Langzeitimplantat jetzt serienreif 03.01.2014, 11:57 Uhr

Sensor überwacht Hirndruck bei „Wasser im Kopf“

Wenn der Abfluss der Hirnflüssigkeit gestört ist, implantieren Ärzte ein System in den Kopf, das den Druck reguliert. Ein neues Langzeitimplantat hilft Patienten mit Hydrocephalus, den Hirndruck einfach zu messen und zu regulieren.

Mithilfe des implantierten Überwachungssensors können Mediziner den Hirndruck messen. Das Handlesegerät misst über den Sensor die Temperatur und den Druck in der Hirnflüssigkeit. Aufwändige und teure Computertomographien, die bisher für die Diagnose nötig waren, entfallen mit dem neuen Sensor.

Mithilfe des implantierten Überwachungssensors können Mediziner den Hirndruck messen. Das Handlesegerät misst über den Sensor die Temperatur und den Druck in der Hirnflüssigkeit. Aufwändige und teure Computertomographien, die bisher für die Diagnose nötig waren, entfallen mit dem neuen Sensor.

Foto: Patrick J. Lynch/Fraunhofer IMS)

Unser menschliches Gehirn ist in einer Flüssigkeit gelagert, die ständig neu produziert und ausgetauscht wird. Diese Hirn-Rückenmarksflüssigkeit, der sogenannte Liquor, zirkuliert vom Gehirn über das Rückenmark ins Blut und erneuert sich ungefähr alle acht Stunden. Ein Erwachsener produziert rund 20 Milliliter des Gehirnkammerwassers pro Stunde. Ist diese Zirkulation der Hirnflüssigkeit gestört, lautet die Diagnose Hydrocephalus, wörtlich „Wasser im Kopf“. Das Gehirn produziert dann entweder zu viel Flüssigkeit, oder diese kann nicht ordentlich abtransportiert werden. Die Flüssigkeitsräume, Ventrikel genannt, erweitern sich und der Druck im Gehirn steigt.

Über ein implantiertes Ventil wird der Hirndruck reguliert

Die Folgen sind für jeden Patienten unterschiedlich und reichen von geringer Beeinträchtigung bis zu schweren neurologischen Ausfällen. Der Hydrocephalus kann vorgeburtlich entstehen, aber auch in jedem Lebensalter, etwa durch Infektionen, Unfälle oder Tumore. Um den Druck im Gehirn auf das normale Maß zu bringen, setzen die Ärzte bei den Betroffenen einen Shunt ein. Dieses Schlauch-Ventil-System aus Kunststoff leitet den überschüssigen Liquor ab, beispielsweise in den Bauchraum. Herzstück dieses Shunt-Systems ist ein Ventil. Steigt der Druck über einen Schwellenwert, öffnet das Ventil, sinkt er wieder darunter, schließt es.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
RHEINMETALL AG-Firmenlogo
Verstärkung für unsere technischen Projekte im Bereich Engineering und IT (m/w/d) RHEINMETALL AG
deutschlandweit Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Teamleitung Versorgungstechnik (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)-Firmenlogo
Bauingenieur/in (m/w/d) als Fachbereichsleitung Tiefbau Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)
Wetter (Ruhr) Zum Job 
Wolf GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) für Heizsysteme Systemkomponenten Wolf GmbH
Mainburg Zum Job 
PNE AG-Firmenlogo
Projektmanager Power-to-X Projekte (m/w/d) PNE AG
Hamburg Zum Job 
GASCADE Gastransport GmbH-Firmenlogo
Pipelineingenieur (m/w/d) Schwerpunkt Inspektionen GASCADE Gastransport GmbH
XTENDED ENGINEERING GMBH-Firmenlogo
E/E System Integration Engineer (f/m/d) XTENDED ENGINEERING GMBH
München, Stuttgart, Nürnberg, Augsburg Zum Job 
GASCADE Gastransport GmbH-Firmenlogo
Schweißfachingenieur / Bauleiter (m/w/d) Schwerpunkt Offshore-Pipelinebau GASCADE Gastransport GmbH
landesweit Zum Job 
Säurefliesner-Vereinigung e.V.-Firmenlogo
Prüf-/Bauingenieur (m/w/d) mit baustoffkundlichem Interesse Säurefliesner-Vereinigung e.V.
Burgwedel Zum Job 
XTENDED ENGINEERING GMBH-Firmenlogo
Embedded Software/Systems Engineer (f/m/d) XTENDED ENGINEERING GMBH
München, Stuttgart, Nürnberg, Augsburg Zum Job 
XTENDED ENGINEERING GMBH-Firmenlogo
Teamleitung / Projektleitung / Modulleitung (w/m/d) XTENDED ENGINEERING GMBH
Nürnberg, Augsburg, Stuttgart, München Zum Job 
LVR-Klinikum Düsseldorf-Firmenlogo
Meisterin / Meister (m/w/d) Elektrotechnik LVR-Klinikum Düsseldorf
Düsseldorf Zum Job 
ONTRAS Gastransport GmbH-Firmenlogo
Fachverantwortlicher CO2 - Transport (m/w/d) ONTRAS Gastransport GmbH
Leipzig Zum Job 
Landesbaudirektion Bayern-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d), staatlich geprüfter Techniker (w/m/d) im Bereich Schießanlagen Landesbaudirektion Bayern
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.-Firmenlogo
Ingenieur/in Luft- und Raumfahrttechnik oder Naturwissenschaftler/in o. ä. (w/m/d) Konzept- und Technologieentwicklung für resiliente Weltraum-Systeme und Responsive Space Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.
Faßberg Zum Job 
Eidgenössisches Institut für Geistiges Eigentum-Firmenlogo
Ingenieur oder Naturwissenschaftler als Patentexperte (w/m/d) Eidgenössisches Institut für Geistiges Eigentum
Bern (Schweiz) Zum Job 
Eidgenössisches Institut für Geistiges Eigentum-Firmenlogo
Patentexperte Fachrichtung Computerwissenschaften oder Nachrichtentechnik (w/m/d) Eidgenössisches Institut für Geistiges Eigentum
Bern (Schweiz) Zum Job 
Advanced Nuclear Fuels GmbH-Firmenlogo
Verfahrensingenieur (m/w/d) Komponentenfertigung Advanced Nuclear Fuels GmbH
Karlstein Zum Job 
Stadtwerke Aalen GmbH-Firmenlogo
Abschlussarbeit - Bachelor Stadtwerke Aalen GmbH
Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP)-Firmenlogo
Ingenieur*in (m⁠/⁠w⁠/⁠d) Verfahrenstechnik für innovative Wasserstofftechnologien Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP)
Rostock, Greifswald Zum Job 

