generation des Neurostimulationssystems „EASEE“ soll elektrische Hirnsignale erfassen und auswerten. Dafür muss Precisis die Signalverarbeitung in ein enges Energie- und Platzbudget integrieren. Noch ist das ein Entwicklungsziel.

Das Heidelberger Unternehmen Presisis entwickelt die nächste Generation seines Neurostimulationssystems „EASEE“ für Erwachsene mit medikamentenresistenter fokaler Epilepsie. Während das bestehende System lediglich elektrische Impulse abgibt, soll die künftige Ausführung zusätzlich elektrische Hirnsignale erfassen und aufzeichnen. Das Unternehmen untersucht zudem, ob eine KI die Signale direkt im Implantat auswerten kann, um sich anbahnende Anfälle zu erkennen und die Stimulation entsprechend anzupassen.

Das sind Entwicklungsziele, keine bereits verfügbaren Funktionen des heutigen Systems. Für die Integration ergeben sich zudem grundlegende technische Fragen: Die Signalverarbeitung muss in die begrenzten Platz- und Energiebudgets eines Implantats passen. Ein größerer Akku würde mehr Bauraum beanspruchen; rechenintensivere Algorithmen können den Energiebedarf erhöhen.

Mehr Energie wird benötigt

„Wir können die Mustererkennung zunächst mit viel Rechenleistung erproben. Die Herausforderung ist anschließend, sie auf das Wesentliche zu reduzieren, damit sie auch auf kleiner, stromsparender Elektronik funktioniert“, sagt Dr. Ciamak Abkai, VP Innovation & Product Development bei Presisis. Das Team prüfe zunächst auf größeren Versuchsaufbauten, ob sich die Hirnsignale zuverlässig erfassen und mit KI-Algorithmen auswerten lassen. Anschließend sollen Stromverbrauch und Baugröße optimiert werden.

Auch die übrige Systemarchitektur muss die zusätzlichen Funktionen aufnehmen. Elektronik, Software und Gehäuse beeinflussen sich dabei gegenseitig. „Wenn neue Funktionen mehr Energie benötigen, können wir nicht einfach eine größere Batterie einsetzen. Damit sie ins Implantat passt, muss die Elektronik kompakter und das Gehäuse entsprechend angepasst werden“, sagt Fabian Preuß, Project Manager Product Development bei Presisis.

Bewährte Komponenten, neue Funktionen

Bei „EASEE“ konzentrierte Presisis die Neuentwicklung nach eigenen Angaben auf das Elektrodendesign und das Stimulationsparadigma. Andere Komponenten, darunter ein Titangehäuse und Batterietechnologien aus Herzschrittmachern, seien bewährte Lösungen. Die Elektrode wird laut Unternehmen unter der Kopfhaut platziert und stimuliert durch den Schädelknochen hindurch, ohne das Gehirn zu berühren.

„Unser Ziel ist es, Ärzten diagnostische Daten direkt an die Hand zu geben, damit sie die Stimulation gezielt an den individuellen Therapieverlauf anpassen können“, sagt Michael Tittelbach, CTO von Presisis. Welche Signale sich dafür zuverlässig nutzen lassen und mit welcher zeitlichen Auflösung sie erfasst werden müssen, geht aus der Pressemitteilung nicht hervor.

Bei Änderungen an einem Medizinprodukt kommen neben der technischen Integration auch Fragen der Verifikation und Zulassung hinzu. Ein Ersatzbauteil muss beispielsweise nicht nur mechanisch passen, sondern auch mit Elektronik und Software zusammenarbeiten. Presisis zufolge bewertet das Unternehmen deshalb Änderungen frühzeitig über mehrere Disziplinen hinweg und prüft, ob zusätzliche Nachweise oder Prüfungen erforderlich sind. (heh)

Epilepsie-Behandlung

Deutsches Engineering mit Low-Power-KI für Neuroimplantate

(ID:51004147)