Чтобы помочь в лечении таких травм, команда студентов Университета Джона Хопкинса разработала недорогое, низкотехнологичное устройство, получившее название CricSpike, которое может повысить вероятность успеха, когда боевым медикам необходимо создать искусственные дыхательные пути и накачать воздух в легкие. Цель этой процедуры – сохранить жизнь раненым солдатам до тех пор, пока в больнице не будет проведено более сложное лечение.
Несмотря на то, что требуется больше доработок и испытаний, первый опытный образец прототипа студентов уже получил награды на двух недавних конкурсах медицинских устройств.
Изобретение студента фокусируется на тактике экстренного разреза шеи, называемой крикотиротомией. Эта процедура часто изображается на телевидении и в фильмах как относительно простая последовательность шагов, таких как вонзание шариковой ручки в шею, которые спасают жизнь важному персонажу.
Но в реальной боевой обстановке это сложное лечение должно выполняться очень быстро в неидеальных условиях – и это не всегда срабатывает.
В своих исследованиях студенты обнаружили, что боевые медики, пытающиеся сделать крикотиротомию в полевых условиях, не добиваются успеха примерно в трети случаев. Даже врачи и фельдшеры терпят неудачу примерно в 15% случаев в больницах. Военные эксперты говорят, что можно было бы спасти больше солдат, если бы удалось улучшить показатель успешности крикотиротомии на поле боя.
Прошлой осенью пенсионер U.S. Армейский врач Джеймс К. Гилман, который до недавнего времени был исполнительным директором Института здоровья военных и ветеранов Джонса Хопкинса, представил эту задачу группе студентов, изучающих биомедицинскую инженерию, в Центре биоинженерных инноваций и программы команд разработчиков.
Гилман, который дослужился до звания генерал-майора за 35 лет службы в армии, был спонсором команды и советником по медицине.
Студенты быстро осознали необходимость в улучшенных инструментах для боевой крикотиротомии. Они узнали, что в недавних американских военных конфликтах в Ираке и Афганистане от 10 до 15 процентов предотвратимых смертей на полях сражений были вызваны обструкцией дыхательных путей или дыхательной недостаточностью.
Многие из этих травм были связаны с растущим использованием взрывных устройств.
Предотвращение некоторых из этих смертей стало целью группы. «Мы все были в восторге от тех аспектов этого проекта, которые касаются спасения жизней», – сказал Антонио Спина из Стримвуда, штат Иллинойс., который был руководителем группы на последнем курсе.
Студенты разработали свой прототип, чтобы упростить и ускорить процедуру, а также повысить точность введения.
Студенты обнаружили, что одна из основных проблем заключалась в том, что инструменты, которые обычно используются в зонах боевых действий, часто не могут подключиться к трахее пациента, обычно называемой дыхательным горлом.
Вместо этого эти инструменты застревают прямо под кожей пациента или обходят трахею, а вместо этого ударяют по пищеводу, который ведет к желудку, а не к легким.
Чтобы исправить это, студенты разработали улучшенный интратрахеальный наконечник, который тщательно продуман так, чтобы выходить за пределы слоев кожи до трахеи, но недостаточно далеко, чтобы достичь пищевода. Чтобы вставить этот наконечник в шею, студенты изобрели ручку из двух частей, которая легко отламывается, когда наконечник подсоединяется к трахее.
В демонстрационных целях студенты-изобретатели упаковали наконечник CricSpike и его ручку как часть набора, который также включает скальпель для разреза шеи и эндотрахеальную трубку для направления воздуха в дыхательное горло. В комплект также входит маска клапана мешка, которую медик может прикрепить и сжать, чтобы протолкнуть воздух через наконечник или трубку в легкие раненого солдата.
На демонстрациях с медицинским манекеном и тканями животных студенты показали, что их прототипные компоненты могут работать.
Основные части набора студентов потребуют гораздо большей доработки и тестирования, прежде чем их можно будет использовать на людях. Но ранний прототип произвел впечатление на судей на недавних конкурсах на проектирование медицинских устройств.
14 июля устройство было удостоено второй премии в категории студенческих проектов на выставке инновационных лабораторных исследований, представленной в Центральном институте инженерии здравоохранения Университета Фридриха-Александра в Эрлангене, Германия.
В мае команда CricSpike также получила приз за третье место в 2016 году на конкурсе студенческого дизайна здравоохранения Джонса Хопкинса, организованном университетским Центром биоинженерных инноваций и дизайна.
Этот центр находится на территории Департамента биомедицинской инженерии, который находится в совместном владении инженерной школы Уайтинга и ее медицинской школы.
Кроме того, студенты работали с сотрудниками Johns Hopkins Technology Ventures над получением предварительного патента на конструкцию их компонентов CricSpike.
«Студенты проделали большую работу», – сказал военный врач Гилман, спонсор проекта. "Но окончательный прототип все еще был довольно грубым. Опираясь на методы 3D-печати, можно вывести их только на определенный уровень.
Следующим шагом в процессе разработки должно быть производство более профессионального прототипа."
Член команды Цюинь Рен из Вестборо, штат Массачусетс., – растущий выпускник, – сказала она и другие члены команды, которые осенью вернутся к Джонсу Хопкинсу, намереваются построить более совершенный прототип в следующем учебном году. Студенты-изобретатели надеются, что производитель медицинского оборудования в конечном итоге лицензирует их дизайн и включит его в улучшенный набор для крикотиротомии для боевых зон.
Помимо Рена и руководителя группы Спины, студентами, которые работали над проектом CricSpike, были Райан Уолтер из Помпано-Бич, штат Флорида.; Трэвис Уоллес из Эллингтона, Коннектикут.; Майкл Гуд из Шарлотты, н.C.; Химаншу Дашора из Пауэлла, штат Огайо; Сондра Рахме из Остина, штат Техас; Джордан Крегер из Текумсе, штат Мичиган.; и Ронак Мехта из Сомерсета, Северная Каролина.J.
Врач скорой помощи Стивен Тропелло также оказал помощь команде и включен в предварительный патент. Роберт Х. Аллен, преподаватель кафедры биомедицинской инженерии, выступал в качестве спонсора команды.