Ein Ultraschall-Tourniquet, um Battlefield-Blutungen zu stoppen

Das US-Militär hat mit der Entwicklung eines Ultraschall-Tourniquets begonnen, um lebensbedrohliche Blutungen während des Kampfes zu stoppen.

Ultraschall-Tourniquets könnten das Ausbluten von Blutgefäßen stoppen, indem sie Blut mit fokussierten Schallwellen nicht-invasiv koagulieren. (Quelle: Philips Research)

Genannt die Tiefenbluterakustische Koagulation (DBAC) Ziel des Programms ist es, ein manschettenähnliches Gerät zu entwickeln, das sich um ein verletztes Glied legt. Anstatt Druck auf die Wunde auszuüben, um den Blutfluss zu stoppen, verwendet das Gerät fokussierte Ultraschallstrahlen (Schallwellen oberhalb der hörbaren Frequenzen), um Gefäße nicht-invasiv zu gerinnen, egal wie tief sie sind.



Wenn ein großes Blutgefäß getroffen wird und schnell viel Blut verloren geht, kann eine Person in wenigen Minuten sterben, sagt Michael Pashley, Leiter der Abteilung Ultraschallbildgebung und -therapie bei Philips Forschung in Briarcliff Manor, NY, eine der Gruppen, die an dem Programm teilnehmen.

Nach Angaben der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) des Pentagons sind diese Verletzungen durch innere Blutungen die häufigste Todesursache für Soldaten auf dem Schlachtfeld, sagt Pashley. Vor diesem Hintergrund stellt DARPA bis zu 51 Millionen US-Dollar für das Projekt über vier Jahre bereit, die auf eine Reihe verschiedener Forschungsorganisationen verteilt werden sollen.

Das Ultraschall-Tourniquet soll Zeit gewinnen, damit ein Mediziner den Patienten in eine besser ausgestattete medizinische Einrichtung bringen kann, sagt Lawrence Crum , Direktor des Center for Industrial and Medical Ultrasound am Applied Physics Laboratory der University of Washington in Seattle, der seit mehr als einem Jahrzehnt auf diesem Gebiet tätig ist.

Sobald die Manschette an einer verletzten Extremität angelegt wurde, erkennt und versiegelt die Manschette automatisch beschädigte Blutgefäße oder Arterien, indem sie Ultraschallstrahlen auf die Wunde fokussiert, um sie zu gerinnen, in einem Prozess, der als . bekannt ist hochintensiver fokussierter Ultraschall , oder HIFU.

Ultraschallwellen sind normalerweise harmlos und prallen vom Gewebe ab. Das ist das Prinzip der Sonogramme, sagt Crum. Aber wenn die Ultraschallwellen fokussiert werden, ist die Wirkung radikal anders. Konzentriere man Ultraschall wie Licht, könne man die Temperatur erhöhen, insbesondere wenn die Welle vom Gewebe absorbiert werde, sagt er.

Um diesen Effekt zu erzielen, muss die Frequenz so ausgerichtet sein, dass sie vom Gewebe absorbiert wird, während die Intensität etwa eine Million Mal höher sein muss als bei bildgebendem Ultraschall. Bei Anwendung auf eine blutende Wunde ähnelt der Effekt einer Kauterisation, sagt Crum.

HIFU ist in Teilen der Welt bereits zur Behandlung von Prostatakrebs zugelassen, während klinische Studien zur Behandlung von Leber- und Nierenkrebs laufen. Zur Krebsbehandlung wird das Tumorgewebe mit dem HIFU abgetragen.

Die Anwendung auf Blutungen scheint ein sinnvoller nächster Schritt zu sein, sagt Gail ter Haar , ein Physiker des Therapeutischen Ultraschallteams des Institute of Cancer Research im Royal Marsden Hospital in der Nähe von London. Es ist ehrgeizig, aber durchaus realisierbar, sagt sie.

Umliegendes Gewebe kann dabei geschädigt werden, da es bis nahe an den Siedepunkt erhitzt wird. Aber die Blutgefäße bleiben funktionsfähig, weil der Blutfluss im Gefäß die Wand kühlt und so schützt, sagt ter Haar. So gerinnt das Blut um die Öffnung herum, während das Blut, das durch die Gefäße strömt, weiter fließt.

Die biologische Machbarkeit dieser Technologie ist gut belegt, sagt Joseph Eichinger, Präsident der in Seattle ansässigen AcousTx , das aus einem anderen Unternehmen, Therus, ausgegliedert wurde, um am Forschungsprogramm von DARPA teilzunehmen. Therus , ebenfalls in Seattle, hat auch Möglichkeiten entwickelt, mit Ultraschall Blutungen zu stoppen. Insbesondere wird sein akustisches Hämostasesystem entwickelt, um Punktionen in der Oberschenkelarterie der Leiste abzudichten, die im Rahmen von Herzkatheterbehandlungen verursacht werden. Normalerweise müssen diese Einstiche ständig mit Druck beaufschlagt werden und können zwischen 30 Minuten und mehreren Stunden dauern, bis sie verschlossen sind, sagt Eichinger. Mit dem HIFU-Ansatz versiegeln sie in wenigen Sekunden.

In seiner endgültigen Form wird die akustische Manschette aus einem leichten, flexiblen Gerät bestehen, dessen Inneres sowohl mit Ultraschall-Bildwandlern als auch mit therapeutischen Wandlern ausgekleidet ist. Die bildgebenden Schallköpfe, die wie Sonogramme funktionieren, werden verwendet, um zunächst das Gefäßsystem innerhalb einer Extremität zu identifizieren und eventuelle Blutungen zu lokalisieren. Die therapeutischen Wandler werden dann fokussiert, um den Blutfluss zu stoppen.

All diese Fähigkeiten wurden als separate Teile demonstriert, sagt Eichinger – jetzt kommt die technische Hürde, sie zu einem Paket zusammenzufügen, das den Härten eines Schlachtfelds standhält. Es ist ein sehr herausforderndes Umfeld, sagt er. Es ist schon schwer genug, einen iPod in den Irak zu bringen und zum Laufen zu bringen. Tatsächlich könnten Hitze, Feuchtigkeit, Staub und die laute elektromagnetische Umgebung eines Kampfes nicht weiter von einem sicheren und sauberen Krankenhausbehandlungsraum entfernt sein.

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