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Grenzenlos flexibel: Mobiles Röntgen sorgt für sichere, schnelle und präzise Diagnostik ohne Umwege

Die eigene Wohnung gilt häufig als Unfallquelle Nummer eins. Ein falscher Schritt auf der Treppe, ein kurzes Ausrutschen auf nassen Fliesen im Badezimmer oder ein Stolpern über eine lose Teppichkante im Wohnbereich – schon ein kurzer Moment der Unachtsamkeit genügt, um direkt mit schmerzendem Fuß oder Arm in der Radiologie zu landen. Ein Röntgenbild sorgt dort für die nötige Gewissheit und bestätigt, ob es sich um eine harmlose Verstauchung oder eine komplizierte Fraktur handelt. Doch was in urbanen Ballungsgebieten mit kurzen Wegen der Norm entspricht, wird in strukturschwachen Landstrichen häufig zur Herausforderung. Denn in Zeiten des Ärztemangels und anhaltender Klinikschließungen verschlechtert sich die medizinische Versorgung im ländlichen Raum. Der Weg zu einem radiologisch gesicherten Befund und einer raschen medizinischen Behandlung wird damit schnell zur zeitlichen Zerreißprobe. Kompakte, smarte und portable Röntgensysteme, die niedergelassenen Medizinern oder Hausarztpraxen echten Mehrwert bieten und betroffenen Patienten lange Umwege und Wartezeiten ersparen, könnten diese Versorgungslücke schließen. Ihre technologische Basis beruht auf einer intelligenten Sensorik, die das Fraunhofer ENAS, das Klinikum Chemnitz und die Atomed X-Ray GmbH als Röntgenspezialist gemeinsam entwickeln. Integriert in kleine, leichte tragbare Röntgensysteme sollen mit ihrer Hilfe präzise radiologische Bilder äußerst patientenschonend und innerhalb kürzester Zeit zur Verfügung stehen.

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Nur kurz umgeknickt und schon macht sich ein unangenehmer Schmerz im Fuß bemerkbar. Klarheit, ob eine Fraktur oder eine Verstauchung vorliegt, schafft eine ärztliche Untersuchung. Aber gerade in ländlichen Regionen ohne radiologische Facharztpraxen kann eine schnelle medizinische Abklärung aufgrund längerer Anfahrtswege zu einem Versorgungszentrum oder Krankenhaus einige Zeit in Anspruch nehmen.
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Gebrochen, verstaucht oder unversehrt? Mit mobilen Röntgensystemen wird der radiologische Befund binnen weniger Minuten gestellt – schnell, modern und direkt beim Patienten.

Schnelle medizinische Hilfe und ein unmittelbarer Zugang zu einem Krankenhaus oder einem medizinischen Versorgungszentrum ist für viele Menschen im Notfall fast selbstverständlich. Doch in Zeiten von wirtschaftlichen Notlagen und Fachkräfteengpässen stehen einzelne Standorte deutschlandweit vor dem Aus.

»Das bedeutet für Patienten häufig deutlich längere Anfahrtswege. Besonders hart trifft dies vor allem Menschen in ländlichen Regionen, in denen die medizinische Versorgung ohnehin durch einen hohen Ärztemangel angespannt ist. Eine ambulante oder stationäre Behandlung ist für sie daher oft mit einem erhöhten Reiseaufwand verbunden«, erklärt Dr. Diana Maier, Wissenschaftlerin in der Abteilung »Health Systems« am Fraunhofer ENAS, die aktuelle Lage in Deutschland.

Vor allem für mobilitätseingeschränkte Menschen sei die Situation, so die Forscherin, gravierend. Eine zügige medizinische Abklärung im nächstgelegenen Gesundheitszentrum oder Krankenhaus, beispielsweise nach einem Sturz im Haushalt, werde durch lückenhafte Versorgungsstrukturen auf dem Land erschwert. 

