Unblutige Zuckermessung

Um ihren Glucosespiegel zu kontrollieren, müssen Diabetiker normalerweise mindestens drei Mal am Tag einen ihrer Finger anritzen und die so gewonnene Kapillarblutprobe in einem Messgerät überprüfen. Das ist ein mühsamer und auch recht schmerzhafter Prozess. Nicht selten kommt es zudem vor, dass der Betroffene den Test sofort wiederholen muss, weil das Gerät anzeigt, dass die erste Probe nicht genügend Blut enthielt.

Forscher an der Baylor University im texanischen Waco haben deshalb nun einen Daumensensor entwickelt, der den Blutzuckerspiegel mittels elektromagnetischer Wellen misst, ohne dass die Haut verletzt werden muss.

"Es gibt viele Patienten, die von der Überwachung ihres Zuckerspiegels absehen, weil die Messung für sie so schmerzhaft ist", sagt John Buse, Präsident der amerikanischen Diabetes-Gesellschaft. Er sehe deshalb durchaus ein großes Potenzial, mit einem solchen Gerät die Lebensqualität der Patienten zu verbessern. Randall Jean, Dozent für Elektro- und Computertechnik an der Baylor University, betont, dass der vorhandene Prototyp bereits die Genauigkeit herkömmlicher Messgeräte erreiche.

"Das System ist so genau, dass der Nutzer die Entscheidung darüber treffen kann, ob er Insulin spritzen muss oder nicht", sagt er. Genau das sei das Ziel des Projektes: "Es geht nicht darum, den Glucosespiegel auf ein Milliardstel genau zu bestimmen, sondern ein Instrument zu schaffen, das dem Nutzer erlaubt, festzustellen, ob er seinen Blutzucker mit externen Maßnahmen kontrollieren muss."

Die US-Gesundheitsaufsicht FDA hat bislang nur ein nichtinvasives Blutzuckermessgerät zugelassen: Den "GlucoWatch Biographer" vom kalifornischen Anbieter Cygnus. Es lag in Form einer Art Uhr vor, die elektrischen Strom nutzte, um kleine Mengen Körperflüssigkeit aus der Haut zu ziehen, ohne diese ganz durchstechen zu müssen. Ein Sensor analysierte diese dann auf ihren Zuckergehalt. Unproblematisch war das Gerät allerdings nicht: 50 Prozent der Nutzer klagten über Hautirritationen oder gar Wunden. Aus diesem Grund wurde der Biographer 2007 auch schnell wieder vom Markt genommen.

Jean betont, dass der Sensor, den er und seine Kollegen gerade entwickeln, "nun wirklich nichtinvasiv" arbeite und keinerlei Blut durch die Haut dringen müsse. Der Sensor selbst ist ein kleiner, spiralförmiger Mikrowellen-Schaltkreis, der elektromagnetische Wellen erzeugt. Platziert man seinen Daumen auf der Spirale, verändern die elektrischen Eigenschaften des Daumens die Art und Weise, wie Energie durch die Spirale fließt. Jean und sein Team messen diese Veränderungen dann. In ersten Tests konnten sie ein Muster feststellen, das mit unterschiedlichen Zuckerwerten korrespondierte.

"Die Energie verändert sich nicht spezifisch im Hinblick auf den reinen Glucosewert, sondern reagiert auf den Effekt, den Blut, Muskeln, Fett, Haut und Glucose zusammengenommen haben", sagt Jean. "Wir hoffen nun, dass dies stets auf einem Frequenzspektrum der Fall sein wird, das breit genug ist, um individuellen Komponenten des Signals eindeutige Signaturen zuzuordnen, so dass wir den Zuckerwert konkret extrahieren können."

Noch befindet sich der Sensor in einem frühen Entwicklungsstadium und Jean hat die Prototypen bislang erst an fünf Freiwilligen in 15 Einzelversuchen getestet. Dabei wurden jeweils zuvor Daumenabdrücke genommen und spezielle Kunststoffführungsstangen eingebaut, um sicherzustellen, dass die Versuchspersonen ihren Daumen stets in der exakt gleichen Position halten. Außerdem wurde ein Drucksensor installiert, der dem Nutzer mitteilt, wann er genau richtig andrückt, damit das Ableseergebnis stimmt. Bei jedem Versuch wurden insgesamt zehn Messwerte erfasst. Parallel dazu erfolgten klassische Glucosemessungen mit Blutproben. Die Forscher fütterten die Daten dann in ein Computerprogramm und suchten nach Mustern in den elektromagnetischen Daten, die mit den Glucosewerten aus den Blutproben übereinstimmten.

Obwohl die ersten Ergebnisse viel versprechend sind, ist noch unklar, wie sehr man sie verallgemeinern kann. "Wir überprüfen noch, ob unsere Kalibrierungsmethoden wirklich robust genug sind", meint Jean. "Mit anderen Worten: Die Daten sehen bei genau den Patienten gut aus, mit denen wir bereits viel gearbeitet haben. Das System muss aber auch dann funktionieren, wenn ein noch unbekannter Daumen daherkommt."

Zudem hatten die Versuchspersonen allesamt Glucosewerte im Normalbereich. Um die Genauigkeit des Sensors zu bestätigen, muss er auch an Menschen getestet werden, deren Werte stark fluktuieren. In den nächsten paar Monaten soll es deshalb einen Testlauf am Scott and White Hospital im texanischen Temple geben – mit Diabetikern, deren Werte "völlig unterschiedlich" sind.

"Wenn sich daraus ein Messgerät entwickeln ließe, wäre das sicher eine sehr interessante Sache, weil es nicht nur nichtinvasiv ist, sondern auch ständig neue Daten liefern kann", meint Howard Wolpert, Direktor eines der Forschungsprogramme am Joslin Diabetes Center in Boston. "Genau daran sind die Ärzte interessiert, weil man mit heutigen Geräten nur eingeschränkte Werte erfassen kann. Dabei können die Zuckerwerte dramatisch schwanken."

Endziel von Jean und seinem Forscherteam ist zwar ein genauer Sensor, der billig genug ist, damit Patienten ihn ständig mit sich herumtragen können, doch auch eine teurere, stationäre Variante wäre wohl bereits ein interessantes Produkt. Solche Geräte könnten beispielsweise in Apotheken und Drogerien bereitstehen, um schnell einen Messwert zu nehmen, wie man dies bereits von genauen Blutdruck- und Herzfrequenzmessungen her kennt, die man in Ladengeschäften vornehmen kann. "Das könnte ein sinnvoller Dienst für jemanden sein, der noch gar nicht weiß, dass er Diabetiker ist", meint Jean. "Der Apotheker könnte dann sagen: Ihr Blutzucker ist ziemlich hoch, sie sollten mal zum Arzt." (bsc)