In seltenen Fällen kann es allerdings zu einer Überdrainage kommen. Dabei sinkt der Hirndruck zu stark, die Hirnkammern werden quasi ausgepresst. Bislang können Ärzte eine solche Überdrainage nur über aufwändige und teure Computer- oder Magnetresonanztomographien nachweisen. Ein neuer Sensor, den die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg gemeinsam mit der Christoph Miethke GmbH und der Aesculap AG entwickelt haben, reduziert den Diagnoseaufwand erheblich. Wird der Sensor mit dem Shunt-System ins Gehirn des Patienten implantiert, können die Ärzte den Hirndruck mit einem Handlesegerät auslesen – in wenigen Sekunden, jederzeit und ohne aufwändige Untersuchung.

Der Sensor misst Temperatur und Druck und sendet die Daten zum Lesegerät

Klagt der Patient über Beschwerden, braucht der Arzt lediglich das Handlesegerät von außen an den Kopf des Patienten zu halten. Das Gerät sendet magnetische Funkwellen und versorgt den Sensor im Shunt darüber mit Energie – das Implantat wird „aufgeweckt“, misst Temperatur und Druck in der Hirnflüssigkeit und sendet diese Daten zurück zum Handlesegerät. Ist der Druck außerhalb des gewünschten Bereichs, kann der Arzt das Ventil des Shunt-Systems von außen entsprechend einstellen und es individuell an den Patienten anpassen. „Der Sensor ist ein aktives Implantat, das auch Messfunktionen übernimmt“, sagt Michael Görtz, Leiter der Drucksensorik am IMS.

Damit der Körper das Implantat nicht abstößt, verkapselten die Wissenschaftler es vollständig in eine sehr dünne Metallhülle. „Wir können es trotzdem von außen mit Energie versorgen, den Hirndruck durch das Gehäuse messen und die aufgenommenen Daten durch das Metall zum Lesegerät nach außen funken“, sagt Görtz. Auch das Handlesegerät haben die Forscher entwickelt, samt der Elektronik, über die es mit dem Sensor kommunizieren kann.

Der Sensor ist serienreif, mit der Markteinführung des Systems hat das Unternehmen Miethke, das seit über 20 Jahren neurochirurgische Implantate zur Therapie des Hydrocephalus entwickelt, bereits begonnen. In einigen Jahren, so hoffen die Forscher, könnte der Sensor dann nicht nur den Hirndruck erfassen und damit eine Diagnose erstellen, sondern den Druck auch gleich selbstständig richtig einstellen und somit die Therapie übernehmen.

 

Ein Beitrag von:

  • Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck ist seit 2001 journalistisch unterwegs in Print- und Online-Medien. Neben Architektur, Kunst und Design hat sie sich vor allem das spannende Gebiet der Raumfahrt erschlossen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.