Auf kurzem Weg: Radiologie, die zum Patienten kommt

»Ein mobiles und tragbares Röntgensystem, das Mediziner bei einem Hausbesuch jederzeit begleitet, könnte in solchen Fällen echte Unterstützungsarbeit leisten. Direkt im häuslichen Umfeld sorgt eine solche patientennahe Sofortdiagnostik dafür, eine unbedenkliche Verstauchung von einer komplexen Fraktur, die eine weitere Behandlung erforderlich macht, zu unterscheiden – ohne dass der Patient dafür unnötige Wege für einen gesicherten Befund auf sich nehmen muss.«

Voraussetzung für eine solche schnelle und sichere »Vor-Ort-Diagnostik« unmittelbar am Patientenbett ist eine hohe Bildqualität. Bisher am Markt verfügbare mobile, tragbare Röntgensysteme für »Point-of-Care«-Einsatzszenarien sind jedoch limitiert: Mechanische Instabilitäten der Systeme sorgen in Kombination mit Bewegungen des Patienten, die beispielsweise durch Atmen, Herzschlag oder Nervosität verursacht werden, häufig für Bewegungsunschärfen in der medizinischen Bildgebung, die sich als Bildfehler oder Ungenauigkeiten zeigen. »Das macht wiederholte Bildaufnahmen erforderlich, um ein präzises und aussagekräftiges Röntgenbild in hoher Qualität zu erhalten, was mit erneuten Strahlenbelastungen sowohl für den Patienten als auch für den Anwender verbunden ist«, so die Wissenschaftlerin.

 

Mobil, klein, leicht: Neues Technologieniveau für Röntgendiagnostik

Diese Limitierungen wollen die drei Partner in Zukunft gemeinsam überwinden. Indem sie ihr Know-how bündeln, soll eine kompakte und intelligente Sensorik entstehen, die deutlich kleinere und leichtere radiologische Systemlösungen für den mobilen Einsatz bei maximaler Bildqualität ermöglicht.

»Einzigartig macht unsere Sensorlösung für mobile, tragbare Röntgensysteme, dass Bewegungen durch Instabilitäten von Stativen oder durch handgehaltene Komponenten wie Röntgengeneratoren oder Bildempfänger automatisch detektiert werden. Eine Röntgenaufnahme wird erst dann ausgelöst, wenn der optimale Zeitpunkt mithilfe unserer integrierten Sensorik ermittelt wurde«, so Diana Maier.

Zu diesem Zweck entwickeln die Forschenden ein neuartiges smartes Sensormodul, dessen Herzstück sogenannte MEMS-Sensoren (mikroelektromechanische Systeme) bilden. Diese Beschleunigungssensoren werden heute in nahezu allen Smartphones und Tablets zur Bildstabilisierung eingesetzt. Sie registrieren selbst kleinste Bewegungen des Systems, wie beispielsweise Schwingungen oder andere Erschütterungen, sehr präzise und in Echtzeit. Die Fusion der Daten mehrerer im Röntgensystem verbauter Sensormodule und deren Auswertung sollen es anschließend ermöglichen, den idealen Aufnahmezeitpunkt zu bestimmen. Der Auslöser des Systems wird erst dann automatisch aktiviert, sobald alle Parameter für eine optimale radiologische Darstellung bestimmt wurden.

»Da Bewegungsartefakte im Röntgenbild auf diese Weise von der ersten Bildaufnahme an vermieden werden, und Patienten sowie Anwender keiner erneuten Strahlenbelastung durch eine Wiederholung der Röntgenaufnahme ausgesetzt werden, sinkt das Gesundheitsrisiko durch unnötige Röntgenstrahlung. Das macht die mobile Röntgendiagnostik deutlich schonender«, erklärt die Wissenschaftlerin.

 

Schnell und flexibel: Mobiler Einsatz ohne Grenzen und Umwege

Hochmobile, tragbare Röntgensysteme, die sich dank der integrierten Sensorik der Forschenden durch eine schnelle und einfache Handhabung auszeichnen, stellen jedoch nicht nur für infrastrukturschwache Regionen eine Alternative dar. Sie sind auch ein unverzichtbares Hilfsmittel für Pflegeeinrichtungen mit häufig immobilen und pflegebedürftigen Patienten. »Neben Verletzungen des Bewegungsapparates, wie durch Stürze verursachte Frakturen oder Verstauchungen, lassen sie sich beispielsweise auch für die schnelle Erstdiagnostik von Herz- und Lungenerkrankungen oder Krankheiten im Bauchraum einsetzen – und zwar ganz bequem im vertrauten Umfeld und ohne Aufregung oder Stress eines Krankentransportes«, so die Forscherin.

