• Monday June 24,2019

Future Tech

Anonim


Wenn Ihr Herz aufhört zu schlagen, besteht die übliche medizinische Vorgehensweise darin, es mit einem Defibrillator wieder in Bewegung zu setzen. Dies muss schnell geschehen, damit Ihr Blut wieder Sauerstoff und Glukose an das Gehirn liefert. Wenn Sie jedoch einen Herzstillstand erleiden, wenn Sie sich nicht in einem Krankenhaus befinden, ist es unwahrscheinlich, dass Sanitäter Sie so früh erreichen, dass bleibende Schäden vermieden werden.
Unerwarteterweise kann eine Technik, die die Lunge mit einer gekühlten, atmungsaktiven Flüssigkeit füllt, dieses düstere Bild revolutionieren. Forscher behaupten, dass die Flüssigkeitsbehandlung die Überlebenszeit ohne Blutfluss verdoppeln kann und es vielleicht jedem dritten Patienten ermöglicht, einen Herzstillstand zu überleben. Der nationale Durchschnitt liegt bei etwa einem von 20.
Die Schlüsselentdeckung wurde von Peter Safar gemacht, einem Arzt, der vor fast 50 Jahren für die Einführung der Techniken der Herz-Lungen-Wiederbelebung in den USA bekannt war. Safar ist in seinen Siebzigern immer noch die bekannteste Figur in der Reanimationsmedizin und forscht weiter in seinem Labor am University of Pittsburgh Medical Center. Die grundlegende Herausforderung der Wiederbelebung, sagt er, liegt nicht im Herzen, sondern im Gehirn: "Wenn ein plötzlicher Herztod bei normaler Körpertemperatur auftritt, ist der Hirnschaden nach fünf Minuten dauerhaft."
Obwohl sich das Herz nach fast 20 Minuten ohne Schlag erholen kann, sind die Gehirnzellen empfindlicher. Wenn das Blut aufhört zu fließen, erschöpfen die Zellen ihre Sauerstoffvorräte in nur 10 Sekunden. Dann verliert der Patient das Bewusstsein. Nachdem die letzten Glukosevorräte fünf Minuten später verschwunden sind, vergiften sich die Zellen buchstäblich mit einer giftigen Kaskade chemischer Reaktionen.
In den 80er Jahren entdeckte Safar zufällig, dass diese toxische Kaskade durch "milde Hypothermie" verlangsamt werden kann - die Körpertemperatur wurde um 7, 2 Grad Fahrenheit gesenkt. In Versuchen an Hunden stellte er fest, dass die fünf Minuten für das Überleben eines Herzstillstands auf 10 Minuten verlängert werden konnten, wenn er die Temperatur für 12 Stunden senkte, während der Blutdruck gerade so hoch war, dass das Blut durch die belasteten Blutgefäße fließen konnte. Safars Verfahren wurde jedoch nie implementiert, weil niemand einen einfachen Weg finden konnte, um einen Menschen schnell genug zu kühlen. Die Technik, die Safar in seinen Tierversuchen angewendet hatte - das Umleiten und Kühlen von Blut durch eine Miniatur-Herz- und Lungenmaschine - war für Paramedics für den Einsatz viel zu chirurgisch kompliziert.

