Was geschieht, wenn sich ein Astronaut auf dem Weg zum Mars schwer verletzt? Anders als auf der Erde gibt es dort keine Notaufnahme, kein Traumateam und keine Möglichkeit einer schnellen Evakuierung. Die Rückreise könnte Monate dauern.

Um auf diesen Fall vorbereitet zu sein, erforscht der kanadische Anästhesist Dr. Jon Bailey, wie Astronauten ultraschallgeführte Nervenblockaden zur Schmerzbehandlung während Weltraummissionen in den Weiten des Weltraums einsetzen könnten. Er und sein Team haben das Verfahren unter Wasser mithilfe des kabellosen Ultraschallscanners Clarius L7 HD3 erfolgreich getestet.

„Während einer Raumfahrt können verschiedene Arten von Verletzungen und chirurgischen Notfällen auftreten, und angesichts der rasch steigenden Zahl der Reisenden müssen wir unsere Vorgehensweise bei Notfällen im Weltraum weiter optimieren“, erklärt Dr. Bailey.

Die Verabreichung einer herkömmlichen Vollnarkose oder hochdosierter systemischer Opioide im Weltraum birgt erhebliche physiologische Risiken. So beeinträchtigen beispielsweise systemische Schmerzmittel die kognitiven Funktionen eines Astronauten, dessen aktive Mitwirkung für das Überleben der gesamten Besatzung von entscheidender Bedeutung sein kann.

Die Regionalanästhesie bietet eine elegante und gezielte Lösung. Durch die Betäubung der verletzten Stelle mittels einer ultraschallgeführten Nervenblockade, die unter Verwendung eines kleinen, handgeführten Ultraschallgeräts durchgeführt wird, können Ärzte die kognitiven Fähigkeiten des Patienten erhalten und die Schmerzen lindern.

Die Durchführung einer Nervenblockade unter Mikrogravitation stellt jedoch eine besondere Herausforderung dar: Sowohl der Arzt als auch der Patient können frei schweben. Ohne die stabilisierende Wirkung der Schwerkraft wird bereits das gezielte Führen einer Nadel zu einem präzisen Ziel erheblich erschwert.

Um dieses Problem zu lösen, wandten sich Dr. Bailey und seine Forschungsgruppe der auf der Erde am ehesten vergleichbaren physikalischen Umgebung zu: der Unterwasserwelt, um Simulationen des neutralen Auftriebs durchzuführen.

Im Jahr 2024 veröffentlichte das Team von Dr. Bailey eine Proof-of-Concept-Studie, die zeigte, dass ultraschallgeführte Nervenblockaden in einer simulierten Mikrogravitationsumgebung erfolgreich durchgeführt werden können, wobei die Erfolgsraten mit denen von Eingriffen auf der Erde vergleichbar sind. Sie haben eine weitere Arbeit eingereicht, in der ein frei schwebender Patient mit einem gesicherten Patienten verglichen wird. In ihrer jüngsten Studie wird untersucht, ob Laien darin geschult werden können, grundlegende Nervenblockaden in einer Mikrogravitationsumgebung durchzuführen.

Die Herausforderung bei der Hardware: Drahtlos und wasserdicht bis 6 Meter

Als das Team von Dr. Bailey sein erstes Forschungsprojekt startete, bestand eine der größten Herausforderungen darin, ein geeignetes Ultraschallsystem zu finden, das für simulierte Blockaden unter Wasser eingesetzt werden konnte.

