--- title: "Tattoo-Elektroden aus dem Drucker – neue Perspektive für die Messung von Hirnströmen" language: "de" type: "post" original_url: "https://www.atlas-digitale-gesundheitswirtschaft.de/blog/2020/11/10/tattoo-elektroden-aus-dem-drucker-neue-perspektive-fuer-die-messung-von-hirnstroemen/" human_version: "../../../../../mensch/blog/2020/11/10/tattoo-elektroden-aus-dem-drucker-neue-perspektive-fuer-die-messung-von-hirnstroemen/" date: "2020-11-10" section: "Review-Artikel" categories: ["3D-Druck", "Cyborg", "Diagnostik", "Krankenhaus", "personalisierte Medizin"] author: "Anika Zembok" reading_time: "7 Min." description: "Tattoo-Elektroden statt sperrige Gel-Elektroden. Welche Möglichkeiten bietet die neue Elektrodengeneration für EEG-Untersuchungen?" publisher: "Lehrstuhl für Management und Innovation im Gesundheitswesen, Universität Witten/Herdecke" --- # Tattoo-Elektroden aus dem Drucker – neue Perspektive für die Messung von Hirnströmen *10.11.2020 · Review-Artikel · Von Anika Zembok* Über die Haut können bioelektrische Signale übertragen werden, die Aufschlüsse über chemische und physiologische Vorgänge im Körper beispielsweise in Gewebe und Organen geben (1, 2). Die Elektrophysiologie bedient sich dieser Eigenschaft für die Diagnose des Krankheitsmonitorings (1). Eine verbreitete, elektrophysiologische Methode in der Neurologie ist die Elektroenzephalografie (EEG). In deutschen Krankenhäusern werden jährlich rund 560.000 EEG-Untersuchungen vorgenommen (3). Die nicht-invasive Messung von Hirnströmen durch Platzierung von Elektroden auf der Kopfhaut kommt u.a. bei der Diagnose von Epilepsie und Schlafstörungen zur Anwendung (2, 4). Die Untersuchungsrealität sieht heutzutage häufig noch wie folgt aus: sperrige Elektroden, baumelnde Kabel und große Signalverstärker (5). Aber neue Entwicklungen zeichnen sich ab. Welche Möglichkeiten bieten gedruckte Tattoo-Elektroden bei der klinischen Messung von Hirnströmen? ### **Aktuelle Elektrodengeneration als Engpass** Die aktuell verwendeten „nassen“ Gel-Elektroden sind in der Praxis mit Nachteilen verbunden. Die Abnahme der Signalqualität aufgrund der Austrocknung des Leitgels, Kurzschlüsse bei einer hohen Elektrodendichte, eine eingeschränkte Haftung und Aufzeichnungsqualität auf der Kopfhaut sowie eine mangelnde Mobilität schränken den klinischen Einsatz ein (1, 5). Das präzise Anlegen der Elektroden sollte zudem durch erfahrenes und geschultes Personal erfolgen und ist mit durchschnittlich 20 Minuten relativ zeitintensiv (5-7). „Trockene“ Elektroden stellen eine mögliche Alternative dar, sind aber unhandlich und u.a. aufgrund der geringen Flexibilität und damit einhergehenden schlechten Haftung ebenfalls nicht für längere Aufzeichnungen geeignet (5). ### **Nächste Entwicklungsstufe: Elektroden als Klebe-Tattoos** Fortschritte in der Nanotechnologie und Polymerforschung sowie im Dünnschichtverfahren eröffnen neue Perspektiven (2). Mittels eines Tintenstrahldruckers können leitfähige Polymere auf ein handelsübliches Tattoo-Transferpapier gedruckt werden, das, wie bei einem Klebe-Tattoo eine leichte Anbringung der Elektroden auf der Haut des Patienten, auch weniger geschultes Personal erlaubt(1). Der Tintenstrahldrucker ermöglicht den Druck ultradünner Schichten (< 1 µm) (6). Dank dieses Designs haften die Tattoo-Elektroden sehr gut an der Haut und passen sich dieser optimal