Wearables in der Medizin Mikrowellen-Diagnostik erkennt Brustkrebs oder Thrombose

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Finnische Wissenschaftler arbeiten an einer neuen Generation von Wearables, die mit Mikrowellen Gesundheitsdaten erfassen. Die Anwendungen reichen von Brustkrebsdetektoren bis hin zu Helmen zur Überwachung von Strahlentherapien.

Ein Team um Mariella Särestöniemi erforscht an der Universität Oulu Ansätze für die drahtlose Gesundheitsüberwachung per Mikrowellentechnik. Dabei werden die unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften von Körpergeweben genutzt, um kostengünstige, tragbare Lösungen für die medizinische Diagnostik zu entwickeln.

Technische Grundlagen der Mikrowellen-Diagnostik

Das Grundprinzip basiert auf der Analyse von Mikrowellensignalen, die zwischen strategisch platzierten Antennen übertragen werden. „Ein durch Gehirn- oder Brustgewebe gesendetes Signal verhält sich unterschiedlich, wenn es auf verschiedene Gewebearten trifft“, erklärt Särestöniemi die Funktionsweise. Die Signallaufzeit beträgt dabei nur wenige Nanosekunden.

Die verwendeten Mikrowellensignale arbeiten mit niedriger Leistung und sind sowohl sicher als auch effektiv. Ein entscheidender Vorteil für Entwickler: Die benötigten Komponenten sind klein und kostengünstig, was die Integration in Wearable-Devices vereinfacht.

Anwendungsspektrum: Vom BH bis zum Therapie-Helm

Das Forschungsteam entwickelt verschiedene Gerätekonzepte: Der Brustkrebsdetektions-BH soll als Ergänzung zur Mammografie eine schnelle Voruntersuchung ermöglichen. Die Herausforderung besteht darin, Drüsen- und Tumorgewebe voneinander zu unterscheiden, da sich deren elektrische Eigenschaften nur geringfügig unterscheiden.

Mithilfe der Beinmanschetten zur Thromboseerkennung können Patienten nach Operationen selbstständig mehrmals täglich Messungen durchführen, um Blutgerinnsel frühzeitig zu erkennen. Mit dem Strahlentherapie-Überwachungshelm lassen sich außerdem die Behandlungsfortschritte bei Hirntumoren regelmäßig überprüfen. Antennen-Arrays um den Helm herum analysieren Mikrowellensignale und können bereits kleinste Veränderungen der Tumorgröße detektieren.

Entwicklungsherausforderungen und Testverfahren

Um verschiedene Körpertypen zu simulieren, verwenden die Forscher realistische Gewebemodelle aus biokompatiblen, lebensmittelbasierten Materialien. Diese umweltfreundlichen Phantome können nach den Messungen als Biomüll entsorgt werden. Bei Bedarf können sie schnell angepasst werden.

Besondere Aufmerksamkeit gilt der Anpassung an die verschiedenen Gewebetypen. So variiert beispielsweise das Verhältnis von Drüsen- zu Fettgewebe im Brustgewebe erheblich, was die Tumorerkennung beeinflusst.

Marktausblick und klinische Erprobung

Mikrowellenbasierte Anwendungen werden bereits in europäischen Krankenhäusern klinisch getestet. Bei erfolgreichem Verlauf könnten die Geräte innerhalb von zehn Jahren in Gesundheitszentren zum Einsatz kommen. „Die Mikrowellentechnologie gilt als sehr vielversprechend“, sagt Särestöniemi.

Diese Entwicklung ist Teil des Forschungsprogramms 6GESS und zielt darauf ab, Gesundheitstechnologien auch in kleineren Gesundheitszentren und sogar in Krankenwagen verfügbar zu machen. Das ist ein wichtiger Aspekt für die regionale Gesundheitsversorgung in Flächenländern wie Finnland. (heh)

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