Seit COVID wächst die Besorgnis über die Rasse

Von

Anil Oz

,

Emily Kwong

,

Thomas Lu

,

Gabriel Spitzer

Ein Gesundheitsmitarbeiter überwacht am 6. Mai 2021 während einer Tür-zu-Tür-Umfrage in einem Viertel mit niedrigem Einkommen in Hyderabad mit einem Oximeter den Puls und die Sauerstoffsättigung eines Bewohners, um nach Symptomen des Covid-19-Coronavirus zu suchen. Noah Seelam/AFP über Getty Images Bildunterschrift ausblenden

Ein Gesundheitsmitarbeiter überwacht am 6. Mai 2021 während einer Tür-zu-Tür-Umfrage in einem Viertel mit niedrigem Einkommen in Hyderabad mit einem Oximeter den Puls und die Sauerstoffsättigung eines Bewohners, um nach Symptomen des Covid-19-Coronavirus zu suchen.

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Während der COVID-19-Pandemie wurde eine Messung wichtiger als fast jede andere – die Blutsauerstoffsättigung. Es handelte sich um die einzige konkrete Zahl, anhand derer Ärzte beurteilen konnten, wie schwerwiegend ein Fall von COVID-19 war und ob sie Personen ins Krankenhaus einweisen und mit zusätzlichem Sauerstoff versorgen sollten.

Aber Pulsoximeter, das am häufigsten zur Messung des Blutsauerstoffgehalts verwendete Gerät, funktionieren bei farbigen Patienten nicht so gut.

„Für mich besteht kein Zweifel daran, dass dies dazu geführt hat, dass Menschen keine Pflege erhielten, nicht rechtzeitig versorgt wurden oder sogar nach Hause geschickt wurden oder zu Hause blieben, um an COVID-19 zu sterben“, sagt Noha Aboelata, Hausärztin bei der Roots Community Gesundheitszentrum. Aboelata ist Co-Autor einer von mehreren Studien, die gezeigt haben, dass Ungenauigkeiten im Gerät dazu geführt haben, dass farbige Patienten nicht rechtzeitig versorgt werden.

Eine Gruppe, die versucht, ein besseres und gerechteres Gerät in die Realität umzusetzen, wird von Kimani Toussaint, einem Physiker an der Brown University, geleitet.

„Ich war überrascht, dass es heutzutage ein anhaltendes Problem ist, insbesondere da das Pulsoximeter ein so allgegenwärtiges Werkzeug für Ärzte ist“, sagt Toussaint. „Ich ging davon aus, dass jemand dieses Problem gelöst hätte.“

Die Ungenauigkeit von Pulsoximetern ist kein neues Problem. Bereits 1976 erkannten Wissenschaftler von Hewlett-Packard, dass Pulsoximeter auf unterschiedliche Hauttöne kalibriert werden mussten. „Da Hautpigmentierung und andere Absorber die Messung beeinflussen, ist die Methode nicht in der Lage, absolute Messungen durchzuführen“, schrieben damals zwei Wissenschaftler im Firmenjournal.

Trotzdem gelangten die Geräte schließlich in Apotheken, Krankenhäuser und in die Hausapotheke.

„Es entstand im Wesentlichen aus Tests an einer weißen Bevölkerung“, sagt Usha Lee McFarling, eine nationale Wissenschaftskorrespondentin für STAT, die ausführlich über Pulsoximeter berichtet hat. „Sie wurden in den Achtzigern getestet, zu einer Zeit, als es in unseren klinischen Studien und Tests so wenig Vielfalt gab.“

Andere Wissenschaftler begannen bereits in den 1990er Jahren, die Diskrepanz aufzugreifen, sie gelangte jedoch nicht in den medizinischen Mainstream. Die wenigen Artikel über rassistische Vorurteile in Pulsoximetern gelangten weder in medizinische Lehrbücher noch in hochrangige Fachzeitschriften.

Den Ärzten war weitgehend nicht bewusst, dass das für ihre Arbeit entscheidende Gerät fehlerhaft war. „Das ist in meiner Welt einfach allgegenwärtig. Ich würde nicht auf die Idee kommen, in meiner täglichen Praxis einen Puls oder einen Blutdruck zu messen, ohne eine Pulsoximetrie durchzuführen“, sagt Dr. E. Jane Carter, Lungenärztin an der Brown University.

Carter hat fast immer ein Oximeter in der Tasche, aber nachdem sie von Toussaints Arbeit und den Ungerechtigkeiten, die dazu führen, hörte, wollte sie Teil der Lösung sein.

„Es war für mich einfach entsetzlich, dass ich 30 Jahre lang als Lungenarzt sowohl in den USA als auch in Afrika südlich der Sahara Oxymetrie verwendet habe, um Entscheidungen zu treffen, und möglicherweise nicht für alle meine Patienten die richtigen Entscheidungen getroffen habe.“ Sie sagt.

Obwohl sie sich kürzlich von den meisten ihrer Arbeiten zurückgezogen hat, widmet sie sich einem weiteren Projekt: Sie hilft Toussaint bei der Entwicklung eines neuen Oximeters.

