Objective determination of capillary refill time by OLED-on-CMOS technology: a prospective observational proof of principle clinically study

In Krankenhäusern und Kliniken auf der ganzen Welt verlassen sich Ärzte und Pflegekräfte auf einen einfachen, alten Trick, um zu prüfen, ob das Blut ordnungsgemäß durch die winzigen Gefäße eines Patienten fließt. Sie drücken einen Finger gegen die Haut, bis die Stelle blass wird, lassen dann los und beobachten, wie schnell die Farbe zurückkehrt. Dieser Moment, bekannt als Kapillarfüllzeit (Capillary Refill Time), dient als schnelles Fenster zur Mikrozirkulation des Körpers – dem Netzwerk aus mikroskopisch kleinen Blutgefäßen, die jede Zelle mit Sauerstoff versorgen. Wenn die Farbe langsam zurückkehrt, kann dies ein Signal dafür sein, dass der Körper Schwierigkeiten hat, Sauerstoff zu liefern, ein Warnzeichen für einen Schock oder eine Infektion. Doch trotz ihrer Bedeutung hat dieser Test einen grundlegenden Fehler: Er hängt vollständig vom menschlichen Auge und der menschlichen Stoppuhr ab. Der vom Untersucher ausgeübte Druck kann variieren, das Licht im Raum kann sich ändern und der Zeitpunkt der Rückkehr der Farbe ist eine Frage des persönlichen Urteils. Diese kleinen Inkonsistenzen bedeuten, dass zwei verschiedene Ärzte unterschiedliche Ergebnisse für denselben Patienten erhalten können, was es schwierig macht, sich bei präzisen medizinischen Entscheidungen auf den Test zu verlassen.

Um dieses Problem zu lösen, hat ein Forscherteam in Dresden, Deutschland, sich zum Ziel gesetzt, eine Maschine zu bauen, die diesen Test mit perfekter Konsistenz durchführen kann. Sie entwickelten ein kleines, handgehaltenes Gerät, das einen speziellen Typ von Bildschirm mit einem empfindlichen Sensor kombiniert, sodass es sowohl als Lichtquelle als als Auge fungieren kann, das die Haut beobachtet. Die Forscher testeten dieses neue Werkzeug an zwanzig Patienten aus den Allgemeinstationen eines Universitätsklinikums, indem sie das Gerät gegen die Mitte der Brust jeder Person drückten. Das Ziel war es zu sehen, ob die Maschine die Zeit, die das Blut benötigt, um die Haut wieder aufzufüllen, genauso genau wie ein menschlicher Arzt messen kann, aber ohne das Rätselraten. Die Ergebnisse zeigten, dass das Gerät gut funktionierte und Zeiten aufzeichnete, die den Standard-Human-Methoden sehr nahe kamen, jedoch mit einem Grad an Präzision, den ein Mensch schlichtweg nicht erreichen kann.

Das Gerät selbst ist ein Wunderwerk moderner Ingenieurskunst, basert auf einer Technologie namens OLED-on-CMOS. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, dass die Forscher einen winzigen Bildschirm geschaffen haben, der auch als Kamera fungieren kann. Wenn das Gerät gegen die Haut gedrückt wird, leuchtet der Bildschirm mit weißem Licht auf und beleuchtet den Bereich wie eine Taschenlampe. Gleichzeitig registriert dieselbe Oberfläche das Licht, das von der Haut zurückgeworfen wird. Dies ermöglicht es der Maschine, genau zu sehen, wie blass die Haut wird und wie schnell die rosa Farbe zurückkehrt, während sie gleichzeitig das wechselnde Licht des Krankenhauszimmers ignoriert. Ein eingebauter Sensor misst auch, wie stark das Gerät gedrückt wird, um sicherzustellen, dass der Druck stark genug ist, um die Haut blass werden zu lassen, aber nicht so stark, dass er Schaden verursacht. Die Maschine wartet auf einen stetigen, spezifischen Druck, hält diesen für fünf Sekunden und startet dann automatisch ihre interne Uhr in dem Moment, in dem der Druck nachlässt. Sie stoppt die Uhr in dem Augenblick, in dem die Hautfarbe zum Normalzustand zurückkehrt, und zeichnet die exakte Zeit bis auf den Bruchteil einer Sekunde auf.

