Intelligente Ultraschallwandler überwachen kontinuierliche Blasenspülung

Nach Operationen an Blase, Prostata oder Nieren entscheidet eine Dauerspülung der Blase oft wesentlich über den Heilungserfolg. Ein intelligentes System namens »VisIMon« soll dies unterstützen. Das Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT entwickelt das miniaturisierte Ultraschallsystem zur automatisierten Überwachung von Blasenspülungen.

Blut im Urin ist nach operativen Eingriffen an den Harnwegen jedweder Art ein häufiges Symptom. Die kontinuierliche Dauerspülung der Blase wird standardmäßig nach Operationen an Blase, Prostata oder Nieren angewendet, um Komplikationen durch Blutgerinnsel zu vermeiden. Gerinnt das Blut, ist das Risiko hoch, dass ein Blutpfropf die Blase ausfüllen kann, wodurch häufig eine weitere (vermeidbare) Operation notwendig wird. Eine ständige Überwachung der Blasenspülung ist jedoch im klinischen Alltag nicht zu leisten. Das macht eine technische Lösung zur effektiven, permanenten Überwachung interessant.

Intelligente Sensoren zur effektiven automatisierten Überwachung

Das vom Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz geleitete Verbundprojekt »VisIMon« des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) soll eine automatisierte Überwachung ermöglichen, die zu einer verbesserten Patientenversorgung bei gleichzeitiger Entlastung des Personals beiträgt. »VisIMon« steht für ein vernetztes, intelligentes und interaktives System zur kontinuierlichen, perioperativen Überwachung und Steuerung einer Irrigationsvorrichtung sowie zum funktionellen Monitoring des unteren Harntraktes. Ein interdisziplinäres Team aus Wissenschaftlern, Ärzten und Industrie entwickelt seit Ende 2017 ein kleines, am Körper getragenes Modul, das den Spülvorgang mit Hilfe unterschiedlicher Sensoren überwacht und sich nahtlos an den als Standard etablierten Vorgang anlehnt. Moderne Kommunikationstechnologie ermöglicht es, völlig neue Konzepte zu entwickeln – wie zum Beispiel Medizingeräte, die Daten automatisiert mit dem IT-Netz des Krankenhauses austauschen.

Miniaturisiertes Ultraschallsystem im Einsatz für den Patienten

Im Rahmen des Verbundprojekts entwickeln die IBMT-Wissenschaftler ein miniaturisiertes Ultraschallsystem zur automatisierten Überwachung von Blasenspülungen. Das System besteht aus einem aufklebbaren Ultraschallwandler, der zusammen mit einer miniaturisierten Elektronik und automatisierten Auswertealgorithmen zur Überwachung der Blasenspülungen und der Detektion möglicher Blutungen eingesetzt werden soll.

Für den Ultraschallwandler sei eine patentierte IBMT-Technologie weiterentwickelt worden, sodass jetzt ein hochkompakter 32-elementiger Sensor zur Verfügung stehe, der für das kontinuierliche postoperative Monitoring der Blase auf die Haut aufgeklebt werden kann, berichtet das Fraunhofer-Institut. Die neu entwickelte 32-kanalige Elektronik, auf der die Ultraschalldaten verarbeitet und ausgewertet werden, könne über mobile Endgeräte aus dem Consumer-Bereich (z.B. ein Tablet) angesteuert werden. Bei dem gewählten Systemkonzept werdeein Großteil der Datenverarbeitung – wie zum Beispiel die Rekonstruktion der gemessenen Signale zu Querschnittsbildern der Blase – auf dem Tablet durchgeführt.

Das Konzept führt nach Angaben des IBMT nicht nur zu niedrigeren Kosten, man profitier auch von der fortlaufend verbesserten Leistungsfähigkeit neuer Endanwendergeräte. Die »VisIMon«-Software sei außerdem darauf ausgelegt, Daten unterschiedlicher Patientensysteme zusammen mit weiteren Parametern an zentrale Recheneinheiten weiterzuleiten, um die nach einem operativen Eingriff unerlässliche kontinuierliche Überwachung der Blasenspülung auch bei einer angespannten Personalsituation optimal zu gewährleisten.

Potenzial für weitere Anwendungsszenarien

Das im Rahmen des Projekts entwickelte Konzept einer kostengünstigen Ultraschall-Hardware, deren Leistungsspektrum maßgeblich durch die zur Signalverarbeitung eingesetzten Algorithmen definiert wird, lässt sich nach Angaben der Wissenschaftler relativ einfach auf andere Fragestellungen und Anwendungen übertragen. Besonders naheliegend sei die Nutzung als Monitoringsystem bei Inkontinenz. Ein aufgeklebter Ultraschallwandler könnte den Blasenfüllstand konstant überwachen und über eine miniaturisierte Elektronik Signale an ein mobiles Endanwendergerät senden, um sie dort nach automatisierter Analyse in Handlungsempfehlungen zu übersetzen. Zusammen mit den offenen Schnittstellen und dem Zugriff auf alle Datentypen könne das System außerdem als kostengünstiges Ultraschallforschungssystem eingesetzt werden, oder auch als Bildgebungssystem, beispielsweise für Gegenden, die unter einer ärztlichen Unterversorgung leiden.

Beteiligte Partner des Projekts sind die Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, das Fraunhofer IBMT in Sulzbach sowie die Unternehmen Lohmann & Birkner Health Care Consulting, Berlin, und
Digital Biomedical Imaging Systems, Pforzheim.

(Fraunhofer IBMT / ms)