Mittelohrentzündungen werden oftmals mit Antibiotika behandelt, insbesondere wenn Babys und Kleinkinder betroffen sind. Gegenwärtige Medizingeräte zur Diagnose der Krankheit sind Jahrzehnte alt, daher sind die Befunde subjektiv und ineffektiv. Die diagnostischen Fehlerraten betragen im Durchschnitt 50 %, insbesondere bei der Unterscheidung zwischen bakteriellen und viralen Infektionen. Viele Kinder bekommen daher unnötigerweise Antibiotika verschrieben, was langfristig zu dem weltweit wachsenden Problem der Antibiotikaresistenz beiträgt.
Mit Ultraschall im Otoskop den Bereich hinter dem Trommelfell analysieren
Ein neuartiger Ultraschallwandler des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS kann dieses Dilemma beheben: Die luftgekoppelte Ultraschalltechnologie ermöglicht eine präzise Diagnose von Mittelohrinfektionen, auch Otitis media genannt. Das amerikanische Unternehmen Otonexus Medical Technologies nutzt die Technologie bereits in klinischen Studien, Kinderärzte und weitere praktizierende Mediziner werden diese zur Untersuchung des äußeren Gehörgangs verwenden können.
Mit dem von Otonexus entwickelten Otoskop lässt sich der Bereich hinter dem Trommelfell in Sekunden analysieren. So lässt sich feststellen, ob das Mittelohr Luft oder Flüssigkeit enthält. Diese kann charakterisiert werden – Kinderärzte sind infolgedessen in der Lage, zwischen verschiedenen Erkrankungsstadien zu unterscheiden, wodurch eine zielgerichtete Behandlung ermöglicht wird.
Echosignal informiert über Entzündungsgrade
Der in das Otoskop integrierte Ultraschallwandler sendet Ultraschallimpulse aus und erfasst das Echo, das vom Trommelfell reflektiert wird. Der Arzt bekommt daraufhin ein Messergebnis, das ihm Informationen über den Entzündungsgrad liefert. Das Wandlerdesign ist für den Betrieb an Luft optimiert: Zwei übereinander angeordnete Elektroden bilden einen elektrischen Kondensator, der Zwischenraum ist luftgefüllt. „Eine der beiden Elektroden ist flexibel. Diese nutzen wir als schwingendes Element, um die Ultraschallwellen zu senden. Das Echo trifft wiederum auf die flexible Membran, deren angeregte Vibration in detektierbare elektrische Signale umgewandelt wird“, erläutert Dr. Sandro Koch, Physiker am Fraunhofer IPMS in Dresden. Eine eigens entwickelte Software des Industriepartners wertet das Echosignal aus. Erste klinische Studien stützen die Auswertung. Der Arzt kann auf Basis der Datenlage entscheiden, ob eine Mittelohrentzündung vorliegt.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten für den Ultraschallwandler
Das Otoskop liegt derzeit als Prototyp vor. Die Markteinführung soll in den nächsten Jahren erfolgen. Dabei beschränken sich die Anwendungsmöglichkeiten des Ultraschallwandlers nicht auf die Medizintechnik. Er lässt sich beispielsweise zur Gestensteuerung in Smartphones oder Tablets verbauen oder zur Steuerung von Infotainmentsystemen im Fahrzeuginnenraum nutzen. In der Robotik kann er etwa zur Abstandsmessung eingesetzt werden.
Kontakt zum Institut:
Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS
Maria-Reiche-Straße 2
D-01109 Dresden
