„Mobile Health“ und Hightechdiagnostik versprechen uns für die Zukunft ein gesünderes und langes Leben. Weltweit wollen Forschende krankhafte Veränderungen früher als bisher und mit weniger Risiken entdecken. Aber wollen wir tatsächlich alles wissen?
Ein Tropfen Blut oder Urin, mit bioanalytischen Hochleistungstools gescannt, schon ist unsere zukünftige Krankheitsgeschichte ein offenes Buch. Nur Science-Fiction? Harald Lesch zeigt, was Hightechdiagnostik heute bereits leisten kann und welche Vor- und Nachteile sie mit sich bringt.
Bislang können gerade bei Operationen an Kindern nicht alle Möglichkeiten der bildgebenden Verfahren ausgeschöpft werden: Das kindliche Gewebe ist äußerst strahlenempfindlich, sodass man weniger CT-Bilder als bei Erwachsenen erstellt. Zudem arbeitet man mit reduzierter Röntgenstrahlung, mitunter sind die Bilder dadurch weniger kontrastreich. Doch je mehr Informationen den Ärzt*innen bereits vor einer Operation vorliegen, desto präziser und schneller kann die OP verlaufen. Wo genau sind die fehlgebildeten Gefäße in dem kleinen Herzen positioniert? Und wie weit liegen sie voneinander entfernt? Helfen könnte hier die „Cinematic Rendering“-Technologie. In der Erlanger Kinderkardiologie testet man das Verfahren in einem Forschungsprojekt: Ausgehend von den bereits bestehenden CT-Aufnahmen simuliert ein Algorithmus ein fotorealistisches Abbild des kleinen Herzens, das die Ärzt*innen nun als Basis für eine neue Form der OP-Vorbereitung nutzen. Mithilfe der 3-dimensionalen Darstellung im Raum können sie so auch ein kleines Kinderherz aus allen Perspektiven detailliert studieren und sehen das Herz tatsächlich so, wie sie es im OP vor sich haben werden. Erste Erfahrungen zeigen: Der virtuelle Blick minimiert operative Fehler. Die Ärzt*innen können durch die intensive virtuelle Vorbereitung auch Zeit im OP sparen und so die Dauer der Narkose auf ein Minimum begrenzen.
„Wearables“, kleine Computer, die man am Körper trägt, erfassen eine Vielzahl von Vitaldaten. Dennoch sind die meisten Wearables Fitness- und keine Medizinprodukte. Denn medizinisch präzise und vor allem lückenlos kann man die Körperfunktionen damit nicht überwachen. Anders die sogenannten Medical Grade Wearables: Diagnostik zum Anziehen. Die Technologie, die in dem Textil steckt, entwickeln Christian Hofman und sein Team am Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen. Das Ziel der Forschenden: Herzfrequenz und Herzrhythmus sollen über Wochen bis Monate in allen Lebenssituationen lückenlos erfasst werden. Bislang brauchte man dafür eine Einheit aus Elektroden, störenden Kabeln und einem Recorder. Für das Textil haben die Forschenden spezielle Trocken-Elektroden entwickelt. Sie ermöglichen die Aufnahme und Weiterleitung elektrischer Signale. Zur Überwachung der Herzaktivität misst das Medical Wearable das EKG über drei Kanäle. Für den perfekten Sitz schweißen die Forschenden die Elektroden fest an das Textil. Anstelle von Kontaktgel für die Leitfähigkeit reicht die Berührung mit der Haut – die Elektroden befeuchten sich so quasi selbst. Das textile EKG arbeitet ähnlich medizinisch präzise wie das mobile EKG. Versteckte Herzrhythmusstörungen könnte man damit früh detektieren. Ohne störende Kabel lässt sich so die Aktivität des Herzens rund um die Uhr überwachen. Das textile EKG ist sogar waschbar. Und die sensiblen Gesundheitsdaten? Wer die erhält, sollen die User*innen selbst entscheiden. Die Informationen werden zumindest nicht automatisch an einen Server geleitet. Anders bei vielen Wearables aus dem Fitnessbereich.
