SCHOTT solutions Nr. 1/2009 > Faseroptik

Foto: MBR Optical Systems

Revolution in der Medizintechnik


Dank eines neuartigen Messverfahrens können Blutwerte in Zukunft nichtinvasiv gewonnen werden. Mit dabei: hochpräzise Glasfaser-Lichtleiter von SCHOTT.


Christoph Hadnagy

Es klingt wie eine Szene aus einem Science-Fiction-Film: Bei einem Unfallopfer hält ein Sanitäter kurz einen Sensor an den Arm des Verletzten. Nur Sekunden später erhält er auf einem Display eine Analyse der wichtigsten Blutwerte – präzise, schmerzfrei, ohne Blutentnahme. Sofort werden die Werte an die Klinik weitergegeben, wo bereits die benötigten Maßnahmen eingeleitet werden. Diese scheinbare Zukunftsvision ist ganz real. Das Wuppertaler Unternehmen MBR Optical Systems hat in den vergangenen Jahren ein neuartiges Gerät entwickelt, das eine Revolution in der medizinischen Messtechnik darstellt. Auf der weltgrößten Medizinmesse „Medica“ in Düsseldorf wurde das „Haemospect“ genannte Instrument 2008 der Öffentlichkeit vorgestellt.Das Messprinzip ist genial einfach – und gleichzeitig hochkomplex. Es basiert auf der Analyse der Spektraleigenschaften von Blutbestandteilen. Dadurch können erstaunlich genaue Messungen des für die Sauerstoffmenge im Blut relevanten Hämoglobinwertes oder der Vasomotion, also der Eigenbewegung der Kapillargefäße zum Bluttransport, vorgenommen werden. Bereits seit Beginn der 1990er Jahre arbeiteten der Physiker und Mathematiker Holger Jungmann und der Mediziner Michael Schietzel an einer Lösung, um Blutmessungen mit Hilfe von Licht durchzuführen und damit sowohl die Gewinnung von Messwerten zu erleichtern als auch das Infektionsrisiko zu verringern.

Kernstücke des „Haemospect“ sind faseroptische Lichtleiter, die von SCHOTT Lighting and Imaging hergestellt werden. Über sie wird ein definiertes Spektrum weißen Lichtes über zwei Fasern in einen Sensorkopf geleitet und durch Auflegen auf die Haut in das darunterliegende Gewebe eingestrahlt. Das Licht wird von den verschiedenen Gewebe- und Blutbestandteilen zum einen absorbiert und zum anderen ähnlich einem definierten Fingerabdruck von jedem Stoff individuell reflektiert. Dieses Verfahren bezeichnet man als Reflektionsspektrometrie. Das durch die physikalischen Gegebenheiten reflektierte Licht gelangt über einen dritten Lichtleiter in ein Spektrometer und wird dort in seine Wellenlängen zerlegt. Die so entstandenen Daten werden anschließend durch einen von der MBR entwickelten Algorithmus bearbeitet und in Form von quantitativen Messwerten auf dem Display des Gerätes angezeigt.
Sensor aufsetzen, fertig! „Haemospect“ misst schmerzfrei Blutwerte direkt durch die Haut. Foto: SCHOTT/A. Sell
Die Anforderungen an die Glasfaserkomponenten sind komplex. „Bei medizinischen Anwendungen lautet das zentrale Stichwort Biokompatibilität“, erläutert Florence Buscke, Sales Manager in der Produktgruppe Medical bei SCHOTT Lighting and Imaging. Das bedeutet, dass alle verwendeten Materialien keine negativen Einflüsse auf Lebewesen haben dürfen. Im Bereich der Glasfasern selbst ist dies eine einfach zu lösende Aufgabe, im Gegensatz zu den weiter benötigten Werkstoffen. „Viele der üblichen Kunst- und Klebstoffe, mit denen wir die Lichtleiter zum Beispiel mit dem Sensorkopf verbinden, entsprechen diesen Anforderungen nicht oder passen ästhetisch nicht zum Gesamtprodukt. Deshalb mussten wir in kurzer Zeit Ersatz finden“, gibt Florence Buscke Einblick in die Herausforderungen im Entwicklungsprozess. Auch die Stabilität der Glasfaser-Lichtleiter stellt ein wesentliches Qualitätskriterium dar. Bereits geringste Abweichungen und Materialschäden machen eine korrekte Messung unmöglich. Deshalb wird besonders großer Wert auf Langlebigkeit und Zuverlässigkeit gelegt. Dennoch gelang es SCHOTT, innerhalb weniger Monate die passende Lösung zu entwickeln und herzustellen. Auch Dr. Holger Jungmann, einer der Entwickler der „Haemospect“-Handsonde und Gesellschafter der MBR Optical Systems, lobte die Zusammenarbeit: „Durch die Einbindung aller wesentlichen Bereiche – von der Konzeption über die Konstruktion bis zur Qualitätssicherung – verlief der Entwicklungsprozess besonders schnell und flexibel“, erklärt der Physiker. Die Möglichkeiten des Handmessgerätes sind weitreichend. Neben der Messung weiterer Blutwerte bei Erwachsenen steht vor allem die Entwicklung von speziellen Geräten zur leichten und schnellen Untersuchung von Neu- und Frühgeborenen sowie für die Pränataldiagnostik im Vordergrund. Weitere Anwendungen bestehen in der Behandlung von Verbrennungsopfern, der Überwachung von Bypass-Operationen oder bei Haut- und Gewebetransplantationen. <|