Diese beiden Prototypen zur schnellen Abkühlung des Gehirns sind noch zu groß für den Einsatz im Feld. Das Ziel ist ein Gerät, das in zwei Koffer passen kann.
Foto mit freundlicher Genehmigung von Scott Nelson / Critical Care Research
Dann bekam der Forscher Michael Darwin einen anderen Ansatz. Darwin war 1997 Forschungsdirektor bei 21st Century Medicine (jetzt Critical Care Research), einem kleinen Labor in Südkalifornien, das privat von der Life Extension Foundation, einem Vitaminversandunternehmen, finanziert wird. Er hatte über ein bizarres Experiment gelesen, das zeigte, dass eine Maus überleben konnte, während sie in eine Flüssigkeit eingetaucht wurde, die als Perfluorcarbon bezeichnet wurde. Die Perfluorkohlenstoff-Familie von Chemikalien, die hauptsächlich aus Fluor und Kohlenstoff bestehen, ist so chemisch inert, dass sie die empfindlichen, luftgefüllten Taschen in der Lunge nicht schädigen. Perfluorkohlenwasserstoffe können mit metabolisch nützlichen Gasen wie Sauerstoff oder Kohlendioxid beladen werden.
Darwin stellte sich vor, wie eine solche Behandlung eingesetzt werden könnte, um Patienten mit Herzstillstand zu retten. Wenn Sanitäter am Tatort ankamen, würden sie das Herz des Patienten zunächst mit einem Standard-Defibrillator neu starten. Dann würden sie Perfluorcarbon in die Lunge des Patienten über einen Endotrachealtubus (ein Standardgerät, das normalerweise dazu verwendet wird, Sauerstoff in die Lungen eines bewusstlosen Patienten zu zwingen) zuführen. Der Perfluorkohlenstoff könnte einen doppelten Zweck erfüllen. Es würde genug Sauerstoff transportieren, um das Leben zu erhalten, und wenn es gekühlt würde, kühlte es das Blut über das riesige Netz von Kapillaren in den Lungen ab. Das Blut würde dann zirkulieren und das Gehirn kühlen.
Leider stellte Darwin fest, dass eine Gruppe von Forschern ihn dafür geschlagen hatte. Aber es war ihnen nicht gelungen, ein Gerät herzustellen, das sich effektiv abkühlte. Deshalb beschloss er, seine eigenen Experimente in Zusammenarbeit mit Steven Harris durchzuführen, einem Arzt bei Critical Care Research, der zuvor an der University of California in Los Angeles an der Langlebigkeitsforschung gearbeitet hatte. Sie experimentierten an narkotisierten Hunden mit einem Endotrachealtubus, wie Darwin es sich vorgestellt hatte. Sie änderten jedoch das Konzept, indem sie ein Rohr innerhalb eines Rohrs verwendeten, um Sauerstoff und Perfluorkohlenstoff gleichzeitig und getrennt zuzuführen: Das äußere Rohr trug Sauerstoff; das Rohr innerhalb von Perfluorcarbon getragen. Diese Innovation hat nicht nur die Ausrüstung vereinfacht, sondern auch die Kühlung effizienter gestaltet.
"Wir hatten eine dreimal so hohe Abkühlrate wie alle anderen mit der externen Kühlung", erinnert sich Harris, "wahrscheinlich weil das Gas Turbulenzen verursacht", wodurch die Kühlflüssigkeit sehr effektiv in der Lunge verteilt wird. In 18 Minuten fiel die Bluttemperatur um 14 Grad Fahrenheit, wodurch die Gehirntemperatur um 13, 3 Grad sank. Alle Tiere erholten sich vollständig, mit Ausnahme eines Tieres, das einer Infektion erlag, die nicht mit dem Experiment zusammenhängt.
Harris, Darwin und ihr kleines Forschungsteam machten 1999 auf einer medizinischen Konferenz eine vorläufige Ankündigung. Die Entdeckung sorgte für Furore, und die schnelle Abkühlung des Gehirns erregte bald die Aufmerksamkeit anderer, besser finanzierter Institutionen. Lance Becker ist Direktor der Notfall-Wiederbelebungszentrale an der University of Chicago. Becker entdeckte, dass Ken Kasza, ein Ingenieur des nahe gelegenen Argonne National Laboratory, zwölf Jahre lang damit gearbeitet hatte, winzige Eispartikel zu perfektionieren, die so rund und glatt waren, dass sie einen "Schlamm" wie einen Milchshake bilden, wenn sie mit Wasser vermischt werden. Kasza hatte seinen Eisbrei zur Kühlung von Bürogebäuden entwickelt, aber Becker sah, dass er zur Kühlung von Menschen verwendet werden konnte.
Obwohl Becker und Kasza nur ungern Kommentare zu den Arbeiten von Darwin und Harris abgeben, begann ihre Forschung in Chicago kurz nach der Präsentation der kalifornischen Wissenschaftler von 1999. Ein Jahr später testeten Becker und Kasza einen Perfluorkohlenstoff mit 35 bis 40 Prozent Eis an drei Schweinen, die unmittelbar vor dem Experiment getötet worden waren. Die Technik erreichte Kühlraten, die mit denen von Critical Care Research vergleichbar waren. Die American Medical Association stellte die Arbeit vor kurzem in einer Pressekonferenz vor.
Harris war überrascht, als er die Aufmerksamkeit seiner Konkurrenten sah. "Wir haben bereits 12 lebende Hunde gekühlt und alle erfolgreich wieder aufgewärmt", sagt er. Und er hat bereits ein Gerät getestet, um Perfluorkohlenstoff auf dem Feld zu liefern. Vorgefüllte Module können als Reaktion auf einen Notruf in einen Rettungswagen geladen werden. Perfluorcarbon-Flüssigkeit wird dann durch eine Reihe von Modulen fließen, einen Schlauch im Hals des Patienten hinunter und in seine Lunge. Das System ist automatisiert, so dass Perfluorcarbon alle 30 Sekunden abgesaugt und gepumpt wird. Ein Sensor erfasst die Bluttemperatur im Trommelfell. Sobald sich der Patient im Krankenhaus stabilisiert hat, kann die Absenkung der Körpertemperatur durch traditionelle Methoden wie Eisbeutel oder Kühldecken aufrechterhalten werden. Es werden fünf Prototypen gebaut, von denen einer an Peter Safar gehen wird.
"Dr. Harris klingt sehr glaubwürdig", sagt Safar, "und wir werden sein Gerät gerne testen." Safar sieht das plötzliche Interesse an einer Abkühlung des Körpers mit einer trockenen Trennung. "Viele Leute sind auf den Zug der Hypothermie gesprungen", fügt er hinzu und fügte hinzu, dass ein anderes kleines Unternehmen, Accuspix, mit der Erforschung von Strategien für eine schnelle Abkühlung begonnen hat.
"Rückblickend", sagt Harris, "scheint es ziemlich offensichtlich zu sein, dass die Schädigung des Gehirns nach einem Herzstillstand weitgehend ein chemischer und entzündlicher Prozess ist, der durch Abkühlen reduziert werden kann, genau wie Sie einen verstauchten Knöchel kühlen würden." Es ist offensichtlich oder nicht, wenn ein Kühlgerät erfolgreich für Menschen eingesetzt werden kann, schätzen Forscher, dass es 100.000 Leben pro Jahr retten könnte.


