Wirksamkeits- und Durchführbarkeitsstudie eines tragbaren Hämatom-Imagers im Nahinfrarotbereich (NIRD-HI) (NIRD-HI)

Traumatische Hirnverletzungen (THV) sind zu einer charakteristischen Verletzung des modernen Krieges geworden und bleiben eine der schwierigsten Erkrankungen, die in vorderen Versorgungseinrichtungen diagnostiziert werden können. Ein Haupthindernis bei der Diagnose von THV auf dem Schlachtfeld ist der "stille" oder verzögerte Beginn neurologischer Symptome, der den Schweregrad der Verletzung verschleiern kann. Ein Hauptgrund für schlechte Ergebnisse bei mittelschweren bis schweren THV ist das Vorhandensein akuter intrakranieller Blutungen, die schnell anschwellen und zu sekundären Hirnschäden oder Tod führen können. Die frühzeitige Erkennung solcher Blutungen ist entscheidend für die Verbesserung des Überlebens der Patienten und der neurologischen Genesung.

Derzeit ist die CT der Goldstandard für die Diagnose von intrakraniellen Blutungen (ICH), da sie die erforderliche Genauigkeit bietet, um Hirnblutungen zu erkennen und zu bewerten. Die logistischen Anforderungen der CT-Bildgebung stellen jedoch erhebliche Herausforderungen in Einsatzgebieten oder ressourcenarmen Umgebungen dar. Diese Anforderungen machen die CT für den Feldeinsatz unpraktisch, sodass medizinisches Personal in vorderen Operationsgebieten ohne eine zuverlässige Bildgebungslösung für die schnelle THV-Diagnose bleibt. Folglich besteht ein dringender Bedarf an tragbaren, verletzungsnahen (POI) Diagnosewerkzeugen, die Hirnverletzungen in kargen Umgebungen effektiv erkennen können.

Sowohl im militärischen als auch im zivilen Kontext besteht ein ungedeckter Bedarf an einem Diagnosegerät, das medizinisches Personal auf Veränderungen des ICH-Status aufmerksam machen kann, ohne auf ressourcenintensive serielle Bildgebung oder neurologische Überwachung angewiesen zu sein. Ein solches Werkzeug könnte eine rechtzeitige Triage ermöglichen und kritische Entscheidungen über medizinische Evakuierungen informieren, was die Ergebnisse für Patienten mit THV verbessert. Bestehende POI-Technologien stützen sich jedoch überwiegend auf funktionale Bewertungen und indirekte Messungen von THV, die von Natur aus subjektiv sind und oft an Spezifität mangeln. Die Abhängigkeit von solchen Methoden kann zu falsch positiven oder falsch negativen Ergebnissen führen, insbesondere bei Verletzungen mit geringer Inzidenz, wo der positive prädiktive Wert (PPV) tendenziell unter 50 % fällt. In der Militärmedizin ist die Gewährleistung einer hohen Sensitivität und Spezifität entscheidend, da die Einleitung unnötiger Behandlungen oder Evakuierungen erhebliche operationelle Risiken und Ressourcenkosten mit sich bringen kann. Ein feldfähiges Diagnosewerkzeug, das in der Lage ist, ICH und andere THV-Komplikationen genau zu identifizieren, ist daher für die Verbesserung der Versorgung in militärischen und zivilen Notfallsituationen unerlässlich.

Bestehende POI-Technologien stützen sich jedoch überwiegend auf funktionale Bewertungen und indirekte Messungen von THV, die von Natur aus subjektiv sind und oft an Spezifität mangeln. Die Abhängigkeit von solchen Methoden kann zu falsch positiven oder falsch negativen Ergebnissen führen, insbesondere bei Verletzungen mit geringer Inzidenz, wo der positive prädiktive Wert (PPV) tendenziell unter 50 % fällt. In der Militärmedizin ist die Gewährleistung einer hohen Sensitivität und Spezifität entscheidend, da die Einleitung unnötiger Behandlungen oder Evakuierungen erhebliche operationelle Risiken und Ressourcenkosten mit sich bringen kann. Ein feldfähiges Diagnosewerkzeug, das in der Lage ist, ICH und andere THV-Komplikationen genau zu identifizieren, ist daher für die Verbesserung der Versorgung in militärischen und zivilen Notfallsituationen unerlässlich.