an, sodass eine große Kontaktfläche zwischen Elektroden und Haut erzielt wird und die Hirnströme akkurater von den Elektroden erfasst werden. Eine bessere Signalqualität ist das Resultat (1, 4). Die trockenen Tattoo-Elektroden benötigen zudem kein Leitgel, wodurch eine stabile Aufzeichnungsqualität auch über einen längeren Zeitraum möglich ist (1, 5). ### **Mehrwert der Tattoo-Elektroden für das EEG** Die Klebe-Tattoos können zahlreiche Elektroden enthalten (Multi-Elektroden-Array) und individuell an die spezifischen Erfordernisse des EEGs und des Patienten wie Elektrodendichte oder Körperpartie angepasst werden (5). Multi-Elektroden-Arrays erlauben eine höhere Elektrodendichte als die derzeitigen klinischen EEG-Systeme. Diese führen zu einer exakteren Identifikation der Hirnregionen, die für pathologische Hirnaktivitäten (z.B. epileptische Anfälle) verantwortlich sind (6). Gleichzeitig ermöglichen verbesserte Signalqualität und Fortschritte in der Signalverarbeitung neue Messstellen wie Bereiche der Stirn oder hinter dem Ohr (4). Längere Aufzeichnungszeiträume lassen belastbare Messungen zu, da außerhalb des Arztbesuches auftretende Symptome wie beispielsweise Schlafstörungen, objektiv erfasst werden können (5). Fehldiagnosen und -behandlungen wie z.B. einer Epilepsie können so reduziert werden. Neben medizinischen und funktionellen Vorteilen haben die gedruckten Tattoo-Elektroden auch das Potenzial in wirtschaftlicher Hinsicht zu punkten. Durch das einfache Anbringen des gedruckten Tattoos können entsprechend Zeit- und Personalressourcen geschont werden (5), da u.a. die Positionierung erleichtert wird und das Aufbringen des Leitgels entfällt. Zudem ist aufgrund der verwendeten Materialen und Herstellungsprozesse perspektivisch eine Produktion in größerer Stückzahl und zu niedrigen Kosten denkbar (1) – eventuell sogar dezentral im Krankenhaus selbst. Die industrielle Etablierung des Herstellungsprozesses steht jedoch noch aus. ### **Entwicklung noch nicht abgeschlossen** Die Technologie befindet sich noch in der Entwicklung. Mit der erfolgreichen Messung von EEG-Signalen im Rahmen einer Studie der TU Graz konnte ein wichtiger, nächster Schritt absolviert werden (6). Dennoch sind weitere Studien im klinischen Setting erforderlich, um die Validität und Praktikabilität der Methode zu ermitteln. Bei der Entwicklung von Validierungsstandards besteht hierbei Nachholungsbedarf (4). Diese sind entscheidend, um eine qualitätsgesicherte Weiterentwicklung voranzutreiben und um die Basis für eine Anwendung im klinischen Alltag zu legen. In Bezug auf die Funktionsfähigkeit ist das Haarwachstum auf der Kopfhaut ein weiteres Problem, welches es mit Blick auf die gewünschten, längeren Messzeiträume zu lösen gilt (1). Mit der Entwicklung perforierbarer Tattoo-Elektroden wird bereits an einer Antwort auf das Problem gearbeitet (1). Die Entwicklung gedruckter Datenempfängergeräte anstatt zusätzlich anzubringender Hartplastikkomponenten, welche die Daten der Elektroden empfangen und per Kabel oder Bluetooth weiterleiten, könnte perspektivisch die Attraktivität der Technologie für den klinischen Einsatz weiter steigen. ### **Ein Blick in die Zukunft** Für Krankenhäuser können gedruckte Tattoo-Elektroden aufgrund Qualitätsverbesserungen bei der Signalaufzeichnung sowie ihrer potentiell kostengünstigen Produktion, Individualisierung und