Innovatoren entwickeln Multi

22. Mai 2023 | Laborinstrumente und Laborausrüstung, Labornachrichten, Laborpathologie, Laborressourcen, Labortests

Mehrere Studien haben gezeigt, dass Menschen mit dunklerer Hautpigmentierung aufgrund ungenauer Sauerstoffgehaltsmessungen ein höheres Risiko haben, falsch diagnostiziert und unterbehandelt zu werden als Patienten mit hellerer Haut

Obwohl Pulsoximeter keine Standardgeräte für klinische Labore sind, kennen sie klinische Laborwissenschaftler (auch Medizintechniker genannt) und verstehen ihre Funktion, insbesondere bei Krankenhauspatienten.

Jetzt arbeiten Wissenschaftler an mehreren Institutionen daran, das grundlegende Design des Pulsoximeters zu verbessern, indem sie es in die Lage versetzen, mehrere Biomarker zu messen. Außerdem arbeiten sie daran, seit langem bestehende Ungenauigkeiten des Geräts bei der Verwendung bei Menschen mit dunklerer Hautpigmentierung zu beheben.

Diese laufende Forschung zeigt, wie neue Technologien es Innovatoren ermöglichen, nützliche Funktionen zu standardmäßigen, allgemein akzeptierten Geräten hinzuzufügen.

Valencia Koomson, PhD (oben), außerordentlicher Professor für Elektrotechnik und Computertechnik und Leiter des Advanced Integrated Circuits and Systems Lab an der Tufts University, hat ein Pulsoximeter entwickelt, das die Sauerstoffversorgung im Gewebe und nicht im Blut misst. Ihr Ansatz könnte sicherstellen, dass Patienten mit dunklerer Hautpigmentierung am Point-of-Care eine genaue Diagnose erhalten. Obwohl sie in der Regel nicht in klinischen Laborumgebungen eingesetzt werden, werden Medizintechniker daran interessiert sein, etwas über diese neuen Innovationen bei Pulsoximetern zu erfahren. (Foto-Copyright: Tufts University.)

Messung von Gewebe statt Blut

Das Pulsoximeter – ein Gerät, das am Finger einer Person befestigt wird – verwendet rotes und infrarotes Licht, um die Sauerstoffsättigung des Blutes (SpO2) zu messen und die Pulsfrequenz anzuzeigen.

Studien aus dem Jahr 2022, in denen untersucht wurde, wie Krankenhäuser verschiedenen Patienten Sauerstoff verabreichten, ergaben, dass inkonsistente Pulsoximeterwerte dazu führen können, dass Pflegekräfte Menschen mit dunklerer Hautpigmentierung weniger Sauerstoff verabreichen, als tatsächlich erforderlich ist.

Dies liegt daran, dass Melanin in der Haut die „Absorption von Licht, das zur Messung des sauerstoffreichen Bluts im Finger einer Person verwendet wird“, beeinträchtigen kann, heißt es in einer Pressemitteilung der National Science Foundation (NSF). Solche ungenauen Pulsoximeter-Messwerte können bei Menschen mit dunkler Hautfarbe zu „ungenauen Messwerten und schlechteren Behandlungsergebnissen“ führen, schrieb die NSF.

„Um dieses Problem anzugehen, sind Innovationen im Design von Pulsoximetern und überarbeitete Regulierungsstandards erforderlich“, sagte Valencia Koomson, PhD, außerordentlicher Professor für Elektrotechnik und Computertechnik an der Tufts University in Medford, Massachusetts, in der NSF-Nachrichtenmeldung.

Koomson, der das Advance Integrated Circuit and Systems Lab bei Tufts leitet, hat einen Prototyp eines Pulsoximetergeräts entwickelt, das laut NSF die Sauerstoffversorgung in biologischen Geweben statt im Blut misst.

NSF unterstützt ihre Pulsoximeterforschung durch das Programm „Partnerships for Innovation“ (PFI) der National Science Foundation.

„Die Arbeit meines Labors an Pulsoximetergeräten wird eine alternative Technologie bieten, um viele Störfaktoren anzugehen, die die Genauigkeit von Pulsoximetern beeinflussen, darunter Hautpigmentierung, Bewegungsartefakte und andere“, sagte Koomson.

National Public Radio (NPR) sagte, Koomsons Gerät verfüge über eine integrierte „Technologie, die den Hautton einer Person messen kann“.

„Wir können mehr Licht senden, wenn ein höherer Melaninspiegel vorhanden ist, sodass Melanin nicht zu einem Störfaktor wird, der unsere Ergebnisse verschleiert“, sagte Koomson gegenüber NPR.

Eine weitere Neugestaltung des Pulsoximeters

Ein weiterer neuer Ansatz zur Pulsoximetrie wurde an der Brown University in Providence, Rhode Island, entwickelt.

Laut einer Pressemitteilung der Brown University wandte sich Rutendo Jakachira, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der School of Engineering und Doktorand der Physik, neuen optischen Techniken zu, um die Herausforderung der Sauerstoffsättigung bei dunklen Hauttönen anzugehen.

