Dieses medizinische Gerät $600 von Duke könnte Ärzten bei der Erkennung von Kehlkopfkrebs helfen

Veröffentlichungsdatum: 18. Juni 2021

von Michael Penn 

Eine Patientin kommt in eine Klinik und klagt über Halsschmerzen. Es handelt sich nicht um einen gewöhnlichen Schnupfen, und ihr Hausarzt hat ihr bereits zwei verschiedene Antibiotika verschrieben, von denen keines ihre Beschwerden lindern konnte. Jetzt möchte sie die Expertise eines Spezialisten. Sie ist verzweifelt und ziemlich besorgt.

Wenn wir uns in der von Dr. Walter Lee geleiteten HNO-Klinik der Duke University befinden, ist der nächste Schritt klar. Lee bereitet ein Nasopharyngoskop vor, einen langen, flexiblen Schlauch, der an eine Kamera und einen Monitor angeschlossen ist und ihm einen genaueren Blick auf die innere Anatomie des Rachens des Patienten ermöglicht. Wahrscheinlich ist nichts Ungewöhnliches zu sehen, aber vielleicht sieht er etwas – eine Wucherung, einen seltsamen Klumpen, der eine Biopsie rechtfertigt. Vielleicht sieht er einen Tumor, aber in diesem Fall hat er ihn zumindest frühzeitig entdeckt.

Aber nehmen wir an, wir sind in Vietnam. Höchstwahrscheinlich hat der Arzt denselben Plan im Sinn, aber es fehlt das flexible Nasopharyngoskop, ein $10.000-Gerät, das nur die modernsten Kliniken hier besitzen. Vielleicht überweist der Arzt unseren Patienten an einen Spezialisten, der Stunden entfernt sein könnte. Und wenn sich die Patientin die Reise und die Zeit, die sie von der Arbeit fernbleiben muss, leisten kann, macht sie vielleicht einen Termin aus. Aber das könnte Wochen dauern, und den Luxus der Zeit möchte man dem Krebs auf keinen Fall geben.

Ärzte in Vietnam testen einen Prototyp des flexiblen Nasopharyngoskops, das ursprünglich von Ingenieurstudenten der Duke University entwickelt wurde.

Lee, Professor für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde und Mitglied der DGHI, hat seit 2007 mehr als ein Dutzend medizinischer Einsätze in Vietnam absolviert. Er weiß daher, dass seine vietnamesischen Kollegen regelmäßig mit dieser frustrierenden Realität konfrontiert sind. Ganz gleich, wie viel sie wissen, sie sind durch ihre Instrumente eingeschränkt – in diesem Fall ein Gerät, das in wohlhabenden Gesundheitssystemen so weit verbreitet ist, dass Lees Klinik etwa zehn davon besitzt.

„Wenn die Ärzte vor Ort flexibler wären, könnten sie die Fälle früher aufnehmen und zur Behandlung überweisen“, sagt Lee. „Ich denke, wir würden bessere Behandlungsergebnisse erzielen.“

Es ist ein Problem, das Lee seit fast einem Jahrzehnt beschäftigt. Doch jetzt glaubt er, eine Lösung zu haben: eine $600-Version eines Nasopharyngoskops, das ursprünglich von Ingenieurstudenten der Duke University entwickelt wurde. Und es steht kurz vor seinem ersten großen Test.“

EIN TECHNISCHES PROBLEM

Aber gehen wir zurück. Diese Geschichte beginnt eigentlich im Jahr 2011, als Lee ein Reisestipendium von DGHI erhielt, um Forschungskooperationen in Vietnam zu erkunden. Er wusste, dass sich die meisten Provinz- und Bezirkskrankenhäuser des Landes die Endoskope, die er normalerweise verwendete, nicht leisten konnten. Das bedeutete, dass die Ärzte, die oft als erste Patienten mit Nasen- oder Halsproblemen sahen, keine zuverlässige Methode hatten, nach Anzeichen von Krebs zu suchen.