In der Studie verglichen die Forscher die Messwerte dieses neuen digitalen Geräts mit der traditionellen Methode, bei der ein Arzt seinen Finger gegen die Brust des Patienten drückt und die Rückkehr der Farbe mit einer Stoppuhr misst. Sie führten diese Tests an zwanzig Patienten durch, die alle als ASA I klassifiziert waren, was darauf hindeutet, dass sie sich in einem guten körperlichen Gesundheitszustand befanden und keine relevanten Krankengeschichten hatten. Die Ergebnisse waren bemerkenswert konsistent. Die Ärzte, die die Standardmethode anwandten, fanden heraus, dass die durchschnittliche Zeit für die Rückkehr der Hautfarbe 1,5 Sekunden betrug. Das digitale Gerät, das dieselbe Aufgabe bei denselben Personen ausführte, zeichnete eine durchschnittliche Zeit von 1,2 Sekunden auf. Bei dreizehn der zwanzig Patienten maß die Maschine eine etwas schnellere Füllzeit als der menschliche Arzt. Die Forscher glauben, dass dieser kleine Unterschied wahrscheinlich dadurch zustande kam, dass die Maschine ihren Timer in dem Moment startete, als der Druck nachließ, während ein menschlicher Arzt erst seinen Finger weg bewegen muss, bevor er anfangen kann zu zählen, was eine winzige, unsichtbare Verzögerung in seine Messung bringt.

Entscheidend war, dass die Studie bestätigte, dass das Gerät sicher ist und den Zustand des Patienten nicht verändert. Die Forscher überwachten die Herzfrequenz, den Blutdruck und die Körpertemperatur der Patienten vor und nach den Tests, und keiner dieser Vitalwerte veränderte sich. Das Gerät verursachte keine Hautreizungen oder Rötungen, was bewies, dass der kurze Kontakt und der ausgeübte Druck sanft genug für eine wiederholte Anwendung waren. Die Studie hob auch hervor, wie die Maschine die Variablen eliminiert, die die menschliche Methode plagen. Während sich das Licht im Raum während der menschlichen Messungen leicht veränderte, lieferte das Gerät sein eigenes, konstantes, unveränderliches Licht. Der von der Maschine ausgeübte Druck wurde streng kontrolliert, wohingegen ein menschlicher Finger je nach Ermüdung oder Gewohnheit fester oder weicher drücken könnte. Durch die Standardisierung dieser Faktoren bietet das Gerät eine Möglichkeit, eine wahre, objektive Messung dessen zu erhalten, wie gut die Mikrozirkulation funktioniert.

Die Forscher räumen ein, dass dies ein erster Schritt war, ein Proof of Concept, der zeigen sollte, dass die Technologie in einem realen Umfeld funktioniert. Das Gerät ist derzeit über ein Kabel mit einem Laptop verbunden, was die Bewegungsfreiheit im Patientenzimmer einschränkt, und das Team stellt fest, dass weitere Arbeiten erforderlich sind, um zu sehen, wie es sich auf unterschiedliche Hauttypen oder an verschiedenen Stellen des Körpers verhält. Die Kernerkenntnis ist jedoch klar: Es ist möglich, einen subjektiven, vom Menschen abhängigen Test in eine objektive, maschinenlesbare Messung zu verwandeln. Dieser neue Ansatz deutet auf eine Zukunft hin, in der die Überwachung der kleinsten Blutgefäße des Körpers so zuverlässig ist wie das Überprüfen eines Herzschlags und Ärzten ein klareres, konsistenteres Bild der Gesundheit eines Patienten ohne die Ungewissheit menschlicher Fehler vermittelt.