Die Forschenden Dr. Michael Scholles und Dr. Jessy Schönfelder wollen Krankheiten im Atem aufspüren. Kein neuer Gedanke, den die Forschenden nun aber mit neuen Technologien revolutionieren möchten. In jeder unserer Zellen entstehen beim Stoffwechsel flüchtige organische Verbindungen. Sogenannte Volatile Organic Compounds, kurz VOCs.Mit dem Atem gelangen sie aus dem Körper. Rund 200 verschiedene Verbindungen sind darin enthalten. Ist das Gewebe geschädigt, durch eine Infektion oder Krebserkrankung, verändert sich in sehr geringer Konzentration auch die Kombination der VOCs. Jede Erkrankung hat so ihren spezifischen Fingerabdruck, der bereits vor dem Eintreten erster Symptome detektiert werden könnte. So die Vision. Denn bis heute gibt es noch keine Technologie, mit der sich die krankheitsspezifischen Verbindungen einfach in der Atemluft aufspüren lassen.
Die Fraunhofer Forschenden haben nun ein neues Verfahren entwickelt: Die Moleküle aus dem Atem werden dafür zunächst über eine Faser aufgenommen und daran gebunden. Danach geben die Forschenden die Atemprobe in ein Ionenmobilitäts-Spektrometer. Im Inneren des Spektrometers treffen die im Atem enthaltenen Verbindungen auf einen speziellen, neu entwickelten Chip. Er soll die krankheitsspezifischen Informationen aus dem Atem lesbar machen. Das Problem: Pro Atemprobe werden rund 500.000 verschiedene Verbindungen gemessen. Die Auswertung durch einen Menschen würde Wochen dauern. Eine künstliche Intelligenz soll bei der Analyse helfen. Dafür muss sie lernen, die kranken von den gesunden Atemprofilen zu unterscheiden. Innerhalb von Minuten könnte man so eine Infektion und eine Krebserkrankung gegeneinander abgrenzen. Noch ist das Verfahren der Atemanalyse in der Entwicklung. Für Patient*innen wäre diese schnelle und sanfte Diagnostik ein großer Vorteil.
Für viele Patient*innen kommt die Diagnose der Alzheimer-Erkrankung zu spät: Wenn erste signifikante Symptome auftreten, ist die Krankheit biologisch meist schon weit fortgeschritten und lässt sich nicht mehr im Verlauf beeinflussen. Mithilfe eines Kristalls könnte man vielleicht weit in die Zukunft eines Menschen schauen, so die Hoffnung von Professor Klaus Gerwert von der Ruhr-Universität-Bochum. Seine Vision: Ein Test, der bis zu 14 Jahre im Voraus klärt, ob ein heute symptomfreier Mensch das Risiko in sich trägt, an Alzheimer zu erkranken. Und das auf Basis von ein paar Tropfen Blut. Bislang erfolgt die Diagnose über Liquor aus dem Rückenmark oder ein CT mit radioaktiv markierten Substanzen. Methoden, die invasiv sowie risikoreich sind, und die meist erst bei Symptomen eingesetzt werden, wenn das Gehirn bereits geschädigt ist. Mit dem Bluttest der Bochumer Forschenden könnte die Diagnose leichter und deutlich früher möglich sein. Zu einem Zeitpunkt, an dem man vielleicht noch durch eine Änderung der Lebensweise den Verlauf der Erkrankung beeinflussen kann. Nicht nur für die Diagnose, auch für die Entwicklung neuer Medikamente könnte die Methode entscheidend sein.
Es schadet der Gesundheit, zu viel an Gesundheit zu denken, sagt Harald Lesch. Die neuen Technologien liefern viele Daten, aber manchen Patient*innen auch eine Portion Angstviren.
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