„Obwohl die Schutzklasse XP68 von Clarius darauf hindeutete, dass das Gerät bis zu einer Tiefe von 6 Metern eingesetzt werden könnte, war dies ungewiss, bis wir es ausprobiert haben“, sagt Dr. Bailey. „Die beiden linearen L7-Sonden, die ich besitze, haben das hervorragend gemeistert. Da sich WLAN-Signale nicht durch Wasser ausbreiten, haben wir ein System entwickelt, bei dem wir den Wandler mithilfe eines 3D-gedruckten Clips an einem Smartphone befestigen können. Dies ermöglicht eine gute Verbindung unter Wasser und eine geringe Latenz.“

Der lineare Scanner Clarius L7 HD3 eignet sich aufgrund zweier spezifischer Konstruktionsmerkmale in einzigartiger Weise für diese Umgebung:

• Schutzklasse IP68: Obwohl das Gerät für das übliche Eintauchen in klinischen Umgebungen ausgelegt ist, haben wir im Rahmen unserer Untersuchungen die Grenzen ausgelotet, um seine Belastbarkeit zu testen. Beim Betrieb von zwei Standard-L7-Sonden in Tiefen von bis zu 6 Metern funktionierte die Hardware einwandfrei, ohne dass Flüssigkeit eindrang.
• Äußerst kompakte Bauweise: Platzmangel sowohl in einem Unterwasser-Trainingsbecken als auch in einem Raumfahrzeug erfordert eine möglichst geringe Stellfläche.

Von der Machbarkeitsprüfung durch Experten bis zur Anwendung durch Laien

Derzeit prüft das Team von Dr. Bailey, ob es möglich ist, Nervenblockaden von Laien durchführen zu lassen.

„Bei einer echten Weltraummission wird kein erfahrener Anästhesist zur Besatzung gehören“, sagt Dr. Bailey. „Unsere neueste Studie geht diese Herausforderung direkt an und untersucht, ob Laien erfolgreich darin geschult werden können, Orientierungspunkte zu lokalisieren und grundlegende Nervenblockaden in einer simulierten Mikrogravitationsumgebung sicher durchzuführen.“

Earthside-Dienstprogramm für Umgebungen mit begrenzten Ressourcen

Diese Forschung legt zwar die operativen Grundlagen für die zukünftige Weltraummedizin, doch die Auswirkungen sind viel näher an unserem Alltag zu spüren.

„Die Protokolle, die wir zur Ausbildung von nichtärztlichem Personal entwickeln, sind auf der Erde von unmittelbarer und entscheidender Bedeutung“, erklärt Dr. Bailey. „Wenn ein nichtärztlicher Sanitäter einem Traumapatienten in einer physisch instabilen Umgebung erfolgreich und sicher eine Nervenblockade verabreichen kann oder wenn ein medizinisches Fachpersonal in abgelegenen Gebieten dasselbe in einer spärlich ausgestatteten, ressourcenarmen ländlichen Klinik leisten kann, könnten wir einen Schritt in Richtung einer Dezentralisierung der fortgeschrittenen Schmerztherapie machen.“

Indem sie nachweisen, dass das handgeführte, ultraportable Ultraschallgerät von Clarius auch in einer Wassertiefe von 6 Metern zuverlässige klinische Bildgebung liefert, belegen Dr. Bailey und sein Team, dass eine sichere und wirksame Regionalanästhesie nahezu überall möglich ist: sei es in einem abgelegenen taktischen Einsatzgebiet oder bei einer Mission zum Mars.

Zwar besteht das Ziel darin, sich auf künftige Missionen jenseits der Erde vorzubereiten, doch könnte die Forschung letztendlich dazu führen, dass sich die Schmerzbehandlung in einigen der anspruchsvollsten Umgebungen auf unserem eigenen Planeten grundlegend verändert.

Ob bei der Versorgung eines verletzten Astronauten auf einer Marsmission, eines Traumapatienten in einer abgelegenen Gemeinde oder eines Verletzten in einem Katastrophengebiet – die tragbare, ultraschallgesteuerte Regionalanästhesie könnte dazu beitragen, eine moderne Schmerztherapie an Orte zu bringen, an denen herkömmliche medizinische Ressourcen nicht zur Verfügung stehen.

Sollten Sie daran interessiert sein, mehr über Clarius-Ultraschall für Ihre Missionen auf der Erde oder darüber hinaus zu erfahren, steht Ihnen ein Clarius-Experte für eine individuell zugeschnittene virtuelle Vorführung zur Verfügung.