Jakachira und Kimani Toussaint, PhD, Professorin für Ingenieurwissenschaften und Senior Associate Dean an der School of Engineering, sagen, dass sie möglicherweise die erste LED-basierte Lichtquelle entwickelt haben, die radial polarisiertes Licht aussendet.

Wenn die LED Licht durch den Finger einer Person leitet, berechnet das Gerät die Lichtmenge, die das Hämoglobin im Blut absorbiert, erklärte NPR.

„Wir haben eine Vorstudie an etwa fünf Personen durchgeführt, und obwohl es sich um eine kleine Studie handelte, sind die Ergebnisse vielversprechend“, sagte Jakachira, der eine größere Studie und eine klinische Studie plant.

Studie legt nahe, dass Patienten mit dunklerer Haut möglicherweise eine verzögerte COVID-19-Behandlung erhalten haben

Unterdessen deutet eine im American Journal of Epidemiology (AJE) veröffentlichte Studie darauf hin, dass Pulsoximeterfehler möglicherweise zu einer 4,5-stündigen Verzögerung bei der COVID-19-Behandlung von Patienten mit dunklerer Hautpigmentierung geführt haben, heißt es in einer Pressemitteilung der University of California San Francisco.

Die Forscher analysierten elektronische Gesundheitsakten (EHR) von 43.753 Patienten bei Sutter Health in Sacramento, Kalifornien, bei denen zwischen Januar 2020 und Februar 2022 SpO2-Messungen durchgeführt wurden, und von 8.735 Patienten, die zwischen Juli 2020 und Februar 2021 im Krankenhaus wegen COVID-19 untersucht wurden Notfallabteilung.

In ihrem AJE-Artikel schrieben sie: „Wir haben untersucht, ob die Pulsoximetrie die Sauerstoffsättigung bei Patienten, die sich als NHB [nicht-hispanische Schwarze/Afroamerikaner] identifizierten, im Vergleich zu NHW [nicht-hispanischen Weißen] systematisch unterschätzte. Das haben wir auch.“ Es wurde beurteilt, ob sich Unterschiede in der Messung der Sauerstoffsättigung bei Patienten mit COVID-19 auf die Aufnahme ins Krankenhaus, die erbrachte Pflege oder die Rückkehr ins Krankenhaus nach der Entlassung auswirkten.

„Wir fanden Hinweise auf einen differentiellen Pulsoximeter-Messfehler bei NHB-Personen, der zu einer nicht zufälligen Überschätzung der Blutsauerstoffversorgung im Vergleich zu NHW-Personen führte. NHB-Personen hatten auch häufiger eine Hypoxämie [ungewöhnlich niedrige Sauerstoffwerte im Blut], die durch Pulsoximetrie nicht erkannt wurde.“ .

„Bei NHB-Patienten, die sich mit COVID-19 in der Notaufnahme vorstellten, stellten wir fest, dass eine Überschätzung der Sauerstoffsättigung mit einer Unterschätzung der Notwendigkeit einer Aufnahme und einer Unterschätzung der Notwendigkeit einer Behandlung mit Dexamethason und zusätzlichem Sauerstoff verbunden war. Darüber hinaus beobachteten wir damit verbundene Verzögerungen bei der Behandlung mit Dexamethason Einleitung und Einleitung einer Sauerstoffergänzung.

„Es gibt auch weitreichendere Auswirkungen über COVID-19 hinaus, da die Genauigkeit des Differentialpulsoximeters das Potenzial hat, die Ungleichheiten bei allen Erkrankungen zu verschärfen, bei denen die Messung der Blutsauerstoffsättigung als Grundlage für die klinische Entscheidungsfindung dient.“

Bedeutung genauer Messwerte

Die Entwicklung von Pulsoximetern, die für alle Menschen unabhängig vom Hautton genau sind, ist eindeutig ein wichtiger Durchbruch. Medizinische Laborleiter und Pathologen wissen, dass SpO2-Daten – zusammen mit klinischen Labortestergebnissen – für eine erfolgreiche Diagnose und Behandlung von entscheidender Bedeutung sind. Daher sind neue Technologien, die gut akzeptierten Geräten nützliche Funktionen hinzufügen, positive Entwicklungen und sehenswert.

– Donna Marie Pocius

Verwandte Informationen:

Forscher befasst sich mit seit langem bestehenden Problem mit Pulsoximetern und dunkelhäutigen Patienten

Wenn es um dunklere Haut geht, greifen Pulsoximeter zu kurz

Brown-Doktorand arbeitet an der Korrektur der Hautfarbverzerrung in Pulsoximetern

Pulsoximeter funktionieren bei dunklerer Haut nicht so gut, was zu einer fehlerhaften COVID-19-Behandlung führt

Rassenunterschiede bei der Ungenauigkeit von Pulsoximetergeräten und geschätzte klinische Auswirkungen auf den COVID-19-Behandlungsverlauf

Deine Email-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert *

Kommentar *

Name *

Email *

Webseite

D