Das Potenzial von Drohnen, die Gesundheitsdienste bereitstellen

Drohnen oder unbemannte Luftfahrzeuge (Unmanned Aerial Vehicles, UAVs) sind ein neues medizinisches Instrument, das logistische Probleme lindern und die Verteilung der Gesundheitsversorgung leichter zugänglich machen kann. Experten prüfen verschiedene Einsatzmöglichkeiten von Drohnen, vom Transport von Katastrophenhilfe bis hin zum Transport von Transplantationsorganen und Blutproben. Drohnen haben die Kapazität, bescheidene Nutzlasten zu tragen und sie schnell an ihr Ziel zu transportieren.

Zu den Vorteilen der Drohnentechnologie im Vergleich zu anderen Transportmethoden gehören die Vermeidung von Verkehr in dicht besiedelten Gebieten, die Umgehung schlechter Straßenverhältnisse in schwer zu befahrendem Gelände und der sichere Zugang zu gefährlichen Fluggebieten in kriegszerrütteten Ländern. Obwohl Drohnen in Notsituationen und Hilfsaktionen immer noch schlecht eingesetzt werden, wird ihr Beitrag zunehmend anerkannt. Während der Katastrophe von Fukushima 2011 in Japan wurde beispielsweise eine Drohne in das Gebiet gestartet. Es erfasst die Strahlungswerte in Echtzeit sicher und hilft bei der Notfallplanung.Im Jahr 2017, nach dem Hurrikan Harvey, wurden 43 Drohnenbetreiber von der Federal Aviation Administration autorisiert, bei den Bergungsbemühungen und der Nachrichtenorganisation zu helfen.

Ambulanzdrohnen, die Defibrillatoren liefern können

Als Teil seines Graduiertenprogramms hat Alec Momont von der Technischen Universität Delft in den Niederlanden eine Drohne entwickelt, die in Notfallsituationen während eines kardialen Ereignisses eingesetzt werden kann. Seine unbemannte Drohne trägt wichtige medizinische Ausrüstung, darunter einen kleinen Defibrillator.

Bei der Reanimation ist oft das rechtzeitige Eintreffen am Notfallort ausschlaggebend. Nach einem Herzstillstand tritt der Hirntod innerhalb von vier bis sechs Minuten ein, es gilt also keine Zeit zu verlieren.Die Reaktionszeit der Rettungsdienste beträgt im Durchschnitt etwa 10 Minuten.Ungefähr 10,6 % der Menschen überleben einen außerklinischen Stillstand und 8,3 % überleben mit guter neurologischer Funktion.

Momonts Notfalldrohne könnte die Überlebenschancen eines Herzinfarkts drastisch verändern. Sein autonom navigierendes Mini-Flugzeug wiegt nur 4 Kilogramm (8 Pfund) und kann mit rund 100 km/h (62 mph) fliegen. Strategisch günstig in dicht besiedelten Städten gelegen, kann es sein Ziel schnell erreichen. Es folgt dem Mobilfunksignal des Anrufers mittels GPS-Technologie und ist zusätzlich mit einer Webcam ausgestattet. Über die Webcam können Rettungskräfte eine Live-Verbindung mit der Person herstellen, die dem Opfer hilft. Der Ersthelfer vor Ort erhält einen Defibrillator und kann in die Bedienung des Gerätes eingewiesen sowie über weitere Maßnahmen zur Rettung des Lebens der hilfsbedürftigen Person informiert werden.

Eine Studie von Forschern des Karolinska-Instituts und des Royal Institute of Technology in Stockholm, Schweden, zeigte, dass in ländlichen Gebieten eine Drohne – ähnlich der von Momont entwickelten – in 93 Prozent der Fälle schneller eintraf als der Rettungsdienst und sparen konnte 19 Minuten durchschnittlich. In urbanen Gebieten erreichte die Drohne in 32 Prozent der Fälle den Ort des Herzstillstands vor einem Rettungswagen und sparte so durchschnittlich 1,5 Minuten Zeit. Die schwedische Studie ergab auch, dass der sicherste Weg zur Abgabe eines automatisierten externen Defibrillators darin besteht, die Drohne auf ebenem Boden zu landen oder alternativ den Defibrillator aus geringer Höhe freizugeben.

Das Drone Center am Bard College stellte fest, dass Drohnenanwendungen für Notfalldienste der am schnellsten wachsende Bereich der Drohnenanwendung sind.Es gibt jedoch Pannen, die aufgezeichnet werden, wenn Drohnen an Notfallmaßnahmen teilnehmen. Zum Beispiel störten Drohnen die Bemühungen der Feuerwehrleute im Kampf gegen die Waldbrände in Kalifornien im Jahr 2015.Ein kleines Flugzeug kann von den Düsentriebwerken eines tieffliegenden bemannten Flugzeugs angesaugt werden, wodurch beide Flugzeuge abstürzen. Die Federal Aviation Administration (FAA) entwickelt und aktualisiert Richtlinien und Regeln, um die sichere und legale Nutzung von UAS, insbesondere in Lebens- und Todessituationen, zu gewährleisten.