einfachen Handhabung eine gewinnbringende Bereicherung für die Messung von Hirnströmen mittels EEG sein – sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus medizinscher Sicht. Verschiedene medizinische Anwendungsfelder sind bereits denkbar, die über die Möglichkeiten der aktuellen Technik hinausgehen. Schlafdiagnostik im häuslichen Umfeld und das Monitoring stationärer Patienten mittels der Anbindung an das 5G-Netzwerk des Krankenhauses sind nur zwei mögliche Zukunftsperspektiven. Praxisorientierte Förderprojekte unter Beteiligung von Krankenhäusern könnten hierzu wichtige Impulse geben. Potentielle Fördermittelgeber sind sowohl öffentliche Einrichtungen (z.B. Förderwettbewerb 5G.NRW) oder unternehmerische Allianzen (z.B. Go Ignite: 5G Open Call for Startups). Informationen zu aktuellen Ausschreibungen findet man unter [www.5g.nrw/5g-monitoring/ausschreibungen/](http://www.5g.nrw/5g-monitoring/ausschreibungen/). Quellen 1. Ferrari LM, Sudha S, Tarantino S, Esposti R, Bolzoni F, Cavallari P, et al. Ultraconformable temporary tattoo electrodes for electrophysiology. Advanced Science. 2018;5(3):1700771. [zum Original](https://doi.org/10.1002/advs.201700771) 2. Liu Y, Pharr M, Salvatore GA. Lab-on-skin: a review of flexible and stretchable electronics for wearable health monitoring. ACS nano. 2017;11(10):9614-35. [zum Original](https://doi.org/10.1021/acsnano.7b04898) 3. Gesundheitsberichterstattung des Bundes. Operationen und Prozeduren der vollstationären Patientinnen und Patienten in Krankenhäusern 2020 [Available from: [zum Original](http://www.gbe-bund.de/oowa921-install/servlet/oowa/aw92/dboowasys921.xwdevkit/xwd_init?gbe.isgbetol/xs_start_neu/&p_aid=i&p_aid=41692945&nummer=662&p_sprache=D&p_indsp=55069&p_aid=28919323). 4. Casson AJ. Wearable EEG and beyond. Biomedical engineering letters. 2019;9(1):53-71. [zum Original](https://doi.org/10.1007/s13534-018-00093-6) 5. Inzelberg L, Hanein Y. Electrophysiology meets printed electronics: the beginning of a beautiful friendship. Frontiers in neuroscience. 2019;12:992. [zum Original](https://doi.org/10.3389/fnins.2018.00992) 6. Ferrari LM, Ismailov U, Badier J-M, Greco F, Ismailova E. Conducting polymer tattoo electrodes in clinical electro-and magneto-encephalography. npj Flexible Electronics. 2020;4(1):1-9. [zum Original](https://doi.org/10.1038/s41528-020-0067-z) 7. Ladino LD, Voll A, Dash D, Sutherland W, Hernández-Ronquillo L, Téllez-Zenteno JF, et al. StatNet electroencephalogram: a fast and reliable option to diagnose nonconvulsive status epilepticus in emergency setting. Canadian Journal of Neurological Sciences. 2016;43(2):254-60. [zum Original](https://doi.org/10.1017/cjn.2015.391) #### Verwandte Artikel - [3D-Druck-Technologien erobern die personalisierte Medizin](../../02/24/3d-druck.md) - [Besseres Simulationstraining in der Neurochirurgie durch 3D-Druck ?](../../08/19/besseres-simulationstraining-in-der-neurochirurgie-durch-3d-druck.md) - [Digitale Biomarker in klinischen Studien](../../04/07/digitale-biomarker.md) **Kategorien:** 3D-Druck, Cyborg, Diagnostik, Krankenhaus, personalisierte Medizin ## Bilder auf dieser Seite - shutterstock_1865154487-1320x743.jpg: ../../../../../mensch/assets/bilder/wp-content/uploads/2022/05/shutterstock_1865154487-1320x743.jpg --- Diese Seite ist für KI-Systeme optimiert. 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