Das Pulsoximeter, das die meisten Menschen verwenden, ist ein kleines Gerät, das am Finger einer Person befestigt wird. Das Gerät strahlt Licht zweier Wellenlängen in den Finger. Eine Wellenlänge wird von sauerstoffreichem Blut absorbiert, die andere von sauerstoffarmem Blut.

„Dann schauen wir uns ihre relative Absorption an, um das verhältnismäßige Maß dafür zu ermitteln, um wie viel mehr das eine als das andere absorbiert wird, und nutzen es, um die Menge an Sauerstoff abzuschätzen, die in unserem Blut gesättigt ist“, sagt Toussaint.

Es ist bekannt, dass Pulsoximeter auf dunklere Hauttöne ausgerichtet sind. Kimani Toussaint ist Physikerin an der Brown University und arbeitet an einer Alternative zum Pulsoximeter. Joshua Burrow/Kimani Toussaint Bildunterschrift ausblenden

Es ist bekannt, dass Pulsoximeter auf dunklere Hauttöne ausgerichtet sind. Kimani Toussaint ist Physikerin an der Brown University und arbeitet an einer Alternative zum Pulsoximeter.

Das Oximeter berechnet dann, wie viel Prozent des Blutes einer Person Sauerstoff enthält. Licht wird aber auch von Melanin absorbiert, dem Protein, das die Haut pigmentiert. Da die Geräte für hellere Hauttöne entwickelt und kalibriert wurden, führt das Melanin bei Menschen mit dunklerer Haut dazu, dass das Oximeter den Sauerstoffgehalt ihres Blutes überschätzt – und unterschätzt, wie schwerwiegend ein Fall von COVID-19 ist.

„Die Herausforderung besteht darin, den Beitrag von Melanin herauszutrennen, der sich mit dem Beitrag von Sauerstoffdesoxyhämoglobin überschneiden würde“, sagt Toussaint.

Aber er versucht einen neuen Ansatz. Anstatt dieselbe Infrarottechnologie auf eine vielfältige Population zu kalibrieren, konzentriert sich Toussaint auf eine völlig andere Eigenschaft des Lichts.

„Wir versuchen, die Polarisations- oder elektrischen Feldeigenschaften von Licht auszunutzen“, sagt Toussaint. „Was wir untersucht haben, ist, ob wir dies nutzen können, um Desoxyhämoglobin von Oxyhämoglobin zu unterscheiden – vorzugsweise bei der gleichen Lichtwellenlänge, um einige der anderen Herausforderungen zu minimieren, die sich aus der Überquerung des Spektrums und den unterschiedlichen Reaktionen auf Melanin ergeben.“

Toussaint testet seinen schuhkartongroßen Prototyp in einem Krankenhaus. Hier stellt Carter, die Lungenärztin, ihr klinisches Know-how zur Verfügung. In der Praxis sind Pulsoximeter im Allgemeinen empfindlich – auch durch Bewegung, Nagellack, Schmuck und Platzierung.

Selbst wenn das Gerät von Toussaint funktioniert, wird es einige Zeit dauern, bis es zugelassen wird und die Finger der Patienten erreicht. Inzwischen nutzen Ärzte wie Aboelata und Carter Workarounds.

Aboelata lässt Patienten ein Oximeter verwenden, wenn sie gesund sind, und erstellt so einen Vergleichswert mit dem, wenn sie krank sind. Aber in Situationen, in denen es auf den genauen Blutsauerstoffgehalt ankommt – etwa bei der Einweisung ins Krankenhaus zur Behandlung oder bei der Genehmigung von Sauerstoff zu Hause zur Behandlung eines Emphysems – greifen Carter und Aboelata wieder auf den schwierigeren arteriellen Blutgastest zurück.

Der Test erfordert sowohl eine schwierigere Art der Blutentnahme, als die meisten Ärzte es gewohnt sind, als auch die Blutprobe, die in Eis gelegt und sofort in ein Labor gebracht wird. Das bedeutet, dass viele Kliniken wie die von Aboelata den Test nicht einmal durchführen können. Wenn ihre Patienten es also brauchen, muss sie sie woanders hinschicken. Aber Ärzte müssen auch ihre Einstellung zu Oximetern ändern, sagt sie.

„Wir müssen entweder ein Gerät haben, von dem wir wissen, dass es für alle Hauttöne genau ist, oder wir müssen zu einer anderen Art von Test übergehen“, sagt sie.

Toussaint hofft, dass sein polarisationsbasiertes Oximeter dieser Test sein kann, damit er mit dem Testen kleinerer Modelle beginnen und Unternehmen seine Technologie übernehmen können.

Er spürt die große Bedeutung seiner Arbeit und sagt, dass ihn Fremde nach Updates zu seiner Arbeit fragen. „Das hat mich wirklich beeindruckt – wie viel Einfluss diese Arbeit haben könnte, wenn sie erfolgreich ist“, sagt er. „Das finde ich spannend. Aber ich schätze auch, dass damit eine große Verantwortung verbunden ist.“

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Die Audioversion dieser Geschichte wurde von Thomas Lu produziert und von Gabriel Spitzer bearbeitet. Neil Tevault war der Toningenieur. Rebecca Ramirez hat die digitale Geschichte bearbeitet. Anil Oza überprüfte die Fakten.