Ultraschall-Sensor Messmethode entdeckt Schlaganfall und überwacht Blutdruck

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Mit einem Ultraschallsensor wollen Forscher die Arterien-Steifigkeit bestimmen, ein Indikator für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Zudem überwacht der Sensor den Blutdruck. Gemessen wird die zentrale Pulswellengeschwindigkeit.

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Pulswellengeschwindigkeit und Blutdruckwerte: Zwei pMUT-Sensoren integriert in einem Ultraschallkopf-Demonstrator.
Pulswellengeschwindigkeit und Blutdruckwerte: Zwei pMUT-Sensoren integriert in einem Ultraschallkopf-Demonstrator.
(Bild: Imec)

Ein Risikomarker für eine Herz-Kreislauf-Erkrankung (CVD), wie Schlaganfall und Herzinsuffizienz, ist die Arterien-Steifigkeit. Daneben gibt sie Auskunft über sich entwickelnden Bluthochdruck. Gemessen wird die Steifigkeit der Arterien über die arterielle Pulswellengeschwindigkeit (PWV). Allerdings sind dazu oft invasive oder weniger zugängliche bildgebende Verfahren notwendig.

Trotzdem: Eine praktischere zentrale Methode der Pulswellengeschwidigkeit böte einen Mehrwert gegenüber der konventionellen Blutdruckmessung mit der Manschette.

„Wir haben eine vielversprechende Methode entwickelt, um die PWV mit einem Ultraschallsensor und einem neuartigen Datenanalyseansatz zu bestimmen. Dabei erfasst der Ultraschallsensor den Herzschlag des Patienten im Nacken und die Algorithmen extrahieren anschließend die notwendigen Merkmale, um die PWV zu berechnen. Es lassen sich kardiovaskuläre Funktionsindikatoren wie die arterielle Steifigkeit und der Blutdruck bestimmen“, erklärt Fabian Beutel, Biomedical R&D Engineer und Doktorand an der KU Leuven.

Ultraschall-Sensortechnik in der Größe eines Smartphones

Außerdem zeigten die Forscher, dass eine zentrale PWV näher am Herzen zuverlässiger mit dem Blutdruck korreliert als eine periphere Messung. „Unser Ansatz verfügt über ein großes klinisches Potenzial für die kontinuierliche CVD-Überwachung und longitudinale, unauffällige Blutdruckmessungen. Die Ultraschall-Sensortechnik von Imec haben wir auf die Größe eines tragbaren Geräts, wie eines Smartphones oder Pflasters, reduziert“, erläutert Xavier Rottenberg, Fellow Wave-Based Sensors and Actuators.

Signalverläufe von zwei piezoelektrischen Mikromechanischen Ultraschallwandlern (pMUT).
Signalverläufe von zwei piezoelektrischen Mikromechanischen Ultraschallwandlern (pMUT).
(Bild: Imec)

Eine kleine Kohorte mit zehn Personen weist eine große Bandbreite an Blutdruckwerten von normal bis erhöht auf. Hier kam die neuartige Messmethode der zentralen PWV und zur Schätzung des Blutdrucks zum Einsatz. Der Test bestätigte, dass die zentrale Messung der PWV besser mit der arteriellen Steifigkeit und dem Blutdruck korreliert als die traditionelle periphere Methode, die ein EKG und eine optische Messung im Abstand zum Herzen verwendet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden liegen die neuen Blutdruckschätzungen innerhalb der Genauigkeitsgrenzen, die im IEEE-Blutdruck-Validierungsstandard festgelegt sind.

Auf der Suche nach Forschungspartnern

„Mit der Technik zusammen mit dem Algorithmus können auf jedes Gerät skalieren, das zur Anwendung passt: portable, am Körper tragbare und sogar verschluckbare Geräte. Jetzt sind wir auf der Suche nach Unternehmen, die sich an der Forschung und Entwicklung beteiligen und damit neue medizinische Anwendungen erschließen“, betont Carlos Agell, Health Solutions Program Manager.

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