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Für das 2017 gegründete Hamburger MedTech Start-up northh medical beginnt die Früherkennung von angeborenen Herzfehlern bereits im Mutterleib. „Insbesondere in den letzten Schwangerschaftswochen stößt die Herzbildgebung bei einer normalen Ultraschalluntersuchung an ihre Grenzen“, sagt Dr. Christian Ruprecht, einer der Gründer. Aus diesem Grund haben es sich die Norddeutschen zur Aufgabe gemacht, die Herzbildgebung via Kernspintomographie (MRT) zu verbessern.
Das MRT-Verfahren eignet sich im Grunde hervorragend zur Darstellung von Organen. Doch wer schon einmal selbst in der MRT-Röhre lag, wird sich an die Anweisung des Radiologen erinnern: „Während der 10-minütigen Untersuchung auf keinen Fall bewegen!“
Tatsächlich ist die Bildgebung via MRT sehr langsam, sodass jede Bewegung die Qualität des erzeugten Bildes beeinträchtigt. Weil ein pochendes Herz jedoch per definitionem permanent in Bewegung ist, erweist sich dessen Darstellung im MRT bis dato als schwierig.
Das Produkt: Smart Sync – Herzbildgebung via MRT
Genau hier setzt northh medical mit seiner Entwicklung smart sync an. „Smart sync synchronisiert den Herzschlag des Fötus mit dem MRT. Das ermöglicht eine Darstellung des Herzens in deutlich besserer Qualität als bisher“, sagt Christian Ruprecht. Dies ermöglicht erstmalig eine diagnostische Bildqualität mit dem MRT mit dem angeborene Herzfehler diagnostiziert werden könnten.
Und so funktioniert‘s: Im ersten Schritt ermittelt das Gerät mithilfe einer Ultraschallsonde die Herzfrequenz des Fötus. Der Schallkopf ist über ein Kabel mit der „Sensor Box“ verbunden, die die Signale aufnimmt, verarbeitet und via Funk an die „Connector Box“ übermittelt. Die „Connector Box“ bildet schlussendlich die Schnittstelle zum MRT-Gerät. Über sie werden die Informationen zur Herzfrequenz ins Bildgebungsverfahren eingespeist.
„So entstehen Aufnahmen des Herzens in höchster Qualität und ohne Artefakte. Für den behandelnden Arzt sind das wertvolle Zusatzinformationen für seine Diagnose“, erklärt Christian Ruprecht. Dank der verbesserten Früherkennung können Ärzte schließlich dafür sorgen, dass die Geburt in einer Klinik erfolgt, in der das Kind entsprechend versorgt werden kann. Und natürlich ist es auch möglich, dass der Schweregrad einer Diagnose nach Ansicht der MRT-Bilder niedriger ist, als nach der normalen Ultraschalluntersuchung angenommen.
Die Herausforderung: Ein amagnetischer Lithium-Polymer Akku
In der Entwicklung von smart sync, gab es für die Norddeutschen einige Hürden zu überwinden. Insbesondere die Suche nach der richtigen Batterielösung gestaltete sich als schwierig. „Wir haben sehr lange gesucht, bis wir mit der Jauch Quartz GmbH schließlich den passenden Partner gefunden haben“, erinnert sich Ruprecht.
Dabei erscheinen die Anforderungen von northh auf den ersten Blick nicht allzu ausgefallen: ein leistungsfähiger Lithium-Polymer-Akku mit intelligenter Ladestandsanzeige und entsprechender Schutzelektronik. Der Clou zeigt sich erst bei genauerem Hinsehen: Für den Einsatz im MRT muss die Batterie zu 100% amagnetisch sein.
„Das MRT erzeugt ein starkes Magnetfeld. Jedes magnetische Objekt und sei es noch so klein, stört das Bildgebungsverfahren ganz erheblich“, sagt Ruprecht. „Eine amagnetische Batterie ist für unser Gerät deshalb ein absolutes Muss. Von allen kontaktierten Anbietern konnte uns nur Jauch Quartz ein für uns passendes Angebot machen.“
Doch welche Bestandteile einer Lithium-Polymer-Batterie sind überhaupt magnetisch? Auch hier lohnt es sich, genauer hinzusehen: „Das Gehäuse einer Lithium-Polymer-Batterie besteht aus tiefgezogener Aluminiumfolie und ist ebenso wenig magnetisch wie die Elektrodenmaterialien, die auf hauchdünne Aluminuim- bzw. Kupferfolie pastiert werden. Auch bei Kupfer handelt es sich um ein amagnetisches Metall“, sagt Dr. Jürgen Heydecke, der das Projekt auf Seiten von Jauch verantwortet.
Die Lösung: Batterie-Ableiter aus Kupfer
„Der Teufel steckt im Detail, genauer gesagt in den Ableitern. Diese sind häufig aus magnetischem Nickel gefertigt“, sagt Heydecke. In anderen Anwendungen ermöglicht das Nickel ein einfaches Auflöten der Schutzelektronik, für die Anforderungen von northh ist seine Verwendung jedoch ein absolutes K.O.-Kriterium.
„Wir hatten das Glück, dass wir vor einigen Jahren bereits einen Kunden mit ganz ähnlichen Anforderungen hatten. Als die Anfrage von northh kam, wussten wir also, was zu tun ist“, erinnert sich Heydecke. Konkret ersetzte Jauch die Nickel-Ableiter durch solche aus Kupfer. „Das hört sich vielleicht erstmal simpel an, erfordert in der Produktion aber einiges an Fingerspitzengefühl. Denn das Schweißen von Kupferableitern auf Aluminiumfolie ist ein schwieriger Prozess“, so Heydecke.
Zusätzlich zu den Ableitern müssen auch die Verbindungen zwischen den Zellen des Akkupacks sowie sämtliche Widerstände und MOSFETs der Schutzelektronik komplett amagnetisch sein. Am Ende dieser anspruchsvollen Entwicklung steht ein Akku mit zwei seriell verschalteten Lithium Polymer Zellen (4,1mm x 61mm x 132mm) mit einer Spannung von 7,4 Volt und einer Kapazität von 4.200 mAh. Neben der Entwicklung kümmerte sich Jauch außerdem um die notwendige IEC-Zertifizierung der Batterie.
Weltweit im Einsatz
Prototypen von smart sync sind mittlerweile weltweit im Einsatz. Die Universitätskliniken in Lund, Boston, Wien, Göttingen und Gießen nutzen das Gerät ebenso wie das Medical Center in Tel Aviv. Daneben arbeitet northh daran, dass smart sync-Verfahren auch auf Erwachsene auszudehnen. „Die Anwendung von smart sync für die Herzbildgebung via MRT könnte das bisher übliche etablierte EKG-Verfahren ergänzen, schließlich treten auch hier immer wieder Störungen und Ungenauigkeiten auf“, sagt Ruprecht.
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