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Foto: Fraunhofer IBMT
Im Verbund eines multidisziplinären Forschungsprojekts hat das Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT einen mobilen, nichtinvasiven Ultraschall-Handscanner zur Identifizierung minderjähriger Opfer bei illegalen Grenzübertritten entwickelt, dessen Einsatz der Aufdeckung, Bekämpfung und Prävention von Menschenhandel dienen soll. Die Analyse der funkübertragenen Ultraschall-Messdaten mit automatischer Klassifizierung zur Bestimmung der Volljährigkeit erfolge direkt auf dem Smartphone.
Grenzschützer und Polizeibehörden stehen vor der bislang nicht gelösten Herausforderung, das Alter von jugendlichen Einreisenden im Routineablauf von Grenzkontrollen zu verifizieren. Aktuell könne eine Minderjährigkeit medizintechnisch jedoch nur mittels Knochenaltersbestimmung auf Basis ionisierender Röntgenstrahlung nachgewiesen werden. Da der Einsatz solcher Strahlung eine invasive Untersuchungsmethode darstellt, bedürfe diese eines richterlichen Beschlusses und werde in der polizeilichen Praxis jedoch entsprechend nur selten auf Basis eines vorläufigen Verdachts durchgeführt.
Volljährigkeit gezielt mit Ultraschall-Messtechnik bestimmen
„Das von uns entwickelte PRIMSA-Handscanner-System ermöglicht die Bestimmung der Volljährigkeit durch mobile Ultraschallmesstechnik und kann nicht-invasiv und effizient ohne richterlichen Beschluss bei jedem Verdachtsfall angewandt werden“, erläutert Dr. Holger Hewener, Arbeitsgruppenleiter Software Engineering und Systemintegration am Fraunhofer IBMT. „Die voranschreitende Knochenbildung am menschlichen Handgelenk ersetzt mit fortschreitendem Alter der zu untersuchenden Person die sogenannten Wachstumsfugen durch Knochen. Hier setzen wir an: Unser System misst und analysiert die Schallgeschwindigkeit einer Ultraschallwelle durch unterschiedliche Verknöcherung von Handgelenksknochen oder Wachstumsfugen.“
Die für die Bestimmung der Volljährigkeit relevanten Knochenmerkmale – die Radius- bzw. Ulna-Knochen – bilden sich laut der Forscher bei Frauen vollständig im Alter von 14 bis 17 bzw. 16 bis 18 Jahren aus, bei Männern im Alter von 16 bzw. 17 bis 20 Jahren. Insbesondere bei Frauen sei die Bestimmung dieser Verknöcherung dementsprechend ein signifikantes Indiz für das Erreichen der Volljährigkeit.
Vergleich mit Atemalkoholtester bei Verkehrskontrollen
„In der Anwendung als schnelles, mobiles Screening-Verfahren kann die Nutzung unseres Geräts mit dem Atemalkoholtester bei Verkehrskontrollen verglichen werden“, erklärt Hewener. „Die Messmethode ist zwar zunächst gerichtlich nicht verwertbar, kann jedoch einen ersten Verdachtsfall bestätigen, der die Anwendung weiterer Messmethoden erforderlich macht – vergleichbar mit der Blutabnahme und Blutalkohol-Analyse bei Straßenverkehrsdelikten.“
Messdaten werden auf Mobilgerät analysiert
Foto: Fraunhofer IBMT
Technisch realisiert wurde die Lösung mit einer handgehaltenen, einkanaligen und kostengünstigen Ultraschall-Hardware, die während der Messung das Handgelenk umfasst. Sie überträgt die Messdaten über eine Funkschnittstelle zur Verarbeitung und Analyse direkt an ein verbundenes mobiles Endgerät – beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet. Das Ergebnis der Analyse erhält der Anwender direkt auf seinem Bildschirm über eine einfache Grafik: Eine Farb-Ampel signalisiert, ob sich ein Verdachtsfall erhärtet oder mindert.
Diese vereinfachte Mess- und Ausgabemethodik ermögliche einen realitätsnahen Einsatz der Technik direkt vor Ort durch die Behörden. Zur Bedienung und Auswertung sei keine spezielle Ausbildung notwendig: Die Analyse und Übersetzung der Messwerte wird durch intelligente Algorithmen aus dem Bereich des maschinellen Lernens mit angelerntem Fachwissen direkt in der dazugehörigen App durchgeführt.
Weitere medizinische Einsatzzwecke
Neben dem Fraunhofer IBMT ist die CEMEC – Intelligente Mechanik GmbH als Industriepartner an der technischen Entwicklung beteiligt. Im Anschluss an die Evaluation soll der vorliegende Demonstrator zu einem Prototyp und schließlich zu einem einsatzfähigen Produkt weiterentwickelt werden, wobei die behördlichen Partner stets stark involviert bleiben, um die spezifischen Anforderungen und Bedürfnisse an den realen Einsatzkontext zu berücksichtigen. Auch die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Messtechnik und Ergebnisse sollen im Rahmen weiterer Studien untersucht werden. Perspektivisch könne das neue Messverfahren auch weitere medizinische Einsatzzwecke bis hin zum Pflege- und Heimanwendungsbereich finden – zum Beispiel bei Osteoporose.
Das PRIMSA-Ultraschall-System wird auch auf der Weltleitmesse der Medizinbranche MEDICA 2017 vom 13. bis 16. November 2017 in Düsseldorf in Halle 10, Stand G05 vorgestellt.
