Forscher entwickeln selbstklebendes Ultraschallgerät
Von Maya Ordoñez
1. August 2022 -- Eine Ultraschalluntersuchung könnte bald so einfach werden wie das Aufkleben eines Pflasters®, dank der jüngsten Innovationen eines Teams am Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Forscher haben ein neues bioadhäsives Ultraschallgerät oder einen "Ultraschallaufkleber" entwickelt, der 48 Stunden lang Ultraschallbilder von Organen, Muskeln und Geweben liefern kann. Der Aufkleber kann schließlich zu Hause verwendet werden und ist für jedermann von Nutzen, aber besonders wertvoll für die Betreuung von Schwangeren und Sportlern.
Herkömmliche Ultraschalltechnologie ist nur in Krankenhäusern verfügbar und erfordert große, sperrige Geräte, die Bilder aus einer kurzen Sitzung liefern. Jetzt könnte die gleiche Technologie als kleines, tragbares Pflaster verfügbar sein.
"Das wird die medizinische Bildgebung, insbesondere die Ultraschallbildgebung, und den Bereich der tragbaren Geräte grundlegend verändern", sagt Xuanhe Zhao, PhD, Mitglied des Teams am MIT und Hauptautor des kürzlich in Science erschienenen Artikels über das Gerät.
Ein Blick ins Innere
Bei herkömmlichen Ultraschalluntersuchungen wird zunächst ein Gel auf die Haut aufgetragen, das die Übertragung der Ultraschallwellen unterstützt. Diese Wellen werden von einer stabförmigen Sonde erzeugt, die in den gewünschten Bereich gedrückt wird. Die Wellen prallen an den inneren Organen des Körpers ab und werden von der Sonde zurückgeworfen und aufgenommen, wodurch ein Bild entsteht.
Anstelle von Gel und Stäbchen haben Zhao und sein Team eine dünne Pflastersonde erfunden, die mit einem wackelpuddingähnlichen "Kopplungsmittel" verbunden ist, das die Übertragung der Ultraschallwellen erleichtert. Der Aufkleber ist 2 Zentimeter groß und 2 bis 3 Millimeter dick - etwa so groß und dick wie ein Nickel. Das Pflaster ermöglicht Aufnahmen sowohl nahe der Oberfläche als auch in bis zu 20 Zentimetern Tiefe.
Auf dich geklebt
Der Aufkleber wurde an 15 Probanden an verschiedenen Körperstellen getestet - unter anderem am Arm, am Hals und an der Brust -, was nur einige seiner potenziellen Vorteile aufzeigte. Die Teilnehmer wurden über einen Zeitraum von 48 Stunden beobachtet und gingen alltäglichen Aktivitäten wie Gehen, Joggen und Radfahren nach.
Auf dem Arm angebracht, konnte der Ultraschallaufkleber zum Beispiel den Bizeps über einen Zeitraum von 48 Stunden kontinuierlich abbilden. Er war so empfindlich, dass Zhao die Mikroschäden in diesen Muskeln während und nach einer einstündigen Gewichthebesitzung überwachen konnte.
"In der Zukunft könnte der Ultraschallaufkleber in Verbindung mit einem Bildverarbeitungsalgorithmus eine Warnung ausgeben, wenn die Belastung ausreichend ist", sagt Zhao, was Verletzungen vorbeugen oder bei der Rehabilitation helfen könnte.
Wenn der Aufkleber am Hals angebracht wird, kann er den Blutdruck überwachen. Der Blutdruck, der mit einer Manschette gemessen wird, ist nur schwer tragbar, zuverlässig und langfristig zu halten, sagt Zhao. Dieses Gerät könnte den Durchmesser der Halsschlagader kontinuierlich überwachen und Patienten und Ärzte vor erhöhtem Blutdruck warnen.
Wenn der Sicker auf der Brust platziert wird, kann er das Herz abbilden, was potenziell neue Behandlungsmöglichkeiten für Menschen mit Herzproblemen bietet. Der Ultraschall kann direkt auf der Brust angebracht werden und Bilder oder Videos an den Arzt senden, sagt Zhao.
Eine weitere Funktion - die in der Studie nicht getestet wurde, aber laut Zhao Potenzial hat - ist die Möglichkeit, Föten zu überwachen. In der Regel werden Frauen während der Schwangerschaft zwei bis drei Mal ultraschallüberwacht. Der Ultraschallaufkleber könnte es der Mutter und ihrem Arzt ermöglichen, den Fötus so oft wie nötig zu sehen, um seine Gesundheit zu gewährleisten.
Nächste Schritte
Derzeit ist der Aufkleber über Kabel mit einer Datenbox verbunden. Zhao und sein Team arbeiten an der Entwicklung eines Aufklebers der zweiten Generation, der drahtlos ist und mit dem Smartphone des Benutzers verbunden werden kann. Er schätzt, dass es 2 bis 5 Jahre dauern wird, bis das integrierte System drahtlos ist und die FDA-Zulassung für die medizinische Verwendung in den Vereinigten Staaten erhält.
Dies sind die ersten Schritte auf dem Weg zu einem hoffentlich bedeutenden Fortschritt in der Wearable Tech mit dem letztendlichen Ziel einer besseren Gesundheit für die ganze Welt", sagt er.
