Welche Rolle KI spielt und wie wissenschaftliche Erkenntnisse möglichst schnell in die Behandlung von Patientinnen und Patienten einfließen können, darum geht es im Profilbereich Medical Science & Technology (MedST) der RWTH Aachen.
Die globalen Herausforderungen sind zu komplex, um sich ihnen allein zu stellen. Erfolgsversprechender ist es, wenn Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus unterschiedlichen Fachbereichen gemeinsam forschen. Dafür stehen die neun Profilbereiche der RWTH Aachen: Als Herzstück der interdisziplinären Forschungslandschaft vereinen sie wissenschaftliche Expertise über Fakultätsgrenzen hinweg. Der Themenschwerpunkt 2026 „Für ein gutes Morgen – Wie die Profilbereiche der RWTH wirken“ des Knowledge Hubs der RWTH gibt Einblicke in die Arbeit der neun Profilbereiche.
Wie die Medizintechnik von morgen aussehen könnte, welche Rolle KI spielt und wie die wissenschaftlichen Erkenntnisse möglichst schnell in die Behandlung von Patientinnen und Patienten einfließt, darüber spricht Professor Fabian Kiessling, Sprecher des Profilbereichs Medical Science & Technology (MedST) im Interview. Er ist Inhaber des Lehrstuhls für Experimentelle Molekulare Bildgebung, Leiter des gleichnamigen Instituts sowie einer der Direktoren des Helmholtz-Instituts für Biomedizinische Technik.
Passend zum Interview gibt es eine neue Folge des Podcasts: Auf den Punkt gebracht – Mehr wissen aus der RWTH
Mit welcher Zielsetzung hat der Profilbereich Medical Science and Technology (MedST) seine Arbeit aufgenommen?
Professor Fabian Kiessling: Hier muss ich noch deutlich vor Gründung des Profilbereichs ansetzen, und zwar mit dem Gründungsauftrag der Medizinischen Fakultät – dieser bestand darin, die starke Ingenieurexpertise, die es immer schon in Aachen gab, in die Medizin hineinzutragen. Mit diesem Gründungsauftrag ist 1966 die Medizinische Fakultät entstanden. Inzwischen ist alles deutlich biohybrider geworden. Die Grenzen zwischen einer elektrotechnischen, mechanischen und biologischen Medizintechniklösung verschwimmen immer mehr. Wir können nicht mehr sagen, das eine ist der Mensch und seine Krankheiten, und das andere ist die technische Lösung dagegen, sondern wir müssen es als ganzheitliches Konzept denken. Das heißt, wir müssen die einzelnen Disziplinen wesentlich besser zusammenbringen. Wir müssen Schnittstellen schaffen zwischen den biologischen Mechanismen und der Technik, aber auch zwischen den daran beteiligten Menschen. Die müssen sich verstehen und eine gemeinsame Begeisterung entwickeln und sagen, diese neuen Schnittstellen, die wir jetzt erkannt haben, diese neue Art der Medizintechnik, wollen wir auch bespielen. Das zweite große Feld, welches hier hineinspielt, ist die Künstliche Intelligenz. Während die klassische Medizintechnik am Anfang hauptsächlich für die Devices zuständig war, zum Beispiel EKG, Atemgeräte oder Herzunterstützungspumpen, haben wir inzwischen sehr viele Neuentwicklungen, die über die Software laufen. Da gehören teilweise auch Simulationen zu. Nur um einmal die Breite zu verdeutlichen: Es fängt in der Diagnostik an, wo wir Bilder besser verstehen, interpretieren wollen. Es geht dann aber viel weiter in die Therapie rein, wenn es beispielsweise darum geht, ein Robotiksystem in der Mikrochirurgie zu steuern, bis hin zu der Frage, wie sich mittels KI die Krankenhaus-Organisation unterstützen lässt, sodass die Abläufe optimiert werden. Genauso, wie baue ich überhaupt in Zukunft ein Krankenhaus, das optimal harmoniert mit den informationstechnischen Anforderungen? All das geht einher mit vielen ethischen und sozialen Fragen, die muss man auch beleuchten – hier haben wir mit dem Human Technology Center (HumTec) einen Kooperationspartner, mit dem wir eng zusammenarbeiten. Das beschreibt im Großen und Ganzen unsere Zielsetzung im Profilbereich.
