Dienstags erscheint die FAZ mit der 6-seitigen Beilage „Technik und Motor“. Man findet darin viel abwechslungsreichen Lesestoff über neue Produkte und technische Trends in sehr unterschiedlichen Branchen – von A wie Automobil bis Z wie Zahnpflege. In der letzten Ausgabe ist ein Artikel erschienen, in dem Gerold Lingnau auf eine bahnbrechende Innovation in der Medizitechnik zurückblickt. Seit 30 Jahren sind sogenannte Lithotripter im Einsatz, mit denen sich Nierensteine zertrümmern lassen. Dies geschieht ganz unblutig mit Hilfe gebündelter Stoßwellen. Man nennt das Verfahren ESWL (= Extrakorporale Stoßwellenlithotripsie).

Die Entstehungsgeschichte des Nierensteinzertrümmerers liefert Anschauungsmaterial für die These, dass in der Forschung nicht selten Zufälle eine entscheidende Rolle spielen. Außerdem lassen sich aus dem Rückblick auf den Lithotripter-Pionier Dornier und seinen Hauptverfolger Siemens in den 1980er Jahren Erkenntnisse über zeitorientierte Wettbewerbsstrategien ziehen. Schließlich ist das Lithotripter-Projekt ein Beispiel für Kunden, die sich maßgeblich in den Entwicklungsprozess neuer Produkte einbringen (Lead-User).

In den 1960er Jahren war bereits bekannt, dass Regentropfen zu massiven Beschädigungen an Flugzeugen führen, wenn diese mit Überschallgeschwindigkeit unterwegs sind. Dann entstehen Stoßwellen, die nicht nur an der Aufschlagstelle sondern auch innerhalb des Materials Strukturveränderungen verursachen. Treffen solche Stoßwellen dagegen auf weiches Körpergewebe, werden sie weitergeleitet, ohne dass gravierende Schäden entstehen. Diese Erkenntnis ist einem Zufall zu verdanken. 1966 berührte beim Flugzeughersteller Dornier ein Techniker während Materialtests ein Metallteil, das mit Hochgeschwindigkeitsprojektilen beschossen wurde. Er verspürte zwar eine Art »elektrischen« Schlag, blieb aber unverletzt (vgl. Ueberle (2011), S. 31).

Gefördert vom Bundesministerium für Forschung und Technologie machte sich Anfang der 1970er Jahre eine interdisziplinäre Arbeitsgruppe mit Medizinern, Physikern und Ingenieuren ans Werk. Zahlreiche praktische Probleme mussten gelöst werden, bevor im Februar 1980 der erste Mensch mit dem Dornier-Prototyp HM1 (HM = Human Model) behandelt werden konnte. Unter anderen war ein präzises Ortungssystem sehr wichtig. Zwei sogenannte Röntgen-C-Bögen lieferten schließlich mit ausreichender Genauigkeit „Live-Bilder“ der Nierensteine.

Bei den frühen Experimenten versuchten die Forscher, Nierensteine mit einer einzigen hochenergetischen Stoßwelle zu zertrümmern (200 MPa). „Erst als bei einem Besuch an der kooperierenden Klinik Harlaching in München der Stoßwellen erzeugende Generator seine Funktion versagte und nur ein tausendfach schwächerer zur Hand war, überlegte sich der verantwortliche Physiker von Dornier dies dadurch zu kompensieren, dass er 1000 Stoßwellen applizierte. Der Stein desintegrierte und das umgebende Gewebe wurde nicht zerstört“ (Schwarze 2009, S. 2450).

1983 konnte der erste Serien-Lithotripter, Modellname HM3, installiert werden. Noch im selben Jahr wurde Dornier mit dem Innovationspreis der Deutschen Wirtschaft ausgezeichnet. Wie beim HM1 wird der Patient beim HM3 in einer wassergefüllten Wanne behandelt. Wegen des Preises von 4,5 Millionen Mark bekam der HM3 den Beinamen „Teuerste Badewanne der Welt“.

