Mit einer neuen Technologie, welche Photoakustik und Ultraschall vereint, gelang es der Universität Twente, zwischen arthritischen und gesunden Fingern zu unterscheiden, Leberfibrose zu diagnostizieren und sogar die Geschwindigkeit des Blutflusses zu messen. Bald könnte man auch versuchen, dieses Gerät zur Abbildung von Hautkrebs, Verbrennungen oder Arteriosklerose einzusetzen.
Integration pulsierender Diodenlaser in eine Ultraschallsonde – damit gelang es Pim van den Berg, Doktorand an der Universität Twente, in einem einzigen tragbaren Gerät Ultraschall- und Photoakustik-Technologien zu vereinen, so dass man damit unter die Haut eines Patienten sehen kann.
Konkret sendet das Gerät, sobald es auf die Haut eines Patienten gesetzt wird, kurze Laserpulse aus, die Licht erzeugen, wenn sie auf Blutgefäße oder anderes Gewebe treffen. Dieses Licht wiederum erzeugt Wärme und einen geringen Druckanstieg, der eine Schallwelle auslöst, die vom Gerät aufgenommen wird. Das ist der Photoakustikteil.
Dagegen überträgt die Ultraschallbildgebung Schall in den Körper. Wenn der Schall auf Hindernisse trifft, prallt er ab und erzeugt Wellen, die auf der Haut des Patienten wahrgenommen werden können.
Drei Anwendungsfälle
Da das Gerät derzeit nur eine Tiefe von 15 Millimetern erreicht, versucht man bereits in einem neuen europäischen Projekt, größere Tiefen zu erzielen. Erste medizinische Anwendungen werden „in Kürze“ erwartet, sagt die Universität.
Die Forschungsarbeit von Pim van den Berg – die teilweise im Rahmen des Projekts FULLPHASE finanziert wurde – konzentrierte sich auf drei Anwendungsfälle: den Nachweis von Arthritis, die Diagnose von Leberfibrose bei Labortieren sowie Messungen der Blutflussgeschwindigkeit.
In der ersten Versuchsreihe konnte van den Berg nachweisen, dass sein Gerät in der Lage war, Entzündungen in den Gelenken von Patienten mit Gelenkrheumatismus zu diagnostizieren. „Wir haben mit dem Gerät Finger mit und ohne Entzündung betrachtet“, erklärt er. „Der Unterschied ist deutlich. Dieses Verfahren macht die vielen zusätzlichen Blutgefäße sichtbar, die sich im Bereich einer Entzündung bilden.“ Um nicht nur erkennen zu können, ob eine Entzündung vorliegt oder nicht, sondern auch das Ausmaß der Entzündung zu beurteilen, sind weitere Untersuchungen notwendig. Dennoch ist dies bereits ein großer Fortschritt für die Ärzte, die sich bei der Diagnose von Entzündungen bislang auf ihre eigene Wahrnehmung verlassen müssen.
Ein weiterer Erfolg betraf den Nachweis von Leberfibrose bei Labortieren. Die Forscher verwenden derzeit Mäuse, um neue Medikamente gegen diese Erkrankung zu finden. Mit dem Gerät aus dem Projekt FULLPHASE könnte man das Fortschreiten der Krankheit und die Wirksamkeit der Medikamente über einen längeren Zeitraum beobachten, wodurch sich die Anzahl der in diesen Studien verwendeten Mäuse verringern kann.
Zu guter Letzt wurde die Technologie verwendet, um den Blutfluss zu messen. In Zusammenarbeit mit dem University College London setzte van den Berg das Gerät ein, um die Blutflussgeschwindigkeit und den Entzündungsgrad zu bestimmen. „Der Test war äußerst erfolgreich“, sagte er. „Wir möchten herausfinden, wie schnell das Blut fließt, wie viele Blutgefäße es in der Nähe der Entzündung gibt und welcher Sauerstoff- und Nährstoffgehalt herrscht. Durch diese Informationen werden wir mehr über die Entzündung erfahren.“ Mit diesem Gerät könnte man messen, aus welchen Bestandteilen sich das Blut zusammensetzt und wie diese Bestandteile zusammenhängen.
„In unserem Labor konnten wir hervorragende Messungen durchführen. Im nächsten Schritt werden wir überprüfen, ob das Gerät die gleichen Messungen am menschlichen Körper durchführen kann“, erläutert Pim van den Berg abschließend.
Weitere Informationen:
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