Personalisierung der Narkose: Forscher an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in der Schweiz haben ein Gerät entwickelt, das die Blutkonzentration von Priopiofol – eine der wichtigsten Substanzen in Anästhetika – bei Patienten während der Operation kontinuierlich messen kann.
Anästhesisten verwenden eine Vielzahl von Methoden, um die richtige Dosis für einen bestimmten Patienten zu berechnen: klinische Studien, medizinische Datenbanken und Labormessungen zum Beispiel.
Allerdings reagiert jeder Mensch anders auf Anästhetika, und es gibt keine Möglichkeit vorher zu wissen, wie diese Reaktion ausfallen wird, bis das Anästhetikum verabreicht wird.
ÜBERSICHT
Narkose: Personalisierte Dosierung
Üblicherweise erhalten Patienten heutzutage während der Operation zusätzliche Dosen eines Narkosemittels, je nach ihrer Reaktion. Die Aufgabe des Anästhesisten ist es, dafür zu sorgen, dass der Patient nicht zu früh aufwacht und keine Erinnerung an den Eingriff hat, aber er muss die kleinstmögliche Menge an Medikamenten verwenden, was für den Körper oft sehr belastend sein kann.
In der Praxis werden die zusätzlichen Dosen verabreicht, ohne dass man weiß, wie hoch die tatsächliche Medikamentenkonzentration im Körper des Patienten bereits ist. Das Problem
Um dieses Problem zu lösen, haben Forscher des Labors Integrated Systems Laboratory (LSI) der EPFL School of Engineering in Zusammenarbeit mit dem Universitätskrankenhaus Lausanne und der Polytechnischen Universität Turin ein System entwickelt, das die Priopiofol-Konzentration im Körper des Patienten während der Operation messen und die verabreichte Dosis entsprechend anpassen kann.
Laut Sandro Carrara, Professor an der EPFL School of Engineering arbeiten Wissenschaftler bereits seit Jahren an der Entwicklung von Sensoren, die die Blutkonzentration von Substanzen bei narkotisierten Patienten sofort messen können, damit die Dosis individuell angepasst werden kann. Priopiofol ist eine der wichtigsten Substanzen, die in der Anästhesie verwendet werden, aber auch eine der am schwersten zu messenden, beschreibt Carrara das Problem.
Eine intelligente Spritze
Das Gerät der Forscher an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne sieht aus wie eine große Spritze. In der Nadel befinden sich Sensorelektroden, die die Priopiofol-Konzentration im Blut des Patienten messen, während die Elektronik für die Sensoren – entwickelt am LSI – in einer zentralen Steuerbox untergebracht ist. Die Messungen der Sensoren werden mit künstlicher Intelligenz ausgewertet.
Narkose: Präzise Messungen dank maschinellem Lernen
Der Grund, warum Priopiofol so schwer zu messen ist, liegt laut Professor Sandro Carrara darin, dass es dazu neigt, an der Spitze einer Nadel zu verkleben und so die Ergebnisse zu verfälschen. Das Forscherteam probierte verschiedene Methoden aus, um dieses Problem zu lösen, bevor es sich schließlich für maschinelles Lernen entschied.
Die LSI-Forscher haben die Genauigkeit ihres Geräts durch In-vitro-Tests an menschlichen Blutproben bestätigt. Der nächste Schritt wird die Durchführung von Tests im lebenden Organismus sein.
Die vorliegenden Forschungsergebnisse wurden unter dem Titel „Smart Portable Pen for Continuous Monitoring of Anaesthetics in Human Serum With Machine Learning“ in dem englischsprachigen Fachblatt IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems veröffentlicht.
Quellen: École Polytechnique Fédérale de Lausanne / IEEE
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