Können Sie bitte am Beispiel eines Projekts aus dem Profilbereich MedST die Notwendigkeit von interdisziplinär zusammengestellten Teams darstellen?
Kiessling: Mit den Netzhaut-Implantaten des Auges haben wir ein gutes Beispiel. Seit Jahrzehnten arbeiten Forschende daran, die Netzhaut artifiziell zu generieren. Dafür braucht es Sensorik, damit das Licht, das ins Auge fällt, aufgenommen werden kann. Außerdem braucht es die Bildverarbeitung, denn das Ganze muss weitergeleitet werden. Und dann muss alles noch am Gehirn ankommen. Das heißt, ich brauche die Schnittstelle zu den Nerven. Da gab es lange Großprojekte zu, die das intensiv vorangetrieben haben, bis hin zu Spin-offs, auch das ist wichtig. Es ist also nicht nur die Forschung wichtig, sondern es kommt auch noch eine wirtschaftliche Perspektive hinzu, die mitgedacht werden muss: Kann ich denn so etwas überhaupt hochskalieren? Kann ich es wirtschaftlich produzieren? Wie gehe ich es an, kooperiere ich mit einer Firma? Dasselbe gilt für die biohybriden Gefäßimplantate. Da benötigt man erst einmal Polymere, also Rückgratstrukturen. Dann Hydrogele und Zellen, die das alles besiedeln. Des Weiteren Bioreaktoren, in denen alles reifen kann. Ebenso Chirurgen, die das in Patienten implantieren. Und Bildgebungsverfahren, um das Ganze nicht-invasiv zu monitoren. Und schließlich muss auch noch ein Pathologe im Fall der Explantation beurteilen, was nicht funktioniert hat. Diesen Prozess mit der nötigen Zusammenbringung der Experten muss man unbedingt langfristig planen. Dazu gehört auch die Finanzierung. Sehr wichtig sind hierbei größere Verbünde wie DFG- geförderte Graduiertenschulen, Sonderforschungsbereiche, Transregios oder etwa Krebshilfe-Verbünde. Die Vorlaufzeit ist recht lang, erst nach mehreren Jahren hat man in der Regel ein Konsortium zusammen, das eingespielt ist und funktioniert. Was mir im Profilbereich aber auch sehr wichtig zu betonen ist: Die internationale Sichtbarkeit erreicht man nicht durch ein einzelnes Paper, sondern dadurch, dass viele Leute konsequent über lange Zeit an einem Thema arbeiten.
Sie fokussieren im Profilbereich MedST fünf fächerübergreifende Forschungsschwerpunkte.
Kiessling: Imaging & Comprehensive Diagnostics – hier arbeiten wir an neuen Bildgebungsgeräten, Kontrastmitteln und Sonden. Unser Ziel ist es, die Bildgebung immer weiter von der Morphologie in funktionelle, molekulare Analytik zu entwickeln. Denn die Therapien werden immer molekularer und spezifischer.
Nanobiomedicine: Da geht es um Wirkstofftransportsysteme in Nanogrößen – das heißt, wie kann ich pharmazeutische Wirkstoffe so verpacken, dass sie im gesunden Körper den wenigsten Schaden anrichten und am besten ins Zielgewebe eindringen können? Aber auch: Wie kann ich Pharmazeutika entwickeln, die in Kombination agieren?
Biohybrid Medical Systems: Ziel ist hierbei, künstliche, synthetische Elemente mit biologischen Komponenten zu verknüpfen, um daraus neue Implantate herzustellen. Zielsetzung ist, hier Ersatzteile zu schaffen, die die Fähigkeit haben, sich im Körper anzupassen, zum Beispiel Herzklappen für Kinder, die mitwachsen.
Smart Medical Devices: Hierunter fällt alles, was monitort und eingreift – beispielsweise ein EKG im Auto könnte im Fall eines Herzinfarktes dafür sorgen, dass das Auto an den Rand fährt und anhält. Oder eine weiterentwickelte Uhr, die Biofunktionen aufnimmt. Das kann genauso eine Sensorik sein, die man im Kopf eines Epileptikers implantiert und die bei einem anstehenden Anfall gegensteuert.
