Das Blut in den Gefäßen sehen – vom Ohr aus: Auf diesem Prinzip beruht ein optisches Blutdruckmessverfahren, welches am Forschungsinstitut für Mikrosensorik (CiS) entwickelt wird. Herzstück des Ansatzes ist ein mikrosystemtechnisch gefertigter Sensorkopf, der integriert in ein Formpassstück, ähnlich dem eines Hörgerätes, im äußeren Gehörgang liegt.

Dort misst der Sensor den zurückgestreuten Anteil des in das Gewebe eingestrahlten Lichtes. Für dieses etablierte Messverfahren, das als Auflicht-Photoplethysmographie (PPG) bezeichnet wird, kommt Licht im sichtbaren sowie dem nahen Infrarot zum Einsatz. Die gemessenen Signale werden in dem am CiS entwickelten Demonstrator über einen tragbaren, mit Kabel verbundenen Datenrekorder aufgezeichnet, der eine kontinuierliche Messung über acht Stunden hinweg ermöglicht.

Aufgrund der Absorption des Blutes im gewählten Spektralbereich lassen die messbaren Signale Rückschlüsse auf Änderungen des Blutvolumens in den Gefäßen zu. Dadurch wiederum können die Pulsdruckwellen erfasst werden, die sich aus dem Wechsel von Zusammenziehen und Erschlaffen des Herzmuskels ergeben und entlang der Gefäßwände ausbreiten. Da sich die Form dieser Wellen auf dem Weg von der Hauptschlagader bis in die feinen Gefäße im Gehörgang verändert, kommt ein vom CiS patentierter Algorithmus zum Einsatz, der die ursprünglichen Pulswellen aus den Messdaten rekonstruiert. Anschließend können aus den derart behandelten Daten relative Blutdruckänderungen ermittelt werden. Für die Angabe absoluter Werte ist eine Ein-Punkt-Kalibrierung mittels einer Referenzmessung notwendig.

Vorteile durch Lage im Ohr
Durch seine Lage im äußeren Gehörgang profitiert der CiS-Sensor von einer guten Durchblutung des umgebenden Gewebes bei gleichzeitig reduziertem Einfluss von störendem Umgebungslicht, was zu verlässlichen Signalen führt. Das ist ein Vorteil gegenüber dem Einsatz der PPG an den Extremitäten, wo die Blutversorgung stark von der Umgebungstemperatur abhängen kann. Ein weiterer Vorteil ist die erhöhte Robustheit gegenüber Haltungswechsel und Bewegungen. Zudem lassen sich Sprechen und Kaubewegungen als wesentliche Störquellen durch eine angepasste Signalauswertung reduzieren. Da Arme und Beine frei bleiben und das Konzept ohne Manschette auskommt, wird der Träger zudem kaum in seinem Alltag beeinträchtigt.

Für Menschen mit hohem Blutdruck sind dies wichtige Pluspunkte. Zum Tragen kommen diese vor allem bei Langzeitmessungen bei Patienten mit hohem Blutdruck. Denn Veränderungen des Blutdrucks können beim Im-Ohr-System nach erfolgter Kalibrierung kontinuierlich erfasst werden.

Großer Nutzen für Menschen mit hohem Blutdruck
Der Im-Ohr-Sensor ist damit eine Alternative mit hohem Tragekomfort für die, oft als unangenehm empfundene, manschettenbasierte Langzeitüberwachung des Blutdrucks. Um in einem nächsten Schritt die Größe des Gesamtsystems noch weiter zu reduzieren und, wie bei Hörgeräten üblich, die Elektronik direkt an das Ohr zu bringen, arbeitet das CiS derzeitig mit Partnern aus der Industrie an der Weiterentwicklung des bisherigen Demonstrators.

Aktuell werden vorklinische Tests geplant und durchgeführt. Erste positive Ergebnisse liegen laut CiS vor. Begleitet werden die Tests von Unternehmen, die sich für eine Produktentwicklung interessieren.

Vorarbeiten zum Konzept wurden in Förderprojekten vom Bundesforschungsministerium und vom Bundeswirtschaftsministerium unterstützt.