Hydronephrose: Neuartige Stent-Hülle kann Nierendruck frühzeitig erkennen

Forscher der University of British Columbia (Kanada) berichten über eine drahtlose Harnleiter-Stent-Hülle zur Früherkennung von Hydronephrose.

Harnleiterschienen werden häufig zur Behebung von Verengungen und zum Schutz der Nierenfunktion eingesetzt. Sie können jedoch auch verstopfen und dadurch eine Hydronephrose sowie einen anhaltenden Anstieg des intrarenalen Drucks auslösen, was die Nierenfunktion beeinträchtigen kann, erklären die Autoren.

Heutzutage stützen sich Kliniker hauptsächlich auf Röntgenaufnahmen, CT, Ultraschall oder andere bildgebende Verfahren, um das Problem zu diagnostizieren, heißt es weiter. Diese Verfahren seien jedoch nur sporadisch anwendbar und eigneten sich nicht für eine kontinuierliche Fernüberwachung.

Vor diesem Hintergrund entwickelte das Forscherteam um Erstautor Nabil Shalabi ein neuartiges Gerät namens UroSleeve. Es soll eine frühere Erkennung der Hydronephrose ermöglichen, indem es einen Standard-Stent mithilfe einer modularen Hülle in ein passives, drahtloses Druckmessgerät verwandelt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Microsystems & Nanoengineering“ veröffentlicht.

Tests an Niere und Harnleiter vom Schwein

Die Forscher entwickelten das Gerät, das über Standard-Doppel-J-Harnleiterschienen passt, ohne deren etabliertes Design oder Herstellungsverfahren zu verändern. Die Plattform kombiniert eine flexible Spiralantenne mit einem mikrogefertigten Sensor des kapazitiven Drucks und ermöglicht so die Messung des Nierendrucks mittels induktiver Nahfeldkopplung in einem biologisch relevanten ex-vivo-Modell.

Das Gerät nutzt eine flexible, spiralförmige Leiterplattenantenne und einen berührungsempfindlichen Sensor mit Teslaventil für den kapazitiven Druck, die in einen passiven LC-Schwingkreis integriert sind und keine eigene Batterie benötigen. Der Sensor erzeugt laut den Autoren stärkere kapazitive Signale als herkömmliche kapazitive Sensoren im Normalbetrieb, während die modulare Hülsenkonstruktion die ursprüngliche Mechanik des Stents bewahrt.

Hydronephrotische Veränderungen messbar

Um das Konzept zu testen, führte das Team einen mit dem neuen Gerät bestückten Stent in eine ex vivo Schweineniere und den dazugehörigen Harnleiter ein. Anschließend simulierten sie eine Hydronephrose, indem sie den Druck im Nierenbecken durch Flüssigkeitszufuhr erhöhten und die Messwerte des Geräts drahtlos über eine externe Antenne auslasen. Das System erfasste Druckanstiege anhand von Verschiebungen der Resonanzfrequenz nach unten.

Die Basisfrequenz des Phasenabfalls betrug 15,234 MHz bei 8,5 mmHg. Die Empfindlichkeit erreichte −5,3 ± 0,74 kHz/mmHg in einem Bereich bis zu 56 mmHg. Der Trend war stark druckabhängig. Die Nachuntersuchung zeigte eine sichtbare Hydroureter- und Nierenkapseldehnung, was das Vorliegen hydronephrotischer Veränderungen bestätigte.

Die nächsten Schritte umfassen laut den Autoren in-vivo-Studien zur Validierung der Leistungsfähigkeit unter physiologischen Bedingungen.

Zusatzmodul für bestehende Plattformen

Die Wissenschaftler weisen darauf hin, dass der wichtigste Fortschritt nicht nur in der Fähigkeit des Sensors liegt, Druck zu messen, sondern auch in den damit verbundenen Möglichkeiten der klinischen Anwendung. Da das neue Gerät als modulares Zusatzmodul und nicht als komplett neu entwickelter Stent fungiert, lasse es sich an verschiedene (kommerzielle) Stent-Plattformen anpassen und vereinfache so die Herstellung, Optimierung und zukünftige Zulassung.

(ri/BIERMANN)

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