Ein neues Rettungskonzept für Schwerstverletzte in militärischen und zivilen Großschadenslagen: DRONEVAC

In der Notfallmedizin hat es immer wieder durch die Einführung disruptiver Technologien innovative Entwicklungen gegeben, die mit einer sprunghaften Änderung der Prognose von schwerstverletzten und -erkrankten Patienten einhergegangen ist. Durch die Nutzung neuer Technologien hat sich auch das (notfall-)medizinische Konzept immer wieder neu angepasst, um das bestmögliche Ergebnis für Betroffene zu erreichen. Ganz besondere Bedeutung hat dies für Schwerstverletzte, die im Rahmen besonderer Gefahrenlagen oder kriegerischen Auseinandersetzungen verwundet werden. So hat die Entwicklung von leistungsfähigen Luftfahrzeugen das Überleben von Verletzten bzw. Soldaten signifikant verbessert [1]. Während erste luftgestützte Patiententransporte militärisch bereits 1870 mittels Heißluftballons erfolgten, erlebte die (militärische) Luftrettung ihre eigentliche Geburtsstunde im Koreakrieg und nachfolgend im Vietnamkrieg. Aufgrund der in beiden Ländern schwierigen geografischen Verhältnisse sorgten die neu entwickelten Hubschrauber durch die Fähigkeit, schnell in unwegsames Gelände zu gelangen und dort Patienten aufnehmen zu können, für eine deutliche Verkürzung der prähospitalen Versorgungszeit [1, 2]. Der pathophysiologische Wirkmechanismus war hier die Reduktion des therapiefreien Intervalls durch den ungleich schnelleren Transport nach präklinischer Stabilisierung. Hintergrund ist, dass bei allen Fortschritten der präklinischen Notfallmedizin viele Verletzungen nur im stationären Bereich effektiv behandelt werden können (z. B. chirurgisches Stoppen einer intraabdominellen Blutung im OP). Dies war und ist die Grundlage für die erfolgreiche Etablierung eines militärischen Luftrettungsdienstes, dessen Erfolg dazu führte, dass dieses Konzept in die zivile Notfallversorgung übertragen wurde.

Nach initialer Diagnose und Stabilisierung erfolgt der rasche Transport zur kausalen stationären Therapie. Ähnlich wie bei der traumatologischen Blutung steht auch bei zahlreichen akuten Erkrankungen nur ein enges Zeitfester zur Verfügung, innerhalb dessen eine kausale Therapie noch effektiv ist (https://​www.​awmf.​org/​) (Tab. 1).

Aktuell gibt es die nächste bahnbrechende Weiterentwicklung in der Luftfahrt: das autonome Fliegen. Damit eng verbunden ist die Frage, ob und wie autonomes Fliegen die bestehenden Luftrettungssysteme ergänzen und möglichicherweise verändern kann. Vorteile eines Einsatzes von Drohnen können sich durch die Reduktion des erforderlichen Fachpersonals, durch schnelleres Erreichen schwer zugänglicher Einsatzstellen, durch eine erhöhte Kapazität an Luftrettungsmitteln und durch flexiblen, modularen Einsatz (Aufklärung, Transport von Fachpersonal sowie Material an die Einsatzstelle, Rettungseinsatz mit Patiententransport, Windenrettung, Abb. 1) ergeben.

DRONEVAC wird zukünftig die prähospitale Versorgung verändern, muss dazu aber in das etablierte und bewährte System der Notfallversorgung integriert werden. Das DRONEVAC-Konzept beruht auf dem Einsatz von unbemannten (Luft‑)Fahrzeugen (DROhNen), die mit medizinischer Ausrüstung und telemedizinischer Anbindung ausgestattet sind, um Patienten schneller, personalsparend und sicher zu finden und zu evakuieren (EVACuation). Stabilisierende Erstversorgung erfolgt parallel zur Aktivierung eines Rettungsdrohnensystems, welches in kurzer Zeit an nahezu jedem Ort landen kann. Die anschließende, unbegleitete Drohnentransportphase erfordert eine kontinuierliche telemedizinische Überwachung des Patienten und sollte zusätzlich Möglichkeiten enthalten, bei akuter Verschlechterung des Patienten zielgenau reagieren zu können (z. B. durch Robotik). Sicherer Transport, zuverlässige Überwachung und zielgerichtete Notfallintervention müssen einerseits gewährleistet sein, sorgen aber auch dafür, dass Versorgungs- und Transportphase enger miteinander verknüpft werden und damit Zeit eingespart wird. Nur damit wird perspektivisch die Qualität eines begleiteten Transportes erreicht. Dieses Konzept wurde als DRONEVAC entwickelt, um zukünftig Notfallpatienten unter Einsparung von personellen Ressourcen, in größerer Anzahl und unter schwierigen Bedingungen schnell auffinden, transportieren, überwachen und behandeln zu können. In der derzeitigen Entwicklungsphase sieht das Konzept vor, dass entsprechend der TCCC die lebensrettenden Maßnahmen vor Ort von entsprechend geschulten Providern, wie z. B. Sanitätspersonal, Einsatz-Ersthelfern etc., durchgeführt werden. Klar ist in diesem Zusammenhang, dass das vorgestellte Konzept es durch den autonomen Transport ermöglicht, wertvolles Fachpersonal von potenziellen Gefahrenzonen fernzuhalten.

Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass DRONEVAC aufgrund seiner Merkmale zunächst für den militärischen Einsatz und im Katastrophenfall besonders in MANV-Lagen geeignet ist, bestehende Konzepte sinnvoll zu ergänzen.

Die technischen Grundlagen sind bereits jetzt geschaffen. Pickell et al. [3] führen in ihrem key paper, knapp zusammengefasst und mit gut basierter Literatur, die Entwicklung von „unmanned aircraft systems/unmanned aerial vehicles“ (UAS/UAV) als logische Folge der militärmedizinischen Rettungskette aus und erbringen anhand einer Machbarkeitsstudie den „proof of principle“ für ein medizinisches Drohnenkonzept. Untermauert wird dies durch die Ergebnisse von Balchard, der in seiner Masterarbeit „UAVs and patient movement“ [4] sehr detailliert die Entwicklungen von unbemannten Rettungsdrohnen in der US-Armee darlegt und deren Entwicklung als logische Konsequenz aus den bestehenden Luftrettungssystemen belegt. Darüber hinaus verdeutlicht er auch klar, dass diese Systeme bestehende hubschrauberbasierte Rettungssysteme nicht ersetzen, sondern ergänzen werden. Gerade die militärischen Konflikte der jüngeren Vergangenheit in Europa haben gezeigt, dass bei hoher Gefechtsintensität täglich mit mehreren Hundert Verwundeten zu rechnen ist. Dabei können neben Soldaten auch Zivilisten betroffen sein. Weiter ist aus den oben genannten Arbeiten klar ersichtlich, dass im militärischen Bereich intensiv und mit Hochdruck an der Entwicklung solcher Systeme gearbeitet wird. So hat die Science and Technology Organization des Nordatlantikpakts (North Atlantic Treaty Organization, NATO) bereits 2010 in ihrem Forschungsbericht [5] die Entwicklung von „unmanned aircraft systems for casuality evacuation“ als logische Weiterentwicklung der luftgebundenen Rettungssysteme identifiziert. Hieraus hat z. B. das Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten (Department of Defence, DoD) ein intensives Forschungsprogram aufgelegt, um solche UAV zu entwickeln. Somit ist das hiesige Konzept übereinstimmend mit den Zukunftskonzepten wesentlicher Vordenker und Thinktanks sowie künftiger westlicher militärischer Strategien. Es ist gegenwärtig davon auszugehen, dass innerhalb der nächsten Jahre erste einsatzfähige Drohnen vorliegen. Aktuell läuft eine Ausschreibung des European Defence Fund (EDF), mit der explizit die Entwicklung einer europäischen Rettungsdrohne gefördert wird. Mit der Verfügbarkeit erster Prototypen werden dann im Rahmen weiterer Studien wichtige Frage geklärt werden können, wie z. B. der Patient gelagert wird (z. B. Trage, Schleifkorb, Bergesack). Da aber für die Entwicklung von Prototypen ein grundlegendes Einsatzkonzept erforderlich ist und vom EDF auch gefordert wird, war die Definition von DRONEVAC zu diesem frühen Zeitpunkt zwingend erforderlich. Dieses Konzept ist dabei bewusst so aufgestellt, dass technische Fortschritte jederzeit integriert werden können. So ist davon auszugehen, dass die überbrückbaren Entfernungen mit zunehmender Akkuleistung größer werden und damit das Konzept erweitert werden kann.

