Die beliebtesten biomedizinischen Geschichten von IEEE Spectrum im Jahr 2025 konzentrierten sich auf zwei parallele Trends: die Einführung neuer Technologien, insbesondere künstlicher Intelligenz, in die Biomedizin sowie die Wiederverwendung älterer Technologien wie Wi‑Fi, Ultraschall und Laser für neue gesundheitliche Anwendungen. Diese Beispiele stellen nicht zwangsläufig ausgereifte Produkte dar, sondern veranschaulichen Forschungswege, die künftig die Diagnose und Behandlung von Krankheiten oder die Überwachung von Patientinnen und Patienten verändern könnten.
In einigen dieser Projekte erscheint künstliche Intelligenz als Werkzeug zur Analyse komplexer biologischer Signale, während die Innovation in anderen Projekten auf einer veränderten Nutzung von Geräten und Technologien beruht, die seit Jahren verfügbar sind. Während manche Anwendungen dem praktischen Einsatz nahe zu sein scheinen, befinden sich andere weiterhin im Bereich von Hypothesen oder frühen Experimenten.
Gehirnimplantate und die Frühwarnung vor Depressionen
Eine der herausragendsten Geschichten begann mit der Beobachtung von Patricio Riva-Posse, einem Psychiater an der Emory University School of Medicine, dass Gehirnimplantate bei einer seiner Patientinnen Signale für eine Verschlechterung der Depression sendeten, noch bevor sie selbst dies bemerkte. Diese Erfahrung veranlasste Riva-Posse und seine Kolleginnen und Kollegen, ein System zu entwickeln, das sie als automatisches Warnsystem zur Erkennung von Anzeichen einer Veränderung des psychischen Zustands beschrieben.
Das System basiert auf Implantaten, die die elektrischen Impulse im Gehirn kontinuierlich aufzeichnen, und verwendet anschließend ein Modell künstlicher Intelligenz, um die Ausgaben zu analysieren und Anzeichen zu erkennen, die auf einen Rückfall in eine Depression hindeuten könnten. Parallel dazu untersuchen andere Forschungsgruppen in den Vereinigten Staaten verschiedene Möglichkeiten, stimulierende Gehirnimplantate zur Behandlung von Depressionen einzusetzen – mit oder ohne künstliche Intelligenz. Der Neurochirurg Nir Lipsman sagt, dass das Feld zahlreiche Möglichkeiten für Interventionen bietet; der Artikel stellt dieses System jedoch nicht als großflächig verfügbare Behandlung dar.
Graphen-Tätowierungen zur Überwachung biologischer Marker
Im Labor von Dmitri Kireev an der University of Massachusetts Amherst entwickeln Forschende extrem dünne elektronische Tätowierungen aus Graphen, die auf der Haut nahezu unsichtbar sind und biologische Marker sowie andere Körpersignale überwachen können. Graphen ist ein leistungsfähiger und flexibler Leiter, wodurch es zur Messung der Herzfrequenz und zum Nachweis bestimmter Verbindungen im Schweiß eingesetzt werden kann.
Kireev zufolge könnten diese Tätowierungen künftig bei der Überwachung komplexer medizinischer Zustände helfen, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Stoffwechselstörungen, Immunerkrankungen und neurodegenerative Erkrankungen. Derzeit muss die Technologie jedoch noch mit einer herkömmlichen elektronischen Schaltung verbunden werden. Die Forschenden hoffen, sie künftig in Smartwatches integrieren zu können, damit sie leichter zu tragen und zu verwenden ist.
Messung des Herzschlags über Wi‑Fi-Signale
Das System Pulse‑Fi ist ein Beispiel dafür, wie eine verbreitete Kommunikationstechnologie in ein berührungsloses Instrument zur Gesundheitsüberwachung umgewandelt werden kann. Es verwendet ein Modell künstlicher Intelligenz, um Herzschläge zu analysieren und die Herzfrequenz in Echtzeit aus einer Entfernung von bis zu 10 Fuß, also etwa drei Metern, zu schätzen.
