Wie Nah Sind Wir Einem Echten Medizinischen Tricorder Im Star Trek-Stil?

Informationen und Bilder zu Vitalfunktionen reichen für ein vollautomatisches Gerät nicht aus, mit dem Sie feststellen können, was mit einem Patienten tatsächlich nicht stimmt.

Der folgende Aufsatz wurde mit Genehmigung von The Conversation, einer Online-Publikation mit den neuesten Forschungsergebnissen, abgedruckt.

Inspiriert die Wissenschaft die Fiktion oder funktioniert sie umgekehrt? In der Medizintechnik hat die langjährige Fernseh- und Filmreihe Star Trek Forscher weltweit zunehmend inspiriert. Zwei Teams wurden kürzlich mit dem Qualcomm Tricorder X-Preis für die Entwicklung von Handgeräten ausgezeichnet, mit denen eine Reihe von Krankheiten diagnostiziert und die Vitalfunktionen eines Patienten ohne invasive Tests überprüft werden können - inspiriert vom medizinischen Tricorder-Gerät von Star Trek.

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In der Show verwendete ein Arzt den Tricorder und seinen abnehmbaren Scanner, um schnell Daten über einen Patienten zu sammeln und sofort herauszufinden, was mit ihnen nicht stimmte. Es könnte Organfunktionen überprüfen und Krankheiten und ihre Ursachen erkennen sowie Daten zu einer Reihe von außerirdischen Lebensformen enthalten. Aber wie nah sind wir wirklich an der Verwendung solcher Geräte (vorausgesetzt, wir brauchen sie nicht, um Aliens zu diagnostizieren)?

Das Hauptziel der beiden Preisträger ist die Integration mehrerer Technologien in ein Gerät. Sie haben noch kein All-in-One-Handheld-Gerät entwickelt, aber beide sind wichtige Fortschritte.

Der Hauptgewinner, bekannt als DxtER und erstellt von der US-Firma Basil Leaf Technologies, ist eine iPad-App mit künstlicher Intelligenz. Es verwendet eine Reihe nicht-invasiver Sensoren, die am Körper angebracht werden können, um Daten über Vitalfunktionen, Körperchemie und biologische Funktionen zu sammeln. Die Zweitplatzierte Technologie der taiwanesischen Dynamical Biomarkers Group verbindet ein Smartphone auf ähnliche Weise mit mehreren drahtlosen Handheld-Testmodulen, mit denen Vitalfunktionen, Blut und Urin sowie das Erscheinungsbild der Haut analysiert werden können.

Die Richter sagten, dass beide Geräte die Benchmarks für die genaue Diagnose von 13 Krankheiten, einschließlich Anämie, Lungenerkrankung, Diabetes, Lungenentzündung und Harnwegsinfektion, nahezu erfüllten. Dies sind die erfolgreichsten Bemühungen, die wir gesehen haben, um so viele Funktionen in ein einziges benutzerfreundliches, tragbares Diagnosesystem zu integrieren.

Ein Teil des Erfolgs ist auf die Entwicklung einer Vielzahl von Technologien zurückzuführen, aus denen solche All-in-One-Systeme bestehen, obwohl noch einiges zu tun ist. Am fortschrittlichsten sind wahrscheinlich mobile Geräte zur Überwachung der Vitalfunktionen. Beispielsweise kann das ViSi Mobile System alle wichtigen Vitalfunktionen wie Blutdruck, Blutsauerstoff, Herzfrequenz und elektrische Aktivität sowie Hauttemperatur fernüberwachen. Es verwendet Elektrokardiogrammsensoren (EKG), die an der Brust angebracht sind, und einen Drucksensor in Manschetten an Daumen und Arm, die beide an einer tragbaren Handgelenkseinheit angebracht sind, die alle Signale drahtlos an den Desktop oder das mobile Gerät mit der gleichen Genauigkeit wie auf der herkömmlichen Intensivstation überträgt Ausrüstung.

