Ein Stift misst den Sauerstoffgehalt im Blut

Er ist nur zehn Zentimeter lang, kann aber ziemlich viel: Ein zierlicher Metallstift, nicht größer als ein Kugelschreiber, ermöglicht die Bestimmung der Blutsauerstoffsättigung im menschlichen Gewebe. Das Messsystem kann im Grunde überall am Körper eingesetzt werden. Die Lichtleitfasern im Innern des Stiftes können auch in Körperöffnungen eingeführt werden.

So ist es möglich, anhand der Sauerstoffsättigung herauszufinden, wie zum Beispiel Wunden im Inneren des Körpers heilen. Auch in der Nachsorge von Organverplanzungen könnte die neue Technik eine Rolle spielen. Wissenschaftler des Instituts für Mess- und Regelungstechnik (IMR) der Leibniz Universität Hannover haben in Zusammenarbeit mit der Medizinischen Hochschule Hannover einen Prototyp des Gerätes entwickelt.

Das Prinzip, mit dem das System arbeitet, ist eigentlich nicht neu. Über Glasfasern im Stift wird Licht ausgestrahlt. Anhand der Zusammensetzung des zurückgestrahlten Lichtes können Experten die Sauerstoffsättigung des Blutes im Gewebe berechnen. Ganz ähnlich funktioniert das derzeit bereits von Ärzten angewandte Verfahren – die Pulsoximetrie. Mit einem Clip werden Körperteile durchleuchtet. Mittels der charakteristischen Schwächung der Lichtstärke kann die Zusammensetzung des Blutes bestimmt werden. Das Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass nur Körperteile für die Untersuchung in Frage kommen, die auch zuverlässig durchleuchtet werden können, wie Ohrläppchen, Finger oder Lippe.

Bei vielen Patienten muss deshalb nach wie vor zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes Blut abgenommen werden. Zudem versagt die Pulsoximetrie oft bei unter Schock stehenden oder unterkühlten Patienten.

Das neue Blutanalysesystem bietet den Vorteil, dass es überall am Körper anwendbar ist. Außerdem ist es erschütterungsunempfindlich und batteriebetrieben mobil einsetzbar. In die Tiefen des Muskels oder Gewebes kann das neue Gerät zwar auch nicht eindringen, „aber was in den oberen Gewebeschichten passiert, spiegelt vermutlich wider, was tiefer passiert“, erläutert Dipl.-Ing. Oliver Buse vom Institut für Mess- und Regelungstechnik.

Somit könnte Ärzten bei der Behandlung von Patienten mit arteriellen Verschlusskrankheiten ein zusätzliches Diagnosesystem zur Verfügung stehen.

Das System sendet über eine leistungsstarke, weiße LED Licht durch das Gewebe. Das zurückgestrahlte Licht gelangt über eine Signalfaser mit einem Durchmesser von einem fünftel Millimeter zu einem Mikrospektrometer, wo das Licht in seine Spektralanteile zerlegt wird. Je nach Grad der Sauerstoffsättigung des Blutes wird das Licht mehr oder weniger stark absorbiert, ein Teil der eingestrahlten Farben fehlt hinterher.

Prinzipiell ist es mit dem Gerät auch möglich, andere Bestandteile des Blutes analysieren zu können, zum Beispiel den Farbstoff Bilirubin. Eine erhöhte Bilirubin-Konzentration weist auf eine Gelbsucht hin, die zum Beispiel bei Neugeborenen auftreten kann. Momentan arbeiten die Wissenschaftler an einer weiteren Verkleinerung des Gerätes, wie Oliver Buse ankündigt: „Es ist noch eine Zukunftsvision, aber irgendwann könnten zum Beispiel Leistungssportler das Gerät nutzen, um ihren Blutsauerstoffgehalt während des Trainings zu bestimmen.“

Das Institut für Mess- und Regelungstechnik (IMR), das das Gerät entwickelt hat, ist Teil des Produktionstechnischen Zentrums (PZH) in Garbsen. Alle produktionstechnischen Institute der Fakultät für Maschinenbau der Leibniz Universität haben sich 2004 hier mit ihren gesamten Einrichtungen zusammengeschlossen. Neu ist die Bündelung von Wissenschaft und Industrie unter einem Dach. Wissenschaftler und Techniker arbeiten unmittelbar mit Partnern aus der Industrie zusammen, die sich unter anderem als Unternehmen mit im Gebäude angesiedelt haben.

Hinweis an die Redaktion:
Für weitere Informationen steht Ihnen Dipl.-Ing. Oliver Buse vom Institut für Mess- und Regelungstechnik unter Telefon +49 511.762-4280 oder per E-Mail unter oliver.buse@imr.uni-hannover.de gern zur Verfügung.