Hydrocephalus-Shunt-System

Realisierter und medizinisch zugelassener implantierbarer IMS-Drucksensor für den Einsatz im Shunt-System von Hydrocephalus-Patienten.

Implantierbares Hydrocephalus-Shunt-System zum Messen des intrakraniellen Drucks

Das Fraunhofer IMS ist aktiv in der erfolgreichen Entwicklung von theranostischen Implantaten. Dies wird am Beispiel eines implantierbaren Sensors zum Messen des Hirndrucks im Shunt-System von Hydrocephalus-Patienten vorgestellt.

Implantierbarer Sensor misst den Druck im Shunt-System von Hydrocephalus-Patienten

Schematische Darstellung des Implantationsortes innerhalb des Kopfes
© Fraunhofer IMS
Schematische Darstellung des Implantationsortes innerhalb des Kopfes
Telemetrischer Betrieb des Hydrocephalus-Shunt-Drucksensors durch ein Metallgehäuse
© Fraunhofer IMS
Telemetrischer Betrieb des Hydrocephalus-Shunt-Drucksensors durch ein Metallgehäuse
Abbildung des finalen Designs für das Drucksensorsystem zur Hydrocephalus-Shunt Überwachung
© Fraunhofer IMS
Abbildung des finalen Designs für das Drucksensorsystem zur Hydrocephalus-Shunt Überwachung

Harninkontinenz, ein schlurfender Gang und nachlassende Denkfähigkeit sind Anzeichen für eine Parkinson- oder Alzheimererkrankung. Ebenfalls möglich ist ein pathologischer Überdruck im Gehirn, der durch einen Hydrocephalus hervorgerufen wird. Bei dieser Diagnose produziert das Gehirn entweder zu viel Hirnflüssigkeit oder diese kann nicht ausreichend »abgebaut« werden. Die Folge: Der Druck steigt zu stark, wodurch das Gehirn Schaden nimmt. Abhilfe schafft ein Shunt-System, das Ärzte in das Gehirn des Patienten implantieren. Dort leitet es überschüssige Flüssigkeit beispielsweise in den Bauchraum ab. Herzstück dieses Shunt-Systems ist ein Ventil: Steigt der Druck über einen Schwellenwert, öffnet das Ventil, sinkt er wieder darunter, schließt es.

Bislang konnten Ärzte eine Funktionskontrolle des Ventils für die Hydrocephalus-Behandlung nur über aufwändige und teure Computer- oder Magnetresonanztomographien nachweisen. Anders mit einem neuartigen Sensor, welchen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg gemeinsam mit der Christoph Miethke GmbH und der Aesculap AG entwickelt haben. Wird der Sensor mit dem Shunt-System implantiert, können die Ärzte den »Hirndruck« mit einem Handlesegerät jederzeit und ohne aufwändige Untersuchung auslesen.

Klagt der Patient über Beschwerden, braucht der Arzt lediglich das Handlesegerät von außen an den Kopf des Hydrocephalus-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 gemessene Druck nicht im gewünschten Bereich, kann der Arzt das Ventil des Shunt-Systems von außen entsprechend einstellen und es individuell an den Patienten anpassen.

Auch das Handlesegerät zur telemetrischen Kommunikation mit dem Sensor haben die Forscher entwickelt, welches Messwerte des Drucksensors nutzerfreundlich auf einem Display anzeigt. Eine besondere Herausforderung hierbei stellt die hermetische Metallhülle dar, in welches das Implantat eingebettet ist: Dieser bildet ein Hindernis für die magnetischen Kommunikations-Funkwellen, ist aber für die Bioverträglichkeit des Implantats unabdingbar.

Das Sensorsystem ist serienreif und CE-zugelassen. Derzeit wird das aktive Implantat von Miethke und Aesculap vertrieben. Der Sensor legt die Basis für die Weiterentwicklung hin zu Theranostik – eine Wortschöpfung aus Therapie und Diagnostik. In einigen Jahren könnte der Sensor nicht nur den Hirndruck erfassen und dem Arzt bei der Diagnose behilflich sein, sondern auch den Druck über das Shunt-System selbstständig justieren und somit den behandelnden Arzt bei der individuellen Therapie des Patienten aktiv unterstützen.

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