Die Gesamtkosten des Systems belaufen sich dem Artikel zufolge auf etwa 40 US-Dollar. Zudem lässt es sich leicht einsetzen und verursacht nicht die mit Überwachungsgeräten verbundene Unannehmlichkeit, die einen ständigen Körperkontakt erfordern. Das System funktioniert unabhängig von der Körperhaltung der Nutzerinnen und Nutzer sowie in unterschiedlichen Umgebungen. Die Informatikerin Katya Obraska von der University of California, Santa Cruz, leitet die Entwicklung von Pulse‑Fi und erklärte, dass das Team plane, die Technologie zu vermarkten. Das bedeutet jedoch nicht, dass das System bereits als kommerziell verfügbares Produkt erhältlich ist.
Ultraschall und Laser im Forschungsstadium
Die Forschenden Sangeeta S. Chavan und Stavros Zanos vom Institute of Bioelectronic Medicine in New York stellen die Hypothese auf, dass Ultraschall Nervenzellen aktivieren könnte. Die Idee beruht darauf, dass die Membran der Nervenzelle in Schwingung versetzt und Kanäle geöffnet werden, die den Einstrom von Ionen ermöglichen. Dadurch verändert sich ihr Membranpotenzial indirekt, sodass sie ein Signal aussendet.
Nach dem Ansatz der Forschenden könnte die gezielte Ansprache bestimmter Nervenzellen die Behandlung von Entzündungen oder Diabetes ermöglichen, anstatt Medikamente mit weitreichenden Nebenwirkungen einzusetzen. Der Text stellt dies jedoch als Forschungshypothese dar, nicht als nachgewiesene Behandlung oder verfügbare klinische Alternative.
In einer anderen optischen Richtung haben Forschende nachgewiesen, dass Laser Photonen durch einen menschlichen Kopf senden können, nachdem diese Art von Arbeit aufgrund der Fähigkeit des Kopfes, Licht abzuschirmen, jahrelang als unmöglich gegolten hatte. Dies könnte künftig zu Instrumenten führen, die die niedrigen Kosten der Elektroenzephalografie, die äußere Schichten nicht tief durchdringt, mit der Fähigkeit der funktionellen Magnetresonanztomografie verbinden, tiefer gelegene Bereiche sichtbar zu machen, die jedoch teurer ist. Jack Radford, der Leiter des Projekts, bezeichnet das Ergebnis als Nachweis der Möglichkeit dessen, was als unmöglich galt, und nicht als fertiges Diagnosegerät.
Roboter rücken näher an Entscheidungen im Operationssaal heran
Die letzte Geschichte befasst sich mit der Möglichkeit, dass Roboter während chirurgischer Eingriffe zunehmend selbstständig Entscheidungen treffen können. Die drei Forschenden, die den Artikel verfasst haben, arbeiten im Robotiklabor der Johns Hopkins University, das für die Entwicklung des Smart Tissue Autonomous Robot verantwortlich ist, kurz STAR. STAR führte 2016 die erste autonome Operation an Weichgewebe eines lebenden Tieres durch.
Der Zugang zu einem Operationssaal, in dem vollständig autonome Roboter eingesetzt werden, steht weiterhin vor Hindernissen. Dazu gehören die Entwicklung vielseitig einsetzbarer Robotersteuerungen und die Erhebung von Daten unter strengen Datenschutzbestimmungen. Dennoch sind die Autoren des Artikels der Ansicht, dass das Szenario, in dem ein Patient von einem Chirurgen und einem autonomen Roboterassistenten empfangen wird, keine ferne Möglichkeit mehr ist. Diese Vision bleibt jedoch an Fortschritte in Forschung und Erprobung gebunden und stellt keine Ankündigung eines routinemäßigen Einsatzes dieser Systeme in Krankenhäusern dar.
Diese Geschichten verbinden Innovationen, die auf künstlicher Intelligenz beruhen, mit anderen, die die Möglichkeiten älterer Technologien neu entdecken. Die Gesamtdarstellung deutet darauf hin, dass der Wert medizinischer Innovation nicht immer von der Neuheit eines Instruments abhängt, sondern davon, wie es eingesetzt wird, um biologische Signale zu erfassen, auf Gewebe einzuwirken oder chirurgische Entscheidungen zu unterstützen. Zugleich zeigen die Beispiele, dass der Übergang vom Machbarkeitsnachweis zur medizinischen Anwendung weitere Validierung sowie die Bewältigung von Herausforderungen in den Bereichen Sicherheit, Datenschutz und Zuverlässigkeit erfordert.