Nahinfrarot-Spektroskopie (NIRS) kann zur Untersuchung von Gewebe verwendet werden. Sie wurde über die Jahre hinweg gut untersucht, und es kann gezeigt werden, dass die Hauptkomponenten der Variation in der Intensitätsantwort von Gewebe dem Blutvolumen und der Sauerstoffversorgung zugeschrieben werden können. Das reflektierte Licht der NIR-Quelle wird verwendet, um das Vorhandensein von Blutvolumen im Gewebe unter dem Sensor zu bestimmen. Durch den Vergleich von Geweben aus verschiedenen Bereichen innerhalb des Gehirns kann das Vorhandensein großer Blutmengen, die ein pathologisches Ereignis darstellen, erkannt werden. Die Verwendung von Nahinfrarot (NIR) zur spektroskopischen Schätzung des Vorhandenseins intrakranieller Blutungen wurde bereits nachgewiesen, mit hoher Übereinstimmung mit der traditionellen Kopf-CT. Obwohl effektiv für die Erkennung eines statischen hämorrhagischen Ereignisses, gibt es derzeit keine verfügbare NIR-basierte Technologie, die dynamische strukturelle Bildgebung einsetzt. Darüber hinaus können aktuelle Werkzeuge nicht alle Arten von Hämatomen zuverlässig diagnostizieren, insbesondere bilaterale Kopfverletzungen.

AUSWIRKUNG UND RELEVANZ. Etwa 60 % der verwundeten Soldaten erleiden Explosionsverletzungen und zwei Drittel werden mit einer THV diagnostiziert. Während die Mehrheit der THV mild und nicht tödlich ist, sterben 17–20 % der Patienten mit schwerer THV innerhalb der ersten 24 Stunden nach der Verletzung, was die Bedeutung einer schnellen Beurteilung und genauen Triage unterstreicht. Von denen, die die akute Phase einer THV überleben, erleben bis zu 57 % chronische Gesundheitsprobleme im Zusammenhang mit ihrer Verletzung. Dies führt zu einer großen wirtschaftlichen Belastung und einer schwerwiegenden Verringerung der Lebensqualität für Millionen von Dienstmitgliedern, Veteranen und Zivilisten. Die Demonstration eines schnellen Triage-Werkzeugs für ICH infolge von THV könnte die Diagnose und Behandlung beschleunigen, was die nachteiligen Folgen von THV minimieren könnte. Alternativ könnte das Gerät Verletzungen ausschließen, für die eine medizinische Evakuierung nicht dringend ist, und so Ressourcen der Streitkräfte schonen. Die Weiterentwicklung von POI-Diagnosewerkzeugen hängt von der Demonstration der Wirksamkeit und Machbarkeit des Werkzeugs in der Akutversorgungsumgebung ab. In Übereinstimmung mit den Zielen, hochwirksame translationale Forschung durchzuführen, die innovative Ideen in klinische Anwendungen beschleunigt, die für Dienstmitglieder, Veteranen und ihre Familien relevant sind, zielt diese Studie darauf ab, eine kritische Leistungsbewertung für das NIRD HI in einer US-Population von THV-Patienten bereitzustellen. Obwohl diese Studie in einem Traumazentrum der Stufe I durchgeführt wird, sind die behandelten Fragen auf die militärische Praxis anwendbar, insbesondere auf die verlängerte Feldversorgung. Die aktuellen Joint Trauma System Clinical Practice Guidelines (JTS CPG) für das THV-Management in der verlängerten Feldversorgung (CPG ID: 63) stützen sich auf spezialisierte Bewertungen und/oder Ausrüstung, um einen erhöhten intrakraniellen Druck infolge eines ICH zu erkennen. Eine frühere Erkennung einer intrakraniellen Blutung vor der klinischen Verschlechterung könnte Triage-Prioritäten ändern und medizinische Evakuierungspläne informieren, was entscheidend ist, um die Sterblichkeit zu verringern und funktionelle Ergebnisse sowie die Lebensqualität zu verbessern.