Ärzte Zeitung online, 07.09.2019

Otitis media

Leichtere Diagnose mit Ultraschall

Wissenschaftler haben einen Ultraschallwandler entwickelt, der es ermöglichen soll, eine Otitis media schnell zu diagnostizieren. Dies könnte helfen, Antibiotika einzusparen.

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Der neuartige Ultraschallwandler lässt sich gut in ein Otoskop integrieren.

© Fraunhofer IPMS

DRESDEN. Mittelohrentzündungen schnell und zuverlässig erkennen – ein neuartiger Ultraschallwandler soll dies möglich machen.

Ein US-amerikanisches Unternehmen und das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS arbeiten an der Entwicklung und Anwendung dieser Technologie, wie die Fraunhofer Gesellschaft berichtet. Integriert in ein Otoskop hilft sie Ärzten bei der Entscheidung, ob die Gabe von Antibiotika wirklich notwendig ist.

Eine Otits media wird bekanntlich oft mit Antibiotika behandelt, insbesondere wenn Babys und Kleinkinder betroffen sind. Die diagnostischen Fehlerraten betragen mit den derzeitigen Methoden im Durchschnitt 50 Prozent, besonders bei der Unterscheidung zwischen bakteriellen und viralen Infektionen, heißt es in der Mitteilung der Fraunhofer Gesellschaft.

Viele Kinder bekommen daher unnötigerweise Antibiotika verschrieben, was langfristig zu dem weltweit wachsenden Problem der Antibiotikaresistenz beiträgt.

Präzise Diagnose

Ein neuartiger Ultraschallwandler des Fraunhofer IPMS kann dieses Dilemma beheben: Die luftgekoppelte Ultraschalltechnologie ermöglicht eine präzise Diagnose der Otitis media. Das amerikanische Unternehmen OtoNexus Medical Technologies nutzt die Technologie bereits in klinischen Studien.

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 – Ärzte sind infolgedessen in der Lage, zwischen verschiedenen Erkrankungsstadien zu unterscheiden, wodurch eine zielgerichtete Behandlung ermöglicht wird.

„Das klassische Otoskop ist ein optisches System, das seit Jahrzehnten nicht weiterentwickelt wurde. Mit unserem integrierten Ultraschallwandler, der zugleich Sender und Empfänger ist, erhält das Gerät eine erweiterte Funktionalität“, wird Dr. Sandro Koch, Forscher am Fraunhofer IPMS in Dresden, zitiert.

Der Wandler 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 der Physiker. Eine eigens entwickelte Software des Industriepartners OtoNexus Medical Technologies wertet das Echosignal aus. Erste klinische Studien stützen die Auswertung. Der Arzt kann auf Basis der Datenlage entscheiden, ob eine Otitis media vorliegt.

Kostengünstige Produktion

Der Ultraschallwandler, ein sogenannter CMUT (capacitive micromachined ultrasonic transducer), basiert auf speziellen, am Fraunhofer IPMS etablierten MEMS-Technologien (Micro-Electro-Mechanical Systems), die auf Siliziumwafern gefertigt werden. Er zeichnet sich durch einen geringen Stromverbrauch aus und lässt sich kostengünstig in Großserie produzieren.

Ein weiteres Plus: „Im Gegensatz zu herkömmlichen Piezo-Ultraschallwandlern kann unser MEMS-Wandler sehr klein gebaut werden. Die Miniaturisierung ist ein großer Vorteil gegenüber den Piezokeramiken. Der CMUT lässt sich dadurch besonders vorteilhaft in das Otoskop integrieren“, sagt Koch.

Das Otoskop inklusive CMUT liegt derzeit als Prototyp vor. Die Markteinführung soll in den nächsten Jahren erfolgen. (eb)

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