Ein kleines Ultraschallpflaster überwacht über längere Zeit Herz- oder Gefäßbewegungen, ein tragbarer Sensor erfasst Muskelaktivität oder unterstützt die kontinuierliche Blutdruckmessung: Wearable Ultrasound könnte künftig physiologische und mechanische Vorgänge im Körper kontinuierlich und direkt am Menschen erfassen. Während Fitnesstracker und andere Wearables längst im Alltag angekommen sind, befinden sich viele Ultraschall-Wearables noch im Forschungs- oder frühen Entwicklungsstadium.
Freiberg/Germany, 31. August 2026. – Sensor-Experte Professor Christian Kupsch von der TU Bergakademie Freiberg erläutert mit seinen Co-Autoren in einem aktuellen Beitrag, die im Fachjournal Nature veröffentlicht wurde, wo die Entwicklung technologischer Entwicklung bei Wearables hängen bleibt.
Die bereits bekannten Wearables arbeiten mit optischen und elektrischen Signalen. Im Unterschied dazu können Signale aus Ultraschall Informationen aus tieferliegenden Gewebestrukturen aufnehmen. Das erweitert das Anwendungsgebiet erheblich und baut Brücken in andere Märkte. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle, grob beschrieben – aus der motorischen und sensorischen Gedankenwelt künstliche körperliche Extremitäten anzusteuern – gehört zu diesen Fällen. Vielleicht etwas naheliegender in der Entwicklung sind medizinisches Monitoring oder zur Rehabilitierung.
„Die technischen Grundlagen für tragbare Ultraschallsysteme sind heute grundsätzlich vorhanden. In den vergangenen Jahren gab es große Fortschritte bei tragbaren Ultraschallwandlern, Elektronik und Signalverarbeitung“, sagt Kupsch. „Trotzdem schaffen viele vielversprechende Demonstratoren den Sprung aus dem Labor in die praktische Anwendung bislang nicht.“
Halbleiterhersteller bieten auf dem jeweiligen technologischen Stand Entwicklungskits an. Eine ansteckbare Platine über die eine Software und Funktionen mittels Computer getestet werden können. Diese Entwicklungssysteme sind auf dem Markt frei verfügbar. Beim Hersteller oder über Händler. Doch es scheint als sei man zur Zeit mit dem Ultraschall irgendwo an einer Grenze angekommen. Diese liegt aber nicht etwa, wie man erwarten könnten in der technologischen Tiefe, sondern an der Geschäftsidee. Systeme können geschlossen oder offen sein. Geschlossene Systeme haben den Nachteil das diese weder wirklich vergleichbar sind, noch auf andere Systeme adaptierbar.
Beispiele für offene und geschlossene Computer-Systeme sind Microsoft und Linux.
So ist vergleichbar Microsoft ein geschlossenes System, während Linux ein offenes System ist.
Im Fall solcher Betriebssysteme, bsw. Microsoft hat man nur eingeschränkt Zugriff, um über eine Schnittstelle weitere Peripherie anpassen. Im Fall von Linux wird der Quellcode veröffentlicht und jeder, der in irgendeiner Form Programmierkenntnisse hat, kann seine Software weiter gestalten wie er möchte.
Entwicklungskits beinhalten Simulationen wie etwa eine Armbanduhr mit Sensorik für Vitalwerte. Dazu Platine und Anschlussmöglichkeiten an ein Computersystem.
Im Hinblick auf das jüngste Forschungsfeld über Ultraschall sehen die Autoren zentrale Hürden in fehlenden, breit zugänglichen Entwicklungsplattformen. Das Angebot muss für solche Zwecke die Möglichkeit bieten Anwendungen zu testen und verschiedene Systemische Konzepte vergleichbar machen zu können.
„Offene und rekonfigurierbare, also für unterschiedliche Anwendungen anpassbare, Hard- und Softwareplattformen könnten eine deutlich größere Rolle bei der Entwicklung neuer Ultraschall-Wearables übernehmen“, erklärt Kupsch. „Sie können Forschungsergebnisse besser vergleichbar und reproduzierbar machen. Gleichzeitig müssen Anwendungsteams nicht für jede neue Fragestellung zunächst ein vollständiges Ultraschallsystem selbst entwickeln.“
Die erforderlichen Wearable-Ultrasound-Plattformen bündeln zentrale Funktionen wie Signalerzeugung, Datenerfassung, Signalverarbeitung und Kommunikation an einer anpassbaren Entwicklungsumgebung. Die Autoren fordern daher Investitionen in offene Forschungsinfrastrukturen für Open-Source-Projekte und gemeinsam nutzbare Plattformen.
Die Interessen durch die Halbleiterindustrie dürften deutlich andere sein als die der IT-Dienstleister. Je leichter zugänglich die Entwicklungsumgebungen für „Jedermann, Jederfrau“ sind, desto vielfältiger und individueller die Entwicklungschancen. Hersteller von Betriebssystemen oder IT-Dienstleistern binden ihre Kunden über geschlossene Systeme und damit über die Investitionen. Wer also in Applecomputer investiert müsste im Falle eines Wechsels zu Microsoft neue Computer, neue Software, neue Hardware beschaffen. Bei Open-Source Linux spielt dies keine Rolle um bei bekannten Beispielen zu bleiben.
Open-Source-Projekte bieten die Chance gemeinsame technologische Grundlagen zu schaffen, auf unterschiedliche Forschungsgruppen aufzubauen und neue Anwendungen beschleunigter erproben zu können.
Wie groß die technische Herausforderung dabei ist, zeigt schon der Vergleich mit dem Ultraschallgerät aus der Arztpraxis: Was dort mit einem großen Gerät und leistungsfähiger Elektronik realisiert wird, muss für ein Wearable auf wenige Zentimeter schrumpfen und über lange Zeit mit einer kleinen Batterie funktionieren. Tragbare Ultraschallsysteme müssen also mit sehr wenig Energie und Bauraum auskommen und zugleich ausreichend Rechenleistung, Datenübertragungsrate, Signalqualität und Tragekomfort bieten.
„Der entscheidende Schritt ist nicht nur, einzelne Komponenten immer weiter zu verbessern“, sagt Kupsch. „Wir müssen verstehen, wie Wandler, Elektronik, Signalverarbeitung, Kommunikation und die jeweilige Anwendung als Gesamtsystem zusammenwirken. Genau dabei können gemeinsame Plattformen helfen – vom ersten Anwendungsexperiment bis hin zum herstellbaren System.“
Originalpublikation:
Translating wearable ultrasound with system integration and enabling technologies, DOI: https://doi.org/10.1038/s44460-026-00118-z
Bildquelle
Offene und rekonfigurierbare, also für unterschiedliche Anwendungen anpassbare, Hard- und Softwareplattformen könnten eine deutlich größere Rolle bei der Entwicklung neuer Ultraschall-Wearables übernehmen. Quelle: TU Bergakademie Freiberg. Copyright: TU Bergakademie Freiberg
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