Aber auch Robotersysteme für die Rehabilitation – so kann der Arm des Roboters den Patienten führen und wieder mobilisieren.
Digital Life Sciences: Das ist in der Breite das ganze Feld der KI, der Datenauswertung, der Simulation – auch zur Generierung von Digitalen Zwillingen, an denen man virtuell beispielsweise Medikamente erproben könnte.
Wenn Sie diese Forschungsschwerpunkte bitte im internationalen Forschungskontext bewerten.
Kiessling: In den Bereichen war die RWTH lange in Deutschland führend und auch europaweit unter den Top-Universitäten. Inzwischen haben allerdings viele Universitäten dieses Gebiet immer mehr für sich entdeckt, die Konkurrenz wird deutlich größer. Ich beobachte entsprechende Entwicklungen in China – da war ich vor Kurzem erst und habe gesehen, welche Geldressourcen vorhanden sind. Dasselbe gilt für die Manpower und Arbeitsmoral. Das wird hart. Und ich sehe auch ganz klare Entwicklungen bei der Helmholtz-Gemeinschaft, die immer stärker in diesem Bereich forscht und versucht, diesen auf Bundesebene zu koordinieren. Fazit: Aachen ist auf diesem Gebiet sehr stark, doch zugleich beobachte ich, wie sich andere Akteure dynamisch entwickeln und zunehmend an Momentum gewinnen.
Stichpunkt „Translation“: Die beste Forschung nutzt nichts, wenn sie nicht am Ende bei der Patientin beziehungsweise dem Patienten ankommt.
Kiessling: Korrekt. Wir wollen Forschung betreiben, mit der wir Impact generieren. Medizintechnische Forschung ohne Translation macht keinen Sinn. Das bedeutet, wir müssen lernen, all das auszusparen, was nur Eintagsfliegen sein könnten, und gleichzeitig die Gebiete erkennen, bei denen wir eine Chance haben, den gesamten translationalen Pfad zu gehen. Denn es dauert meistens zehn bis fünfzehn Jahre, bis man wirklich von einer Idee zu etwas kommt, was man am Patienten erprobt. Aber wir müssen bereit sein, diesen Weg zu gehen. Es gibt viel zu viele Publikationen, bei denen im Grunde genommen alle schon wissen, es wird nie funktionieren – aber publiziert wird dennoch, weil es der Karriere nützt. Und genau das ist, was wir nicht wollen: Wir wollen nicht Science-Fiction generieren, sondern Impact. Und das schaffen wir nur durch Translation. Das bedeutet auch, wie kommen wir vom Prototyp zum Produkt? Wir müssen Spin-offs unterstützen und schauen, dass hier lebhaft ausgegründet wird. Wir müssen mit Industrieunternehmen kooperieren. Und wir müssen natürlich unser geistiges Eigentum schützen, auch das ist ein wichtiger Punkt und strategisch relevant: Alles, was wir langfristig aufbauen wollen, immer konsequenter mit Patenten zu untermauern. Außerdem brauchen wir eine gut funktionierende Infrastruktur für Translation, auch wenn es darum geht, klinische Studien durchzuführen. Denn gerade frühe Studien mit neuen eigenen Produkten sind von der Regulatorik her sehr anspruchsvoll.
Welche Projekte aus der Kategorie „dringend benötigte Innovationen“ haben es aus der Grundlagenforschung im Profilbereich MedST in die Anwendung geschafft?
