Mit Vakuum die Haut untersuchen

Fast jeder hat sie irgendwo am Körper: Narben. Sie entstehen, wenn nebst den obersten Hautschichten auch das darunter liegende Bindegewebe verletzt wird. Um die Verletzung wieder zu schliessen, bildet der Körper zunächst Kollagenfasern, welche die Wundränder zusammenzuziehen. Das daraus entstehende Narbengewebe ist jedoch härter und weniger elastisch als die gesunde Haut. Bis die ursprüngliche Hautstruktur wiederhergestellt ist, dauert es unter Umständen Jahre.

Bei schweren Hautverletzungen wie Verbrennungen kann sich die Narbe krankhaft verändern. Eine Überproduktion von Kollagen macht sie dick und wulstig. Das kann Schmerzen bereiten und die Beweglichkeit einschränken. Ärzte und Ärztinnen beobachten die Narbenheilung daher mindestens ein Jahr lang. Bettina Müller, Postdoktorandin am Institut für Mechanische Systeme der ETH Zürich, hat nun ein Messgerät namens "Nimble" entwickelt, das diese Untersuchungen unterstützen soll.

Medizin und Technik kombiniert

Dass ihr Beruf etwas mit Medizin zu tun haben soll, merkt die gebürtige Feldkircherin schon in der Hauptschule. Weil sie sich aber als 14-​Jährige für den Schwerpunkt «Elektrotechnik» entscheidet, besucht sie statt Biologie Fächer wie Informatik und Hochfrequenztechnik. Eine Möglichkeit, den technischen Hintergrund und das Interesse für Medizin zu verbinden, findet Müller dennoch: das Medizintechnik-​Studium an der Technischen Universität München. Für ihre Doktorarbeit sucht sie dann bewusst nach einem Projekt, das nahe an der Anwendung steht. Die Wissenschaftlerin sagt: "Mir war wichtig, dass meine Forschung der Medizin einen direkten Nutzen bringt."

Die Entwicklung eines Hautuntersuchungsgerät als Teilprojekt des interdisziplinären Verbundes Skintegrity.CHcall_made hat diese Erwartungen mehr als erfüllt. Die Messmethode ist in der Gruppe von Edoardo Mazza, Professor am Departement für Maschinenbau und Verfahrenstechnik, bereits etabliert, als Müller mit der Arbeit beginnt. Die Aufgabe der Biomechanikerin besteht darin, ein Gerät anzufertigen, das sich einfach und flexibel bei medizinischen Hautchecks einsetzen lässt. So ist etwa ein kleiner Messkopf, der alle möglichen Körperstellen erreicht, gefordert.

Mit Vakuum die Elastizität der Haut messen

Heute – fünf Jahre nach Beginn ihrer Doktorarbeit – steht die 32-​Jährige der Anwendung so nah wie noch nie. Anfang September erhält sie ein ETH Pioneer Fellowship, um das Vorhaben weiterzuverfolgen. Das Ziel: "Nimble" soll innerhalb von zwei Jahren als Medizingerät auf den Markt kommen. "Aus medizinischer Sicht ist der Mehrwert des Gerätes unbestritten", so Müller. Das habe auch der Austausch mit Ärztinnen und Ärzten während den klinischen Studien gezeigt.

Ist die Narbe hart und unbeweglich oder weich und elastisch? Heute untersuchen Dermatologinnen dies mit der sogenannten Palpation. Sie greifen dazu eine Hautfalte und beurteilen, wie stark sie beim Ziehen nachgibt. "Wenn man genügend Erfahrung mitbringt, funktioniert das gut", sagt Müller. Dennoch gibt es Nachteile: Das Ergebnis ist abhängig von der untersuchenden Person. Feine Unterschiede über die Zeit sind schwer fassbar.

Hier kommt "Nimble" ins Spiel. Mussten Dermatologen Veränderungen der Hautstruktur bislang erspüren, macht "Nimble" diese nun erstmals messbar. Das Prinzip der Messung ist einfach zu verstehen: Ein runder Messkopf saugt unter Vakuum so lange an der Haut, bis er sie um wenige Millimeter angehoben hat. Je steifer die Haut, desto mehr Unterdruck ist dazu nötig. In einer klinischen Studie mit brandverletzten Kindern im Kinderspital Zürich, unterscheidet das Messgerät zuverlässig zwischen gesunder und vernarbter Haut an verschiedenen Körperstellen.

Auch für Diagnose von seltenen Autoimmunkrankheiten geeignet

In einer zweiten Studie zeigt Müller, dass sich das Messgerät auch für die Diagnose der seltenen Autoimmunkrankheit Sklerodermie eignet. Bei Betroffenen verhärtet sich die Haut an Fingern und im Gesicht, weil übermässig Kollagen produziert wird – ähnlich wie bei einer Narbe. Der Fortschritt der Krankheit wird schon heute an den Hautveränderungen gemessen. "Nimble" kann diese über die Zeit genauer dokumentieren.

"Ich bin mir bewusst, dass es keine Erfolgsgarantie gibt für das Start-​up", so Müller. "Gerade weil die Messungen so gut klappen, bin ich sehr motiviert, das Gerät auf den Markt zu bringen."