„Es schien einfach ein großes Hindernis für eine grundlegende Kopf- und Halsuntersuchung zu sein“, sagt Lee. „Ich dachte mir: Wie soll man die Arbeit machen, die man eigentlich machen soll, ohne so etwas?“

Tatsächlich könnte der fehlende Zugang zu solchen Instrumenten ein wesentlicher Grund dafür sein, dass Patienten mit Kehlkopf- oder Halskrebs in einkommensschwachen Gegenden schlechter abschneiden, sagt Lee. Tumore, die bei frühen Screenings unentdeckt bleiben, können sich verschlimmern und irreparable Schäden oder sogar den Tod der Patienten verursachen, bevor sie an Spezialisten überwiesen werden.

Nach seiner Reise im Jahr 2011 besprach Lee die missliche Lage mit einem Postdoktoranden, der fragte: „Haben Sie mit Bob Malkin gesprochen?“

Malkin, Ph.D., Professor für Biomedizintechnik und globale Gesundheit, unterrichtet an der Pratt School of Engineering der Duke University eine Reihe von Kursen über die Entwicklung medizinischer Instrumente speziell für ressourcenarme Umgebungen. Obwohl sich die beiden Professoren nie zuvor begegnet waren, schickte Lee eine E-Mail, in der er das Problem beschrieb, und war angenehm überrascht, als Malkin schnell und interessiert antwortete.

„Das ist es, was Duke zu einem so erstaunlichen Ort macht. Die Leute sind so gesprächsbereit und tauschen Ideen aus“, sagt Lee.

Was Malkin sah, war ein klares technisches Problem, das seine Studenten angehen konnten. Medizinische Instrumente sind manchmal teuer, weil sie für mehrere Aufgaben konzipiert sind, merkt er an. Studentische Ingenieure sind keine Zauberer; sie können nicht einfach dasselbe Instrument zu einem niedrigeren Preis herstellen. Aber wenn ein Kunde bereit ist, ein einfacheres Werkzeug in Betracht zu ziehen, können sie oft etwas erschwinglicheres entwerfen, indem sie nicht benötigte Funktionen entfernen.

Glücklicherweise hatte Lee dabei eher Ford als Ferrari im Sinn. „Walter war bereit, Dinge zu identifizieren, auf die wir verzichten konnten, um zu einem kostengünstigeren Produkt zu wechseln“, sagt Malkin.

Malkin übertrug das Projekt 2012 Studenten seines Ingenieurskurses, die gemeinsam mit Lee daran arbeiteten, die Spezifikationen des Instruments zu reduzieren. Sie verzichteten schnell auf die aufwendige Optik und die Bewegungssteuerung, die die meisten kommerziellen Oszilloskope verwenden. Diese könnten bei einem komplexen Fall in der Praxis eines Spezialisten notwendig sein, wären für eine einfache Untersuchung jedoch übertrieben.

In den darauffolgenden Semestern kamen neue Gruppen von Senioren hinzu, um Prototypen auf dem Prüfstand zu testen und Verbesserungen vorzunehmen, wie zum Beispiel die Kameraposition zu verlagern, um die Kosten weiter zu senken. Sie achteten auch auf die Kosten für Reinigung und Wartung, die laut Malkin oft ein größeres Hindernis für die Erschwinglichkeit darstellen als der Anschaffungspreis. Um die tägliche Wartung zu vereinfachen, kann ihr neu gestaltetes Zielfernrohr mit Desinfektionsmitteln gereinigt werden, die in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen allgemein erhältlich sind.

Die Studenten der Duke University verringerten die Auflösung des Monitors des Nasopharyngoskops, um die Kosten des Geräts zu senken.