Eine technisch detaillierte Einführung in das Konzept und die Anwendung der Beatmung von Flüssigkeiten finden Sie auf der Website der University of Michigan unter www.med.umich.edu/ liquid / whatislv.html.


Interessante Artikel

Nerdist + Boulder +… ich!

Nerdist + Boulder +… ich!

Wenn Sie meinen Blog lesen (und Sie sollten das besser als Axiom akzeptieren), haben Sie wahrscheinlich von Chris Hardwick gehört. Sein Podcast, Nerdist, ist ein monströser Moloch von podcasty Geekiness, zum einen. Und er war in Craig Fergusons Show und Conan und Chelsea Lately und einer Reihe anderer.

Wie sieht die Zukunft für El Chichón aus?

Wie sieht die Zukunft für El Chichón aus?

Nach dem gestrigen Rückblick auf den 30. Jahrestag des Ausbruchs von El Chichón in Mexiko dachte ich, ich würde ein wenig darüber erzählen, was heute passiert und was die zukünftige Aktivität für den Vulkan sein könnte. Für Vulkane mit langen Erholungszeiten zwischen den Ausbrüchen ist es nicht überraschend, wie wenig seit den Ereignissen von 1982 in El Chichón passiert ist. Die Zufuhr

Der Tag, an dem alles starb

Der Tag, an dem alles starb

Geologe Luann Becker argumentiert, dass vor 250 Millionen Jahren ein sechs Meilen breiter Asteroid vor der australischen Küste in den Meeresboden stürzte. Sie glaubt, dass die Auswirkungen der Auswirkungen das größte der fünf bekannten Massensterben ausgelöst haben. Illustration von Mondolithic Studio Eine der kühnsten Behauptungen, die jemals in der wissenschaftlichen Literatur veröffentlicht wurden, begann mit einer einzigen bescheidenen Beobachtung. In den

Ersetzen Computerprogramme Mozart?

Ersetzen Computerprogramme Mozart?

Lernen Sie Emily Howell kennen. Sie ist eine Komponistin, die eine CD mit Sonaten veröffentlicht, die sie komponiert hat. Was macht sie so einzigartig? Sie ist ein Computerprogramm. Emily wurde von Professor David Cope, Professor an der University of California-Santa Cruz, gegründet, der behauptet, mehr Musiklehrer als Informatiker zu sein (er ist beides).

Das Lied von Killerelektronen

Das Lied von Killerelektronen

Licht und Ton sind zwei ziemlich unterschiedliche Dinge. Sie sind beide Wellen, aber ihre Ähnlichkeit endet dort. Sound ist eine Kompressionswelle: Etwas passiert (wie ein Baum fällt in einem Wald), der Luft etwas komprimiert, und diese Welle bewegt sich schockierend mit der Schallgeschwindigkeit nach außen. I

Eine Karte der Ozeane im Wert von 7 Millionen US-Dollar

Eine Karte der Ozeane im Wert von 7 Millionen US-Dollar

Es ist der Lieblings-Aphorismus eines Ozeanographen, dass wir mehr über die Oberfläche des Mars wissen als die Ozeane unseres eigenen Planeten. Und in vielerlei Hinsicht ist es wahr. Basierend auf einer Zusammenstellung von Daten von Dr. Jon Copley der University of Southampton (sowie anderen Quellen, einschließlich HiRISE-Kameradaten und Gesprächen mit Tiefseeforschern), können wir die Verteilung des räumlichen Verständnisses in der folgenden Abbildung sehen : Die Zahlen zeigen, dass wir aus topographischer / bathymetrischer Sicht weit hinter dem Verständnis des Meeresbodens liegen. Wir ha