NeuroSense-Device: Nachweis von Hirninfektionen durch Analyse der Gehirnflüssigkeit

Die Krise der Drainagen-Infektionen: Etwa 25.000 Krankenhauspatienten in den Vereinigten Staaten benötigen jährlich Flüssigkeitsdrainagen aufgrund, Hydrozephalus oder Hirnblutungen. Die verzögerter Erkennung: Bis zu 20 % der Fälle führen zu Infektionen, die die Krankenhausverweildauer mehr als verdoppeln.

Der Standard-Labor-Engpass: Aktuelle klinische Protokolle stützen sich auf die manuelle Entnahme üssigkeitsproben und deren Versand an ein Labor, ein verzögerter Prozess, der in der Regel nur alle 24 bis durchgeführt wird.

Die NeuroSense-Architektur: Die neu entwickelte NeuroSense-Plattform verbindet sich direkt mit bestehenden Drainageschläuchen, um eine kontinuierliche Analyse lebenswichtiger chemischer Biomarker durchzuführen: Glukose, Laktat, pH-Wert und Flüssigkeitsflussrate.

Einordnung fuer Autofahrer

Hardware für Mikrosensoren am Krankenbett: Das System besteht aus einem 3D-gedruckten Gerät in etwa der Größe eines Smartphones, das vier spezialisierte Sensoren, einen elektrochemischen Analyzer und eine Live-Digitalanzeige beherbergt.

Globale akademische Allianz: Unter der Leitung der Doktorandin Fatemeh Keyvani an der University of Waterloo vereint das Projekt Forscher der Universitätsmedizin Rostock, des MIT und der Harvard Medical School.

Commercialisierungs-Roadmap: Nach erfolgreicher Erstvalidierung entwickelt das Team ein automatisiertes Warnsystem für medizinisches Fachpersonal, um die Vorbereitung auf groß angelegte klinische Studien zu ermöglichen.

Was die Studie zeigt

Quelle: Universität Waterloo Ein ät Waterloo geführtes Forschungsteam hat ein neues Überwachungssystem entwickelt, das Leben retten und die Gesundheitskosten bei Schädel-Hirn-Trauma-Fällen durch die frühzeitige Erkennung senken soll. „Diese Plattform ist darauf ausgelegt, Trends nahezu sofort zu erfassen und Komplikationen zu identifizieren, bevor sie sich erheblich verschlimmern", sagte Dr.

Mahla Poudineh, Professorin für Elektrotechnik und Informatik sowie Canada Research Chair für Health Monitoring BioNano Devices an der Universität Waterloo.

Die NeuroSense-Plattform integriert ein smartphonegroßes, 3D-gedrucktes Multisensor-Gerät in externe Drainageschläuche und ermöglicht so eine kontinuierliche Überwachung, Laktat, pH-Wert und Durchflussrate am Krankenbett, um eine frühzeitige Erkennung neurologischer Infektionen sicherzustellen. Quelle: Neuroscience News.

Technik und Auswirkungen

Allein in den Vereinigten Staaten benötigen jährlich etwa 25.000 Krankenhauspatienten mit traumatischen Hirnverletzungen und anderen Erkrankungen, darunter Hydrozephalus und Hirnblutungen, Drainagen zur Entfernung überschüssiger Hirnflüssigkeit.

Bis zu 20 Prozent dieser Fälle führen zu Infektionen, die die Krankenhausaufenthalte mehr als verdoppeln und zu Komplikationen wie schwerer Meningitis, Nervenschäden, Behinderung und Tod führen.

Kliniker versuchen derzeit, Infektionen durch Entnahme üssigkeitsproben und deren Laboranalyse frühzeitig zu erkennen – ein arbeitsintensiver Prozess, der nur alle ein oder zwei Tage durchgeführt werden kann.

Was die Studie zeigt

Das internationale Forschungsteam, das über ein Dutzend Mitglieder in Kanada, Deutschland und den USA umfasst, erkannte die Chance, Patientenergebnisse zu verbessern und Kosten zu senken, indem die Hirnflüssigkeit kontinuierlich auf frühe Anzeichen überwacht wird, die ebenfalls ein ernstes Problem darstellen können.

Das Ergebnis ist NeuroSense, ein berwachungssystem, das sich an Drainagen anschliet, um Infektionsbiomarker  einschlielich Vernderungen, Laktat und pH-Wert sowie des Durchflussvolumens  zu erfassen, whrend Hirnflssigkeit durch diese fliet.

Ein 3D-gedrucktes Gert, etwa so gro wie ein Smartphone, enthlt vier Sensoren, die mit einem elektrochemischen Analyzer und einem Display verbunden sind, sodass rzte und Pflegekrfte die Werte kontinuierlich direkt am Krankenbett berwachen knnen. Die Vorteile umfassen eine frhzeitige Warnung vor Infektionen oder Drainagenstrungen, was schnellere und bessere Behandlungsentscheidungen ermglicht", sagte Fatemeh Keyvani, eine Doktorandin im Bereich Elektrotechnik und Informatik an der University of Waterloo, die die Forschung leitete.