Für Dornier Medizintechnik (DMT) begannen goldene Zeiten als Monopolanbieter. Als Pionier (synonym: First Mover, First) konnte DMT für seine begehrten Lithotripter einen stolzen Preis verlangen. Ende 1984 wurde das Pre-Market-Approval für eine Vermarktung der Nierensteinzertrümmerer in den USA erteilt. Bis 1986 installierte Dornier weltweit 250 Stoßwellen-Geräte, davon 150 in den USA. „Das Ding war eine Goldgrube“, erinnerte sich Martine Dornier-Tiefenthaler, die ehemalige Testamentsvollstreckerin der Dorniers, später (siehe → diesen Spiegel-Artikel von 1992).

Fünf Jahre später sah die Welt ganz anders aus. DMT, das 1985 von Daimler-Benz übernommen worden war, machte 1991 bei rund 270 Millionen Mark Umsatz einen Verlust von über 100 Millionen Mark. Was war passiert?

Der Dornier-Lithotripter HM3 gilt zwar noch heute als der „Goldstandard“ bzw. Benchmark in Bezug auf den erreichbaren Behandlungserfolg (vgl. Chaussy et al 2006, S. 190). Es gab dennoch einen großen Haken: „Die ESWL-Behandlung war vom Aufwand und den Kosten her aber ohne weiteres mit einem operativen Eingriff zu vergleichen“ (ebd.). In Zahlen: Zu den 4 Millionen Anschaffungskosten für einen HM3 kamen jährlich ca. 1 Millionen DM laufende Kosten. Die Entwicklung einer zweiten Lithotripter-Generation nach dem HM3 musste somit vor allem auf eine deutliche Kostenreduzierung ausgerichtet sein.

Beim Medizintechnikriesen Siemens wurde 1985 die Entwicklung eines Konkurrenzgerätes gestartet. Bereits Ende 1986 war der erste „Lithostar“ des Nachzüglers (synonym Late Mover, Follower) fertig. Entscheidender Vorteil: Die Ankopplung des Stoßwellensystems an den Patienten erfolgte beim Siemens-Lithostar mit einem wassergefüllten Koppelbalg. Dieses Prinzip der „trockenen“ Ankopplung wird auch in heutigen Nierensteinzertrümmerern noch genutzt (siehe Pfeil im Bild oben). Lithostar-Geräte blieben in puncto Wiederbehandlungsrate zwar leicht hinter Dorniers HM3 zurück, denn die Einkopplung der Stoßwellenenergie über ein nur handtellergroßes Wasserkissen machte diese Schnittstelle zur „Achillesferse der Lithotripsie“ (Chaussy et al. 2006, S. 190). Mit einem Preis von 2 Millionen DM und nur 200.000 DM Betriebskosten pro Jahr war das neue Gerät aber viel wirtschaftlicher als der HM3 von Dornier.

Follower Siemens profitierte in diesem Fall auch von den Investitionen des Pioniers in die Marktentwicklung. Die Überzeugungsarbeit bei Zulassungsbehörden und Krankenhäusern für die neue ESWL-Technologie hatte Dornier bereits geleistet. Entscheidend ist aber, dass Siemens nicht auf Imitation des erfolgreichen Pionierprodukts setzte. Vielmehr wurde − gestützt auf vorhandenes allgemeines Know-how bei medizintechnischem Großgeräten − die Chance genutzt, eine überlegene zweite Produktgeneration zu entwickeln. Ein Beispiel für erfolgreiches „Überholen, ohne Einzuholen“. Walter Ulbricht hatte Ende der 1960er Jahre als DDR-Staatsratsvorsitzender diese Losung für das DDR-Wirtschaftssystem ausgegeben. Da lief’s bekanntermaßen nicht ganz so gut wie bei den Lithostars von Siemens (siehe Blog-Eintrag „1990: Ende der DDR-Planwirtschaft“).

Durch die TIM-Brille betrachtet, zeigen die Geschehnisse auf dem Lithotripter-Markt einerseits die Chancen einer First Mover-Strategie. Andererseits belegt die Entwicklung von DMT, dass zunächst erfolgreiche Pioniere Fehler machen können. Versäumen sie es, eine erfolgreiche erste Produktgeneration rechtzeitig abzulösen, gibt dies modifizierenden Folgern die Chance trotz Spätstarts zu kontern. Dornier hatte sich Mitte der 1980er zu sehr auf Gallensteinzertrümmerung als mögliches weiteres Anwendungsfeld der Stoßtherapie konzentriert. Dies erwies sich als aber als Sackgasse.

