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Ultraschall zum Aufkleben revolutioniert die Bildgebung

Von Alexandra Grass

Wissen
Die Ultraschallaufkleber sind etwa so groß wie eine Briefmarke.
© MIT / Felice Frankel

MIT-Forscher entwickelten einen briefmarkengroßen Sticker, der ins Innere des Körpers sehen kann.


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Mittels Ultraschall erhalten wir Live-Bilder aus dem Inneren unseres Körpers. Es ist ein sicheres, nicht-invasives Diagnoseverfahren, mit dem etwa die Funktion des Herzens untersucht wird, die Größe von Organen gemessen wird oder das Baby im Bauch der Schwangeren beobachtet werden kann. Die Sonden, mit denen die Schallwellen in den Körper ausgesendet werden, sind recht sperrig und nur stationär einsetzbar. Ein Forscherteam des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge hat nun ein Gerät in Pflastergröße entwickelt, das auf den Körper geklebt 48 Stunden lang kontinuierlich Ultraschallbilder liefern kann.

Ultraschallgeräte senden nicht hörbare Schallwellen aus. Auf die Haut aufgesetzt, wandern diese Wellen in den Körper, so wie von Geweben und Organen reflektiert werden. Verschiedene Gewebe reflektieren Ultraschallwellen unterschiedlich stark. Aus diesen Echos leitet ein Computer die Größe, Form, Lage und Struktur von Organen ab. Auf einem Monitor wird das sichtbar gemacht. So sieht man etwa die Herzkammern pumpen oder, wie sich das Baby im Mutterleib bewegt.

Drahtlos als Ziel

Ihre neueste Entwicklung stellen die Forscher im Fachblatt "Science" vor. Sie brachten die Aufkleber an Probanden an und konnten dabei zeigen, dass die Minigeräte hochauflösende Live-Bilder von großen Blutgefäßen und tiefer liegenden Organen wie Herz, Lunge und Magen liefern. Und das auch bei unterschiedlichsten Aktivitäten - vom Sitzen bis zum Joggen und Radfahren.

Das aktuelle Design erfordert den Anschluss der Aufkleber an Instrumente, die die reflektierenden Schallwellen in Bilder umwandeln. Doch schon in ihrer jetzigen Form könnten sie zur Anwendung kommen.

Ziel ist es, dass die Geräte drahtlos betrieben werden können. Damit könnten sie zur tragbaren Bildgebung werden und in Zukunft vom Arzt mit nach Hause gegeben werden, hoffen die Wissenschafter. "Wir stellen uns vor, dass einige Pflaster an verschiedenen Stellen des Körpers aufgeklebt werden, die dann mit dem Handy kommunizieren, wo AI-Algorithmen die Bilder bei Bedarf analysieren", erklärt der Bau- und Umwelttechniker Xuanhe Zhao vom MIT. "Wir glauben, dass wir eine neue Ära der tragbaren Bildgebung eingeleitet haben", ist er überzeugt.

Der neue Ultraschall-Aufkleber erzeugt Bilder mit hoher Auflösung und langer Dauer, indem er eine dehnbare Klebeschicht mit einer starren Anordnung von Schallköpfen kombiniert. "Das ermöglicht es dem Gerät, sich an die Haut anzupassen und gleichzeitig die relative Position der Schallköpfe beizubehalten, um klarere und präzisere Bilder zu erzeugen", so die Forscher.

Veränderungen live sichtbar

Anhand der Bilder konnten sie etwa beobachten, wie sich Blutgefäße im Sitzen und Stehen verändern. Die Sticker erfassten auch Details von tiefer liegenden Organen - etwa, wie sich die Form des Herzens bei Anstrengung verändert. Sie konnten auch beobachten, wie sich der Magen der Probanden ausdehnte und wieder zusammenzog, während sie tranken und später den Saft wieder ausschieden. "Wir stellen uns vor, dass dies einen Durchbruch in der Bildgebung darstellt", so die Forscher.