Bis 2018 hatte Malkins Team einen Prototyp fertig, der an Patienten getestet werden konnte. Lee hatte inzwischen durch einen weiteren glücklichen Zufall einen Industriepartner gefunden. Ein Kollege an der Duke-NUS Medical School brachte ihn mit Vivo Surgical in Kontakt, einem Hersteller medizinischer Geräte in Singapur, der sich auf die Vermarktung von Instrumenten spezialisiert hat, die den Zugang in ressourcenarmen Umgebungen verbessern.

Nach einigen zusätzlichen Optimierungen durch die Ingenieure von Vivo Surgical war das Duke-Nasopharyngoskop produktionsreif. Unverbindliche Preisempfehlung? Etwa $600, weniger als ein Zehntel des Preises der meisten handelsüblichen Endoskope.

Ein Quantensprung nach vorn

Damit kommen wir zum vielleicht wichtigsten Moment in der Entwicklung des kostengünstigen Nasopharyngoskops. Im September werden Ärzte in 30 Krankenhäusern in Vietnam damit beginnen, die Geräte zur Untersuchung von Patienten einzusetzen und das neue Design auf Herz und Nieren zu prüfen, um zu sehen, ob es dem täglichen klinischen Einsatz standhält.

Lee, der zusammen mit Vivo Surgical ein Fünfjahresstipendium der National Institutes of Health erhält, um die klinische Studie durchzuführen, hofft, in den nächsten 18 Monaten Daten von 150.000 Untersuchungen mit dem neuen Gerät sammeln zu können. Er bemerkt, dass vietnamesische Kollegen, die die Endoskope in Fokusgruppen getestet haben, begeistert waren. „Sie sehen das als einen Quantensprung gegenüber dem, was sie jetzt haben“, sagt er.

Wenn die Ergebnisse der Tests ähnlich positiv ausfallen, besteht der nächste Schritt darin, die Endoskope in die örtlichen und regionalen Krankenhäuser zu bringen. Wenn diese Kliniker an der Front eine schnelle Sichtprüfung durchführen können, können sie Problemfälle früher erkennen, sagt Lee. Aber was ebenso wichtig ist: Es kann ihnen helfen, besorgniserregendere Probleme auszuschließen, was den Patienten den Stress und die Mühe eines Überweisungstermins erspart.

„Wenn sie diesen Rahmen nutzen können, um Patienten auszusortieren und sie nicht weiterverweisen zu müssen, hilft das ihrem Gesundheitssystem, indem es die begrenzten Ressourcen für diejenigen bewahrt, die sie wirklich brauchen“, sagt Lee. „Wir sehen dies als ein wirklich wichtiges Instrument in diesem frühen Screening-Prozess.“

Doch bei seinem Bestreben, ein erschwinglicheres Nasopharyngoskop zu entwickeln, haben Lee und seine Kollegen möglicherweise mehr als nur ein medizinisches Gerät gebaut. Während Malkins Studenten das Design des Geräts verfeinerten, baute Lee ein Netzwerk von Hals-Nasen-Ohren-Spezialisten in Vietnam auf, die nun bei einer Reihe von Forschungsprojekten zusammenarbeiten. Er hat mit der gemeinnützigen Organisation Resource Exchange International zusammengearbeitet, um Führungstrainings für medizinisches Personal im Land zu entwickeln, und hat mehrere Kliniker zu einer Ausbildung an der Duke University eingeladen.

„Diese Beziehung ist viel mehr als nur ein einzelnes Forschungsprojekt“, sagt er.

Und zwar, so aufgeregt Lee auch ist, dass seine lang gehegte Vision eines erschwinglichen Nasopharyngoskops Wirklichkeit wird, geht es ihm eigentlich nicht um das Gerät. Es geht ihm um den Patienten, der mit beunruhigenden Halsschmerzen zu ihm kommt, und um den Arzt, der genau weiß, was zu tun ist. Es sollte nicht das Fehlen eines einfachen Schlauchstücks sein, das bestimmt, was als Nächstes passiert.

Originalquelle: WRAL TechWire