Kiessling: Es gibt hierfür sehr viele wichtige Beispiele von verschiedenen RWTH-Forschern. Spontan fallen mir vier aus meinem direkten Umfeld ein: Worauf ich sehr stolz bin, ist die „Superresolution-Ultraschallbildgebung“. Ich hatte 2011 gemeinsam mit einem Kollegen aus Bochum (Professor Georg Schmitz von der RUB) begonnen, daran zu arbeiten. Wir waren inspiriert von dem, was Professor Stefan W. Hell mit der „Super-Resolution Microscopy“ entwickelt hat und haben versucht, ähnliche Konzepte auf den Ultraschall zu übertragen. Jetzt sind wir in der Lage, auf fast histologischem Level Mikrogefäße im menschlichen Körper nicht-invasiv darzustellen und physiologisch zu charakterisieren. Das ist ein Verfahren, in das nun zahlreiche Hersteller investieren und bei dem es erste klinische Geräte gibt – mit Patientenzulassung. Weltweit. Dazu haben wir zusammen mit einer Gruppe aus Frankreich einen maßgeblichen Beitrag geleistet. Des Weiteren wäre unsere Technologie zu molekularen Ultraschall-Kontrastmitteln zu nennen – hier sind wir auch unter den führenden Gruppen weltweit und gehen damit nun hoffentlich bald in die klinische Anwendung. In den Grundlagenbereichen hat Professor Andreas Herrmann einen sehr großen Schritt im Feld der Polymer-Mechanochemie gemacht. Das bedeutet, wie kann man Polymere bauen, die aufgrund mechanischer Reize brechen oder etwas freisetzen? Momentan nimmt das Feld sehr viel Fahrt auf, und in zehn Jahren kann es daraus bedeutende Entwicklungen geben. Eine weitere Entwicklung unter der Leitung von Professor Steffen Leonhardt stellt der „PV1000 – The People’s Ventilator“ dar, ein ressourcenschonendes, vollwertiges Intensivbeatmungsgerät, das zur Deckung von Versorgungsspitzen, etwa während der COVID-19-Pandemie, beitragen kann. Das kompakte System bietet etablierte Beatmungsmodi inklusive Mess- und Alarmfunktionen und ist gezielt für einen robusten Einsatz auch unter schwierigen Bedingungen konzipiert.
Wie profitiert der wissenschaftliche Nachwuchs von der Arbeit des Profilbereichs MedST?
Kiessling: Wir sind beim internationalen Studiengang Biomedical Engineering im Leitungsteam, auch bei der Vertiefungsrichtung Elektrotechnik für Biomedical Engineering. Wir veranstalten viele Workshops, teilweise unterstützen wir auch Nachwuchspreise bei Konferenzen, weil es unserem Profilbereich zugleich auch Sichtbarkeit gibt. Wir waren ebenfalls an der Koordination der sogenannten „Speed Funds“ der Hans Hermann Voss-Stiftung beteiligt, die Masterarbeiten naturwissenschaftlich-technischer Studierender fördert, die mit ihrer Forschung zur Lösung anwendungsbezogener Fragestellungen beitragen wollen. Außerdem sind wir bei den Auswahlgremien für RWTH-interne ERS-Funds und dem Junior Principle Investigator (JPI)-Programm vertreten und haben die Möglichkeit, junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ab der Postdoc-Ebene mit einzubringen.
Wie fällt Ihr Blick vor dem Hintergrund deutlich knapper werdender finanzieller Mittel in die Zukunft aus? Düster, oder sehen Sie Chancen?
Kiessling: Momentan sehen wir, alles wird immer weiter reduziert und beispielsweise Kliniken und Praxen mehr und mehr nach betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten bewertet. Momentan ist der Trend nicht positiv – auch nicht für Patientinnen und Patienten – und die Frage ist, wie können wir dazu beitragen, die Situation wieder zu verbessern? Ich denke, man kann sehr viel automatisieren, gerade über KI- und IT-Infrastrukturen. Dadurch lässt sich enorm viel Geld sparen. Auch die Gerätetechnik kann dazu beitragen. In China gibt es bereits kleine Roboter, die Essen ausfahren oder putzen. Es gibt sehr viel Potenzial, und einiges wird sich ändern. Viele Berufe werden nicht mehr in der Art existent sein, weil KI vieles übernehmen wird. Es ist aber auch eine große Chance, alles effizienter zu gestalten. Da alles im Wandel ist, müssen wir sehr dynamisch reagieren können, flexibel sein und die Welt als Ganzes gut im Blick behalten und dann die richtigen Schlussfolgerungen daraus ziehen. Es ist auf jeden Fall eine spannende Zeit mit vielen Herausforderungen.