Was die Studie zeigt

NeuroSense zeigte im Labor und in einer kleinen Patientengruppe auf einer Intensivstation im Krankenhaus im Vergleich zu Standardtests gute Ergebnisse.

Die Forscher planen, eine Alarmfunktion hinzuzufgen, um Kliniker automatisch ber Probleme zu informieren, grere klinische Studien durchzufhren und die Komponenten zu verfeinern, whrend sie auf eine mgliche kommerzielle Vermarktung hinarbeiten.

Neben Waterloo umfasst das Projekt auch Forscher der Universittsmedizin Rostock, des Massachusetts Institute of Technology und der Harvard Medical School. Zentrale Fragen beantwortet: A: Die zur Abfhrung berschssiger Hirnflssigkeit erforderlichen Drainagen schaffen einen direkten Weg fr Komplikationen.

Technik und Auswirkungen

Wenn Patienten unter Blutungen oder traumatischen Verletzungen leiden, mssen rzte Drainageschluche einsetzen, um den intrakraniellen Druck zu entlasten; bis zu 20 % dieser Flle fhren jedoch zu Infektionen, die den Krankenhausaufenthalt verdoppeln. A: Indem die Drainageschlauch selbst zu einem lebendigen Diagnoselabor wird.

Anstatt Pflegekrfte zwingen zu mssen, manuell Flssigkeit abzunehmen und Tage auf Laborergebnisse zu warten, wird das Gert direkt am Schlauch befestigt und liest chemische Verschiebungen sowie Flussmetriken sofort aus, whrend die Flssigkeit durch den Schlauch strmt.

A: Es berwacht kontinuierlich ein kritisches vierstufiges biologisches Profil: Glukosespiegel, Laktatspiegel, pH-Wert der Flssigkeit und die physikalische Flussrate. Plötzliche Veränderungen dieser chemischen Biomarker deuten darauf hin, dass der Körper einer Infektion widersteht oder dass die Drainage gestört funktioniert.

Was die Studie zeigt

Redaktionsnotizen: Dieser Artikel wurde News bearbeitet. Zusätzliche Kontextinformationen wurden ügt. Über diese Neuigkeiten zur Forschung im Bereich Neurowissenschaften und Neurotechnologie: Autor: Ryon Jones Quelle: Universität Waterloo Kontakt: Ryon Jones – Universität Waterloo Bild: Das Bild ist Neuroscience News zuzuordnen.

Originale Forschung: Zugangsbeschränkt. „Eine Plattform für die nahezu Echtzeit- und multiplexierte Überwachung und des Flusses in der neurokritischen Intensivpflege", Luisa M. Muller, Natalie Fudge, Bridget MacLean, Agosh Saini, Joshua Khatri, Thomas Kriesen, Matthias Wittstock, Florian A. Gessler, Robert Langer, Joshua D.

Bernstock, Shriya Srinivasan und Mahla Poudineh.

Technik und Auswirkungen

Science Translational Medicine DOI:10.1126/scitranslmed.aeb1381 Eine Plattform für die nahezu Echtzeit- und multiplexierte Überwachung Flusses in der neurokritischen Intensivmedizin Die Echtzeitüberwachung des Liquors (CSF) ist in Intensivstationen entscheidend für die zeitnahe Behandlung mechanischen Funktionsstörungen bei Patienten mit externen Ventrikeldrainagesystemen.

Der aktuelle Stand der Praxis stützt sich auf intermittierende Liquorproben für laborbasierte Biomarkeranalysen und manuelle Inspektionen, was zu verzögerten Berichten und Interventionen führt.

Um diese Einschränkungen zu überwinden, haben wir NeuroSense entwickelt – eine multiplexierte Sensorplattform, die sich mit standardisierten externen Ventrikeldrainagesystemen integriert und eine nahezu Echtzeit-Überwachung wesentlicher Liquor-(Bio)marker ermöglicht, darunter Glukose, Laktat, pH-Wert und Flussrate, die für die Früherkennung örungen unerlässlich sind.

Einordnung fuer Autofahrer

NeuroSense integriert elektrochemische Biosensoren auf Basis, einen Polydopamin-pH-Sensor sowie einen impedanzbasierten Durchflusssensor. Validierungen unter simulierten Bedingungen zeigten die Spezifität der Sensoren, eine Stabilität im menschlichen Liquor cerebrospinalis über mehrere Tage sowie Kompatibilität mit der Ethylenoxid-Sterilisation.

Die Evaluation bei stationären Intensivpatienten ergab eine starke Korrelation mit klinischen Referenzstandards. Durch die Bereitstellung einer nahezu Echtzeit-Bewertung am Patientenbett hat NeuroSense das Potenzial, die zeitliche Auflösung für die Erkennung für Drainage-Störungen zu verbessern.