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Medizinische Bildverarbeitung: Ultraschall-Untersuchung mit dem Smartphone

Noch sind tragbare Ultraschallgeräte Nischenprodukte. Einige Notärzte experimentieren zwar mit ihnen, aber durchgesetzt haben sie sich noch nicht. Ein Start-up aus New York will das ändern und hat ein Gerät entwickelt, das problemlos in die Kitteltasche passt.

Rasierer trifft Handy, aber nur auf den ersten Blick. Bildquelle: © Butterfly Network

Rasierer trifft Handy, aber nur auf den ersten Blick.

Jonathan Rothberg hat Großes vor. Mit dem Butterfly iQ will er nicht nur die Medizintechnik verändern, sondern Ultraschallgeräte zu einem Konsumprodukt machen, »das so allgegenwärtig wie ein Haushaltsthermometer ist«. Sein Mittel zum Erfolg: Geringe Kosten und künstliche Intelligenz. »Mit der Mischung aus Erschwinglichkeit, diagnostischer Vielseitigkeit und unterstützender Intelligenz hat Butterfly das Potenzial, die menschliche Gesundheit stärker zu beeinflussen als jedes andere diagnostische Gerät seit dem Stethoskop«, so der Unternehmer.

Leicht könnte man den Butterfly iQ mit einem elektrischen Rasierer verwechseln. Das liegt aber weniger an der Technik, sondern mehr an der Form. Denn das Gerät wurde nicht für die Männerpflege entwickelt, sondern für die Medizin. Die Analyseeinheit besteht aus einer Ultraschallsonde, die mit einem Smartphone verbunden werden kann. Der Butterfly iQ soll Schallwellen in den Körper emittieren, die daraus resultierenden Echos wieder einfangen und dem Anwender so einen Einblick in das Innere des Patienten verschaffen. Die Bildausgabe erfolgt über das iPhone. Mit knapp 2.000 US-Dollar ist der Butterfly iQ deutlich günstiger als konventionelle Geräte.

Ultraschall-on-a-Chip

In herkömmlichen Geräten erzeugen teure piezoelektrische Kristalle die nötigen Ultraschallwellen. Rothberg verzichtet bei seiner Entwicklung drauf und lässt die Wellen von knapp 9.000 Mikrotrommlen, die auf einem Halbleiterchip befestig sind, erzeugen.  »Die können wir mit 1 MHz brummen lassen, wenn wir tief gehen wollen, oder mit 5 MHz, wenn wir oberflächlich bleiben.

Sowohl bei der Erfassung als auch bei der Analyse der Bilder setzt das Team rund um Rothberg auf künstliche Intelligenz. Die soll auch der bisher einzigen Schwachstelle – die geringe Bildauflösung – entgegenwirken. Dazu trainierten die Butterfly-Ingenieure die Software mit Datensätzen von Ultraschallbildern und lehrten sie, zwischen einem guten und einem schlechten Bild für Körperteile wie dem Herz zu unterscheiden. Bringt der Benutzer die Sonde für eine Herzuntersuchung an die Brust des Patienten, hilft ihm das Handydisplay dabei, den richtigen Platz zu finden.

Messung direkt vor Ort

Bis das Ultraschallgerät in die Haushalte dieser Welt eingezogen ist, wird es aber noch etwas dauern. Zunächst sollen vor allem Mediziner von Rothbergs Entwicklung profitieren. Der Vorteil: Für die Messung muss der Patient nicht mehr transportiert werden. Stattdessen können Ärzte das Ultraschallgerät aus der Kitteltasche ziehen und die Untersuchung direkt am Bett oder an einer Unfallstelle durchführen.

Ob die hochgesteckten Ziele erreicht werden, muss der Praxistest zeigen. Noch hat die FDA den Vertrieb für den Heimgebrauch nicht zugelassen. Allerdings für 13 klinische Anwendungen: darunter Herzscans, fetale und geburtshilfliche Untersuchungen sowie Muskel-Skelett-Kontrollen – die bisher größte FDA-Freigabe für einen einzelnen Ultraschallwandler.