Alle verschiedenen Sensordaten eines solchen Systems müssen dann in aussagekräftige Messwerte umgewandelt werden - und das erfordert spezielle Software. Beispielsweise kann die Airstrip Technologies-Software Informationen von Hunderten verschiedener Arten und Marken von Patientenmonitoren und anderen Geräten sowie medizinische Aufzeichnungen, Scanergebnisse und sogar Messaging-Apps abrufen, um in Echtzeit ein vollständiges Bild des sich ändernden Zustands des Patienten anzuzeigen.

Tragbare Bildgebungstechnologien sind ein weiteres Element, das zur Beurteilung eines Patienten und zur Darstellung der relevanten Informationen benötigt wird. Beispielsweise gibt es bereits miniaturisierte USB-basierte Ultraschallsonden, die direkt mit einem Smartphone verbunden werden können, um sofortige Ultraschallbilder bereitzustellen. Da sich die Qualität mobiler Kameras und die Bildverarbeitungsfunktionen ständig verbessern, wird diese Technologie in naher Zukunft wahrscheinlich noch besser. Dies kann sofortige Röntgenaufnahmen oder die Diagnose von Hautanomalien mithilfe einer Mustererkennungssoftware bedeuten.

Daten und Diagnose

Informationen und Bilder zu Vitalfunktionen reichen jedoch nicht für ein vollautomatisches Gerät aus, mit dem Sie feststellen können, was mit einem Patienten tatsächlich nicht stimmt. Die ausgereifteste Technologie, die wir in diesem Bereich haben, ist die Diabetesüberwachung. Tragbare Blutzuckermessgeräte für zu Hause, mit denen ein Blutstropfen auf einem Papier getestet werden kann, können bereits mit mobilen Apps verbunden werden, damit Diabetiker die Schwere ihres Zustands beurteilen können.

In der Zwischenzeit werden vollständig nicht-invasive Methoden zur Messung von Glukose entwickelt, bei denen keine Finger gestochen werden müssen, um einen Blutstropfen zu erhalten. Dazu gehört die Analyse von Schweiß oder der interstitiellen Flüssigkeit, die sich einige Mikrometer unter der Hautoberfläche befindet (über den schmerzverursachenden Nerven).

Eine Reihe innovativer Unternehmen auf der ganzen Welt konzentriert sich auf die Verwendung ähnlicher Handheld-Systeme zur Diagnose anderer Krankheiten, einschließlich HIV, Tuberkulose, bakterieller Infektionen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Diese basieren auf der Schlüsseltechnologie der Mikrofluidik, bei der speziell entwickelte Mikrochips zur Manipulation winziger Flüssigkeitsmengen verwendet werden.

Dies ist allgemein als Lab-on-a-Chip-Technologie bekannt und ermöglicht es Ihnen, ein komplettes klinisches Labortestsystem auf ein Gerät mit einem Durchmesser von wenigen Zentimetern zu reduzieren. Sie können eine Probe entnehmen, für den Test vorbereiten (z. B. durch Isolieren von Bakterien im Blut) und die vorhandene Mikrobe identifizieren und messen.

Obwohl bei der Entwicklung von Teilen eines Tricorders erhebliche Fortschritte erzielt wurden, gibt es noch viel zu tun, um sie zusammen in ein echtes Handheld-Paket zu packen. Verschiedene Geräte müssen miniaturisiert werden, und wir brauchen weitere Fortschritte bei tragbaren Computern, damit sie alle Informationen und Daten verarbeiten können, die für ein vollständiges Bild des Gesundheitszustands eines Patienten erforderlich sind. Wir müssen auch die gründlicheren Diagnosefunktionen wie Lab-on-Chip- und tragbare Bildgebungssysteme sowie weniger invasive Testmethoden weiterentwickeln. Wir haben vielleicht noch keinen Tricorder in der Hand, aber wir kommen definitiv näher.