Wissenschaft inspiriert Science Fiction oder umgekehrt? Im Bereich der Medizintechnik hat die gute alte Star Trek-Serie Generationen von Forschern auf der ganzen Welt inspiriert. Vor kurzem wurden zwei Teams 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. Als Grundlage diente der medizinische "Tricorder" von "Star Trek".
In der Serie verwendete der Arzt einen Tricorder und seinen abnehmbaren Scanner, um schnell Patientendaten zu sammeln und sofort zu wissen, was mit ihm los war. Es könnte Organfunktionen testen und Krankheiten oder deren Ursachen bestimmen sowie Daten zu verschiedenen Formen des Lebens von Außerirdischen enthalten. Wie nah sind wir an der Erstellung eines solchen Geräts (vorausgesetzt, wir müssen keine Aliens damit analysieren)?
Das Hauptziel der beiden Preisträger ist es, mehrere Technologien in einem Gerät zu kombinieren. Sie haben noch keine vielseitige All-in-One-Maschine entwickelt, aber erhebliche Fortschritte erzielt.
Der Hauptgewinner, DxtER, der von der amerikanischen Firma Basil Leaf Technologies entwickelt wurde, ist eine iPad-App mit KI-Unterstützung. Es verwendet eine Reihe nicht-invasiver Sensoren, die am Körper angebracht werden können, um Daten zu Vitalfunktionen, Körperchemie und biologischen Funktionen zu erfassen. Eine ähnliche Technologie der taiwanesischen Dynamical Biomarkers Group verbindet sich ebenfalls mit einem Smartphone und mehreren drahtlosen Handheld-Testmodulen, mit denen Vitalfunktionen, Blut und Urin sowie Hautmanifestationen analysiert werden können.
Die Richter sagten, dass beide Geräte nahezu die Benchmarks für die genaue Diagnose von 13 Krankheiten erfüllten, darunter Anämie, Lungenerkrankung, Diabetes, Lungenentzündung und Harnwegsinfektion. Dies sind die erfolgreichsten Bemühungen, die wir bei der Verwendung eines praktischen, einheitlichen und tragbaren Diagnosesystems gesehen haben.
Ein Teil des Erfolgs ist auf die Entwicklung der verschiedenen Technologien zurückzuführen, aus denen solche All-in-One-Systeme bestehen, obwohl sie sicherlich noch einen langen Weg vor sich haben. Am fortschrittlichsten sind vielleicht mobile Geräte zur Überwachung der Vitalfunktionen. Beispielsweise kann das ViSi Mobile System alle Vitalfunktionen, einschließlich Blutdruck, Blutsauerstoff, Herzfrequenz und elektrische Aktivität sowie Hauttemperatur, aus der Ferne überwachen. Es verwendet Elektrokardiogrammsensoren (EKG), die an der Brust angebracht sind, einen Daumenmanschettendrucksensor, die beide an einem abnehmbaren Armband befestigt sind und alle Signale drahtlos mit der gleichen Genauigkeit wie herkömmliche Intensivgeräte an einen Desktop oder ein mobiles Gerät übertragen …
Alle verschiedenen Datensensoren eines solchen Systems müssen aussagekräftige Daten liefern - und dies erfordert spezielle Software. Die Software von Airstrip Technologies kann Informationen aus Hunderten verschiedener Arten von Patientenmonitoren und anderen Geräten extrahieren, einschließlich Krankenakten, Scanergebnissen und sogar Benachrichtigungssystemen, um in Echtzeit ein vollständiges Bild der Patientenänderungen zu zeichnen.
Die tragbare Bildgebungstechnologie ist ein weiteres wesentliches Element, um einen Patienten zu diagnostizieren und relevante Informationen bereitzustellen. Es gibt bereits Miniatur-USB-Ultraschallsonden, die direkt an ein Smartphone angeschlossen werden können, um sofortige Ultraschallbilder zu erzeugen. Mit der Qualität mobiler Kameras und Bildgebungsfunktionen werden diese Technologien erst in naher Zukunft besser. Sofortige Röntgen- oder maschinelle Lerndiagnosen von Hautproblemen werden sofort verfügbar sein.
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Daten und Diagnose
Bildgebung und Vitalfunktionen allein reichen für ein vollautomatisches Gerät nicht aus, das erkennen kann, was mit einem Patienten nicht stimmt. Die ausgereifteste Technologie, die wir in diesem Bereich haben, ist die Diabetesüberwachung. Tragbare Blutzuckermessgeräte, mit denen ein Blutstropfen auf Papier getestet werden kann, können bereits mit mobilen Apps verbunden werden, um den Schweregrad der Erkrankung zu bestimmen.
In der Zwischenzeit werden vollständig nicht-invasive Glukosemessmethoden entwickelt, bei denen kein Finger durchbohrt werden muss, um einen Blutstropfen zu erhalten. Dazu gehört die Analyse von Schweiß oder interstitieller Flüssigkeit, die sich einige Mikrometer unter der Hautoberfläche (über den Schmerznerven) befindet.
Mehrere innovative Unternehmen auf der ganzen Welt konzentrieren sich auf die Verwendung dieser Taschensysteme zur Diagnose anderer Krankheiten, einschließlich HIV, Tuberkulose, bakterieller Infektionen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Sie stützen sich auf eine wichtige Mikrofluidik-Technologie, die speziell entwickelte Mikrochips verwendet, um kleine Flüssigkeitsmengen zu manipulieren.
Allgemein bekannt als Lab-on-a-Chip, reduziert es ein komplettes klinisches Labortestsystem auf ein Gerät mit einem Durchmesser von wenigen Zentimetern. Sie können eine Probe entnehmen, für den Test vorbereiten (z. B. indem Sie Bakterien aus dem Blut isolieren) und feststellen, ob Keime vorhanden sind.
Während bei der Entwicklung von Partikeln und Tricorder-Teilen erhebliche Fortschritte erzielt wurden, bleibt noch viel zu tun, um alles in einem separaten tragbaren Gerät herzustellen. Es gibt noch viele Geräte zu miniaturisieren und einige Fortschritte bei Laptops zu erzielen, damit sie alle Informationen und Daten verarbeiten können, die für ein vollständiges Bild der Gesundheit eines Patienten erforderlich sind. Die Entwicklung tiefer gehender Diagnosefunktionen wie Lab-on-a-Chip- und tragbarer Bildgebungssysteme sowie weniger invasiver Testmethoden ist ebenfalls erforderlich. Wir haben noch keinen Tricorder, aber er kommt jeden Tag näher.
ILYA KHEL