Als ständiger Begleiter könnten leicht tragbare Röntgenlösungen mit integrierter Sensorintelligenz aber auch Notfallmediziner an Unfallstellen unterstützen und sie in ihrer Handlungsfähigkeit stärken. »Wenn Rettungspersonal beispielsweise an einem Unglücksort eintrifft, muss dieses innerhalb von Bruchteilen von Minuten entscheiden, ob ein Patient aufgrund seiner schweren Verletzungen am Unglücksort bewegt werden darf und transportfähig ist. Vor allem bei schweren Verletzungen der inneren Organe oder der Wirbelsäule sind diese kritischen Entscheidungen für das Überleben des Betroffenen und die weiteren einzuleitenden Maßnahmen unabdingbar. Für genau diese Einschätzung des Rettungsteams könnten sofort verfügbare Röntgenbilder die notwendige Grundlage bilden. Unmittelbar am Einsatzort und binnen Sekunden liefern sie ein aussagekräftiges Röntgenbild, das die Diagnose des Fachpersonals stützt – ohne Verzögerung, schnell und zuverlässig«, erklärt Diana Maier.

Äußerst handliche Abmessungen und ein geringes Eigengewicht mobiler Röntgensysteme mit integrierter Sensorstabilisierung sollen es, so das Ziel der Forschenden, in Zukunft erlauben, diese auch in entlegene Gebiete und in unwägbarem Gelände unkompliziert zu transportieren. »Im Rucksackformat sind sie immer und überall dabei. Handlich, kompakt und jederzeit einsetzbar kommen sie so auf kürzestem Weg zum Patienten«, so die Wissenschaftlerin Diana Maier.

Großes Potential sehen die Forschenden für den Einsatz in schwer zugänglichen Regionen, in alpinem Gelände, in Krisengebieten, für mobile Krankenstationen im Katastrophenschutz oder in der humanitären Nothilfe. Neben der Humanmedizin kann von einer sensorgestützten mobilen Röntgentechnik entsprechend des »One Health«-Gedankens auch die Veterinärmedizin profitieren. Die Krankheitsdiagnostik mit unmittelbarer Therapieentscheidung kann dank sofortiger Bildstabilisierung direkt im Stall erfolgen, ohne Tiere unnötig für einen radiologischen Befund in Narkose versetzen oder über längere Strecken transportieren zu müssen.

 

Im Überblick: Sensorik-Forschung im Projekt »DORMO«

Die Forschungsarbeit an neuen smarten Sensormodulen für mobile, tragbare Röntgensysteme wird im zweijährigen Projekt »DORMO« (Dosisoptimierung durch sensorgesteuerte Röntgenstrahler für die mobile Radiologie) vom Fraunhofer ENAS, dem Klinikum Chemnitz und der Atomed X-Ray GmbH vorangebracht. Das Vorhaben wird kofinanziert von der Europäischen Union und mitfinanziert durch Steuermittel auf der Grundlage des vom Sächsischen Landtag beschlossenen Haushaltes.

Das Projekt knüpft direkt an die Unterzeichnung einer Absichtserklärung zur Kooperation (»Memorandum of Understanding«) zwischen dem Fraunhofer ENAS und dem Klinikum Chemnitz an und ist ein erster entscheidender Schritt, um die gemeinsame Vision einer engen und nachhaltigen Vernetzung zwischen Wissenschaft und Praxis Realität werden zu lassen. Es stellt die Weichen, um Forschung, Medizin und Medizintechnik stärker miteinander zu verzahnen und wissenschaftliche Erkenntnisse in technologische Innovationen zu überführen, die direkt beim Patienten ankommen.

Zusammen mit der Initiative »C:HUB Health Cluster Südwestsachsen« und dem Cluster »Gesundheitscampus Chemnitz«, deren Ziel es ist, Forschungsergebnisse schneller und gezielt in die Anwendung zu überführen, wird so ein weiterer wesentlicher Beitrag zur Stärkung der Regionen Südwestsachsen und Sachsen im Bereich Medizintechnik und Gesundheitsversorgung geleistet.

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