Verleihen Sie Ihrem Handy Flügel

SenseLab von der Technischen Universität auf Kreta, Griechenland, belegte beim Drones for Good Award 2016, einem in den VAE ansässigen globalen Wettbewerb mit über 1.000 Teilnehmern, den dritten Platz.Ihr Einstieg stellte eine innovative Möglichkeit dar, Ihr Smartphone in eine Mini-Drohne zu verwandeln, die in Notsituationen helfen könnte.An einem Drohnenmodell ist ein Smartphone befestigt, das beispielsweise automatisch zu einer Apotheke navigieren und dem in Not geratenen Benutzer Insulin liefern kann.

Die Telefondrohne hat vier grundlegende Konzepte: 1) sie findet Hilfe; 2) bringt Medizin; 3) erfasst den Bereich des Engagements und meldet Details an eine vordefinierte Liste von Kontakten; und 4) hilft Benutzern, sich zurechtzufinden, wenn sie sich verirrt haben.

Die intelligente Drohne ist nur eines der fortgeschrittenen Projekte von SenseLab. Sie erforschen auch andere praktische Anwendungen von UAVs, wie zum Beispiel die Verbindung von Drohnen mit Biosensoren bei einer Person mit Gesundheitsproblemen und eine Notfallreaktion, wenn sich der Gesundheitszustand der Person plötzlich verschlechtert.

Forscher untersuchen auch den Einsatz von Drohnen für Liefer- und Abholaufgaben für Patienten mit chronischen Erkrankungen, die in ländlichen Gebieten leben.Diese Patientengruppe erfordert häufig Routineuntersuchungen und Medikamentennachfüllungen. Drohnen könnten sicher Medikamente verabreichen und Untersuchungskits wie Urin- und Blutproben sammeln, wodurch die Auslagen und die medizinischen Kosten gesenkt sowie der Druck auf das Pflegepersonal verringert werden.

Können Drohnen sensible biologische Proben transportieren?

In den USA müssen medizinische Drohnen noch umfassend getestet werden. So sind beispielsweise mehr Informationen zu den Auswirkungen des Fluges auf empfindliche Proben und medizinische Geräte erforderlich. Forscher von Johns Hopkins lieferten einige Beweise dafür, dass empfindliches Material wie Blutproben sicher von Drohnen transportiert werden könnten.Dr. Timothy Kien Amukele, ein Pathologe hinter dieser Machbarkeitsstudie, war besorgt über die Beschleunigung und Landung der Drohne. Rempelnde Bewegungen könnten Blutkörperchen zerstören und Proben unbrauchbar machen. Glücklicherweise zeigten die Tests von Amukele, dass das Blut nicht betroffen war, wenn es in einem kleinen UAV bis zu 40 Minuten lang getragen wurde. Die geflogenen Proben wurden mit nicht geflogenen Proben verglichen und ihre Testeigenschaften unterschieden sich nicht signifikant. Amukele führte einen weiteren Test durch, bei dem der Flug verlängert wurde und die Drohne 258 Kilometer zurücklegte, was 3 Stunden dauerte. Dies war ein neuer Distanzrekord für den Transport medizinischer Proben mit einer Drohne. Die Proben reisten über die Wüste von Arizona und wurden in einer temperaturkontrollierten Kammer gelagert, die die Proben mit Strom aus der Drohne auf Raumtemperatur hielt. Die anschließende Laboranalyse zeigte, dass die geflogenen Proben mit den nicht geflogenen vergleichbar waren. Es wurden kleine Unterschiede bei den Glukose- und Kaliumwerten festgestellt, die jedoch auch bei anderen Transportmethoden gefunden werden können und möglicherweise auf eine fehlende sorgfältige Temperaturkontrolle in den nicht geflogenen Proben zurückzuführen sind.

Das Johns-Hopkins-Team plant nun eine Pilotstudie in Afrika, die nicht in der Nähe eines spezialisierten Labors liegt – und somit von dieser modernen Gesundheitstechnologie profitiert.Angesichts der Flugkapazität einer Drohne kann das Gerät anderen Transportmitteln überlegen sein, insbesondere in abgelegenen und unterentwickelten Gebieten. Darüber hinaus werden Drohnen durch die Kommerzialisierung kostengünstiger im Vergleich zu anderen Transportmethoden, die sich nicht auf die gleiche Weise entwickelt haben. Drohnen könnten letztendlich ein entscheidender Faktor für die Gesundheitstechnologie sein, insbesondere für diejenigen, die durch geografische Einschränkungen eingeschränkt sind.

Mehrere Forscherteams haben an Optimierungsmodellen gearbeitet, die helfen könnten, Drohnen wirtschaftlich einzusetzen. Die Informationen dürften Entscheidungsträgern bei der Koordinierung von Notfallmaßnahmen helfen. Beispielsweise erhöht die Erhöhung der Flughöhe einer Drohne die Betriebskosten, während eine Erhöhung der Geschwindigkeit einer Drohne im Allgemeinen die Kosten senkt und den Dienstbereich der Drohne vergrößert.

Verschiedene Unternehmen suchen auch nach Möglichkeiten für Drohnen, Strom aus Wind und Sonne zu gewinnen. Ein Team der Xiamen University in China und der University of Western Sydney in Australien entwickelt ebenfalls einen Algorithmus zur Versorgung mehrerer Standorte mit einem UAV. Konkret interessieren sie sich für die Logistik des Bluttransports unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie Blutgewicht, Temperatur und Zeit. Ihre Erkenntnisse könnten auch auf andere Bereiche übertragen werden, zum Beispiel bei der Optimierung des Lebensmitteltransports mit einer Drohne.