Ingenieure entwickeln tragbares Ultraschallpflaster zur kontinuierlichen Überwachung des Fötus.

Tragbare Ultraschalltechnologie zur Überwachung von Föten

Ingenieure der University of California San Diego haben ein weiches, tragbares Ultraschallpflaster entwickelt, das einen Fötus über Stunden kontinuierlich überwachen kann. Dabei funktioniert es zuverlässig, auch wenn sich der Fötus und die Nabelschnur während der Schwangerschaft ständig bewegen.

Vorteile der Technologie

Diese Technologie könnte Ärzten helfen, Komplikationen in Risikoschwangerschaften früher zu erkennen. In einem Fall während klinischer Tests entdeckte das Pflaster abnormal lange fetale Signale, was zu einem frühzeitigen Kaiserschnitt führte. Forscher sagen, dass dies möglicherweise das Leben des Babys gerettet hat. Außerdem könnte die Technologie den Zugang zur pränatalen Betreuung in ressourcenarmen Bereichen erweitern, wo ausgebildete Ultraschalltechniker und kontinuierliche Langzeitüberwachung oft begrenzt oder nicht verfügbar sind.

Die Arbeit wurde am 26. Mai in der Fachzeitschrift Nature Biotechnology veröffentlicht.

„Die tragbare Ultraschalltechnologie hat das Potenzial, eine kontinuierliche pränatale Überwachung zu ermöglichen und die Schwangerschaftsergebnisse in bisher nicht möglichen Weisen zu verbessern.“

Geonho (Tom) Park, Mit-Autor der Studie, Doktorand für Chemie- und Nanoingenieurwesen, UC San Diego Jacobs School of Engineering

Park leitete die Studie gemeinsam mit anderen Mit-Autoren der UC San Diego Jacobs School of Engineering, darunter Yizhou Bian, Hao Huang und Sai Zhou.

Funktionsweise des Ultraschallpflasters

Aktuell bieten die meisten pränatalen Ultraschalluntersuchungen nur kurze Momentaufnahmen der fetalen Gesundheit und erfordern ausgebildete Sonografen, um die Geräte zu bedienen. Das neue tragbare Ultraschallpflaster ist so konzipiert, dass es am Körper bleibt und in Echtzeit die Anatomie des Babys sowie den Blutfluss kontinuierlich verfolgt, ohne dass jemand die Ultraschallsonde manuell führen muss.

„Um Mütter und Babys über den Zeitraum, der notwendig ist, um Komplikationen wie Präeklampsie zu erfassen, umfassend zu überwachen, benötigen Sie ein System, das kontinuierlich und größtenteils selbstständig arbeiten kann“, sagte Bian. „Deshalb sind die Erfassungstiefe, die Funktionalitäten und die Autonomie dieser Ultraschalltechnologie entscheidend.“

Herausforderungen und Lösungen

Eine große Herausforderung bei der kontinuierlichen Überwachung von Föten ist, dass sowohl der Fötus als auch die Nabelschnur sich ständig bewegen. Um dieses Problem zu löse, entwickelten die Forscher autonome Tracking-Algorithmen, die automatisch die Nabelschnur identifizieren und ihr folgen. Dies ermöglicht es dem Gerät, konsistente Messungen aufrechtzuerhalten, selbst wenn sich die Mutter oder der Fötus bewegt.

„Durch die kontinuierliche Überwachung konnten wir dynamische Schwankungen im Blutfluss beobachten, die mit herkömmlichen Ultraschalluntersuchungen wahrscheinlich übersehen worden wären“, sagte Huang.

„Unser System erkannte sogar eine Abnormalität während eines unserer klinischen Besuche“, fügte Park hinzu. „Diese Schwangerschaft endete später mit einer Lieferung in der 29. Woche und zeigte, wie eine kontinuierliche Überwachung helfen könnte, Komplikationen viel früher zu identifizieren als wir es heute können.“

Dieses Projekt baut auf über einem Jahrzehnt Forschung an der UC San Diego im Labor des Professors für Chemie- und Nanoingenieurwesen, Sheng Xu, auf. Sein Team hat die Entwicklung tragbarer Ultraschalltechnologie für verschiedene Anwendungen im Gesundheitswesen geleitet, einschließlich der nicht-invasiven Überwachung des zentralen Blutdrucks sowie der mobilen Herzüberwachung und Bemühungen, alltägliche Gesten zuverlässig zur Steuerung von Robotern zu nutzen. Diese Forschung wurde im Aiiso Yufeng Li Family Department of Chemical and Nano Engineering an der UC San Diego Jacobs School of Engineering durchgeführt.

Klinische Studien und Zukunftspläne

Für diese neue Arbeit bewertete das Team das tragbare Ultraschallpflaster durch eine multizentrische klinische Studie, die am Jacobs Medical Center der UC San Diego Health und am John Radcliffe Hospital der Universität Oxford durchgeführt wurde. In Tests ergab das Pflaster Messungen, die eng mit denen von standardmäßigen Hand-Ultraschallgeräten übereinstimmten. Die Forscher sammelten auch kontinuierliche Überwachungsdaten über Stunden hinweg bei 62 Schwangerschaften, darunter gesunde Schwangerschaften sowie Schwangerschaften mit Schwangerchaftsdiabetes, Präeklampsie, Bluthochdruck und abnormalem fetalen Wachstum.

Als nächstes plant das Team, das Pflaster in ein kompaktes elektronisches System zu integrieren, das letztendlich eine drahtlose Nutzung des Pflasters ermöglichen könnte.

Am 1. November 2025 wechselte Xu seine primäre akademische Zugehörigkeit zur Stanford University, wo er Mitglied der Fakultät des Departments für Anästhesiologie, Perioperative und Schmerzmedizin ist, mit Ehrentiteln in der Elektrotechnik sowie in Materialwissenschaften und Ingenieurwesen.

Diese Arbeit wurde von Wellcome Leap (HER01430), den National Institutes of Health (1R01EB033464-01 und 1R01HL171652-01) sowie Accelerating Innovation to Market an der UC San Diego unterstützt.

Quellen: