Medizinforschung Schnelle Sepsis-Diagnose mit intelligentem Chip

Alle sechs bis sieben Minuten stirbt in Deutschland ein Mensch an einer Sepsis. Pro Jahr sind das zwischen 70.000 und 95.000 Personen - mehr als durch Brust- und Prostatakrebs sowie HIV zusammen. Der Hauptgrund: Die Sepsis wird zu spät erkannt. Gerade künstliche Intelligenz könnte das aber nun ändern. Ein kleiner Chip soll innerhalb nur weniger Stunden eine Diagnose stellen können.

Im Januar 2016 verschlechtert sich der Gesundheitszustand des Elektrotechnikermeisters Wolfgang Lindner rapide. Er verliert den Appetit, nimmt in kurzer Zeit 20 kg ab.

Also ich war körperlich geschwächt, bekam teilweise Schüttelfrost mit plötzlichem Fieber. Der Schüttelfrost hielt so 15 bis 20 Minuten an. Dann ging das Fieber schlagartig stark nach oben.

Wolfgang Lindner, Sepsis-Patient

Sein Arzt diagnostiziert eine Lungenentzündung. Lindner ist so geschwächt, dass er stürzt. Er wird ins Krankenhaus aufgenommen - und hier wird eine Sepsis festgestellt.

Pflaster wird vom Finger abgezogen
Eine harmlose Wunde kann zur tödlichen Gefahr werden. Bildrechte: IMAGO

"Wir sprechen von einer Sepsis, wenn eine Infektion aus dem Ruder gelaufen ist. Wenn der gesamte Körper betroffen ist und es zum Organversagen kommt", sagt Prof. Dr. Michael Bauer, Leiter der Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin am Uniklinikum Jena. "Das macht eine Sepsis so gefährlich."

Gerade auf den Intensivstationen gehört die Sepsis - oder umgangssprachlich Blutvergiftung - zu den häufigsten Sterblichkeitsursachen. Eine Sepsis kann durch Bakterien, Viren, Pilze und Parasiten - also durch eine große Anzahl von Erregern verursacht werden. Um die Bakterien zu bekämpfen, muss erstmal das richtige Antibiotikum gefunden werden.

Vor dem Hintergrund ist der Leidensdruck auch für uns als Ärzte sehr hoch, hier Verbesserungen herbeizuführen. Die wesentlichen Punkte sind nicht nur mehr Antibiotika, sondern bessere Diagnostik, die uns erlaubt, vorhandene Antibiotika gezielter einzusetzen.

Prof. Dr. Michael Bauer, Universitätsklinikum Jena

Bislang mussten Blutkulturen angelegt werden, um die richtige Therapie zu finden. Das kann Tage dauern - wertvolle Zeit bei einer Sepsis. Deshalb richten Ärzte wie Bauer ihre Hoffnung auf einen gerade mal 1,5 x 4 Zentimeter großen Chip.

Petrischale mit Bakterienkulturen
Bisher mussten Blutkulturen angelegt werden, um die richtige Therapie zu finden. Bildrechte: imago/Medicimage

Analyse innerhalb weniger Stunden

Auf diesen neuen Chip werden die isolierten Keime und Antibiotika gegeben. Anschließend werden sie mit einem Laser bestrahlt. Prof Dr. Jürgen Popp vom Leibniz-Institut für Photonische Technologien hat den Chip entwickelt. "Dieses Laserlicht gibt uns einen sogenannten molekularen Fingerabdruck, den wir dann mit künstlicher Intelligenz auswerten", erläutert er.

Und wir können darüber im Endeffekt sagen, was ist der Erreger und wir können feststellen, was ist die Antibiotikaresistenz.

Prof Dr. Jürgen Popp, Leibniz-Institut für Photonische Technologien

Ein weiterer Vorteil des Chips: Die Ergebnisse stehen viel schneller fest als bei herkömmlichen Laboranalysen, erklärt Prof Dr. Michael Bauer vom Uniklinikum Jena: "Die Hoffnung ist, dass wir innerhalb von ein bis drei Stunden Informationen kriegen, nicht nur über die Art des Erregers, sondern auch über sein Resistenzverhalten." Derzeit laufen Studien mit Patienten und Urinproben. Langfristig ist das Ziel, dass schon ein Blutstropfen die wichtigen Informationen liefert.

Ende des Trial-and-Error-Prinzips?

Bislang werden die herkömmlichen Behandlungen noch schnell zu einem Trial-and-Error-Spiel - es wird also ausprobiert und geschaut, ob Besserung eintritt oder nicht. Besonders am Anfang der Behandlung werden Breitband-Antibiotika häufig auf Verdacht eingesetzt, weil der genaue Erreger noch nicht identifiziert ist. So auch bei Elektrotechnikermeister Wolfgang Lindner. Beim ihm schlug die Therapie erst an, nach dem der Keimherd an seinem Herzschrittmacher entdeckt und beseitigt wurde. Im Herzzentrum in Dresden wurde der Schrittmacher ausgetauscht.

Nach der dritten Antibiotika-Therapie waren die Symptome wieder da. Ursächlich waren die Keime am Schrittmacher. An der Schrittmacher-Sonde. Und der Schrittmacher wurde innerhalb kurzer Zeit, also zwei, drei Tage, entfernt.

Wolfgang Lindner, Sepsis-Patient

Dann folgte Antibiotika-Behandlung Nummer vier - dieses Mal erfolgreich. Heute hat sich sein Gesundheitszustand einigermaßen stabilisiert. Und: Er ist froh am Leben zu sein.

Dieses Thema im Programm: MDR FERNSEHEN | MDR UM ZWEI | 13. September 2019 | 14:20 Uhr