Mehr zum Themengebiet zeitorientierter Wettbewerbsstrategien findet man in diesen Wikipedia-Artikeln:

Maßgeblichen Anteil an der HM3-Entstehung hatte eine Arbeitsgruppe der Urologischen Klinik und des Instituts für Chirurgische Forschung der Ludwig-Maximilians-Universität München. Dornier arbeitete eng mit den Münchner Medizinern zusammen, und der HM1-Prototyp wurde im Klinikum München-Großhadern installiert. Der MIT-Professor Eric von Hippel nennt solche Anwender, die wertvolle Ideen sowie die Sichtweise anspruchsvoller Kunden zu Innovationsprojekten beitragen und Produkte in manchen Fällen sogar in Eigenregie weiterentwickeln, Lead Users bzw. User Innovators. Im Zeitalter von Open Innovation sind die Ideen von Hippels heute populärer denn je. Der Forscher aus Boston hat sie seit Mitte der 1970er Jahre in zahlreichen Veröffentlichungen zu Papier gebracht. Seine Bücher „Sources of Innovation“ (1988) und „Democratizing Innovation“ (2005) sind übrigens auf seiner Homepage vollständig als pdf-Dateien kopierbar. Man kann sich auch mit einem 3-seitigen Artikel aus dem Manager Magazin 04/2005 einen guten Überblick zum Stichwort Lead User verschafffen.

P.S. Wer diesem Blog aufmerksam folgt, weiß mehr. Mit einem HM3 kann diese Badewanne einfach nicht mithalten, auch wenn die Überschrift der Meldung anderes verspricht.

Literatur
Die Entwicklung des Nierensteinzertrümmerers ist sehr gut dokumentiert. Ich habe mich vor allem auf diese Quellen gestützt. Der Text von Skudelny liefert Informationen zur erfolgreichen Aufholjagd von Siemens (BWL-Perspektive). Der Aufsatz von Moll und Krischel zeigt die ESWL-Entwicklung aus technikgeschichtlicher Sicht und steht auf researchgate.net als Volltext zur Verfügung. Die übrigen Texte beleuchten das Thema aus medizintechnischer Sicht und stehen Nutzern der Hochschule Ulm als Volltexte zur Verfügung. Der erste Text ist von den beiden Urologen Ferdinand Eisenberger und Christian Chaussy sowie dem Physiker Bernd Forssmann verfasst, die in den 1970er und 80er Jahren an der HM1- und HM3-Entwicklung beteiligt waren.
Chaussy, C.; Bergsdorf, T.; Thüroff, S.: Extrakorporale Stoßwellenlithotripsie. Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft, in: Der Urologe 45 (2006) Sonderheft, S. 189-194
Eisenberger, F.; Chaussy, C.; Forssman, B.:  Extrakorporale Stoßwellenlithotripsie (ESWL). Chronologie einer Entwicklung, in: Der Urologe 46 (2007) 9, S. 1015-1019
Moll, F.; Krischel, M.: Die Entwicklung der Extrakorporalen Schockwellenlithotripsie (ESWL) – ein Beitrag zur Medizintechnikgeschichte, in: Halling, T. et al. (Hrsg.): Urologie 1945-1990, Berlin-Heidelberg 2015, S. 185-196
Schwarze, W.: Lithotripsie, in: Wintermantel, E.; Suk-Woo, H. (Hrsg.): Medizintechnik. Life Science Engineering, 5. Aufl., Berlin-Heidelberg 2009, S. 2449-2469
Skudelny, H.: Kampf auf Stoßen und Brechen, in: Industriemagazin Nov. 1990, S. 70-75
Ueberle, F.: Einsatz von Stoßwellen in der Medizin, in: Kramme, R. (Hrsg.), Medizintechnik. Verfahren – Systeme – Informationsverarbeitung, 4. Aufl., Berlin-Heidelberg 2011, S. 533-564