Das DRONEVAC-Konzept wurde nach einer Bedarfsanalyse durch eine Forschungsgruppe der TU München in Kooperation mit der Bundeswehr entwickelt und befindet sich aktuell in einer Pilotphase, deren detaillierte Bestandteile momentan nicht veröffentlicht werden können. Mittlerweile konnte das EDF-Projekt von einem internationalen Konsortium gewonnen werden, dem alle Autoren angehören. Damit ist gewährleistet, dass die Realisierung eines Prototyps innerhalb der nächsten 3 Jahre erfolgen wird (Abb. 2). Eine detaillierte Beschreibung der technischen Spezifikationen ist aus Geheimhaltungsgründen leider nicht möglich.

Der routinemäßige Einsatz von Drohnen hat u. a. in Landwirtschaft, Umweltüberwachung, öffentlicher Sicherheit und Lieferungen im letzten Jahrzehnt deutlich zugenommen. Auch im Bereich des Gesundheitswesens und des Krisenmanagements sind Drohnen mittlerweile nicht mehr wegzudenken und haben bereits mehrfach dazu beigetragen, Menschenleben zu retten.

Drohnen können insbesondere bei Such- und Rettungsmaßnahmen in unwegsamen Geländen oder auf See zur Aufklärung beitragen und beispielsweise mit Wärmebild- oder Multispektralkameras dabei helfen, Verletzte, Verschüttete oder im Wasser Treibende schneller aufzuspüren und damit das behandlungsfreie Intervall deutlich zu reduzieren [6]. So wurden bei Naturkatastrophen wie den Erdbeben 2010 und 2016 auf den Philippinen und nach dem Taifun Haiyan 2013 Drohnen eingesetzt [7].

Der Aufbau eines Kommunikationsnetzwerkes bei fehlender oder zerstörter Infrastruktur kann durch Drohnen erfolgen. Als „Auge am Himmel“ ermöglichen Drohnen in komplexen oder gefährlichen Lagen, wie einem Massenanfall von Verwundeten oder einer CBRN-Kontamination, den Überblick zu behalten und ggf. eine AI-gestützte Triage [8] (AI: „artificial intelligence“, deutsch KI für künstliche Intelligenz) durchzuführen. Denkbar ist hier auch der Einsatz weiterer Drohnen, die beispielsweise aus sicherer Distanz eine Dekontamination koordinieren, weitere Vitalparameter wie die Atemfrequenz ermitteln [9] oder eine bidirektionale Kommunikation mit den Verwundeten ermöglichen.

Dieser Ansatz der klassischen Telemedizin bietet in naher Zukunft sicherlich noch viele weitere Einsatzgebiete.

Neben diesen vielfältigen Einsatzmöglichkeiten sind Drohnen optimale Transportmittel und wurden bereits im Rahmen von COVID-19 genutzt, um aus sicherer Entfernung persönliche Schutzausrüstung wie Masken, Impfungen und Medikamente in entlegene und potenziell infektiöse Gebiete zu transportieren, ohne weiteres Hilfspersonal zu gefährden [10]. Drohnen können durch Verwendung von Geoinfosystemen, Radar, weiterer Sensorik und AI vollständig (Level 5 nach European Cockpit Association) automatisiert werden und sind nahezu unabhängig von Landschaft und Infrastruktur, Verkehrsnetzen und Verkehrsaufkommen, Witterung und Sichtverhältnissen jederzeit einsetzbar. Der entscheidende Vorteil von Transportdrohnen gegenüber anderen Transportmitteln ist jedoch zweifelsfrei deren enorme Transportgeschwindigkeit. So bieten Transportdrohnen insbesondere bei zeitkritischen Lieferungen von Notfallmedikamenten (z. B. Naloxon, Antiepileptika, Epinephrin, Insulin), Blutprodukten, Organen zur Transplantation [11] und Schwimmhilfen in unzugänglichen Küstenregionen [12] einen signifikanten Vorteil [13], der im Rahmen von Notfällen auch über Leben und Tod entscheiden kann. Als bekannteste Erfolgsgeschichte ist hier sicherlich der autonome Transport von AED zu nennen, der es in die Medien schaffte, als er am 09.12.2021 dabei half, einem 71-jährigen Schweden das Leben zu retten [14].

Durch die stetige technische Weiterentwicklung nehmen auch die möglichen Transportlasten und Transportwege kontinuierlich zu. Dabei sind Drohnen durch den elektrischen Betrieb weitaus klimafreundlicher und erzeugen wesentlich weniger Lärm als andere Transportmittel. Während in den oben genannten Beispielen meist Drohnen verwendet wurden, die nur geringe Lasten tragen können, ist es mittlerweile problemlos möglich, auch Ladungen weit oberhalb von 500 kg über mehrere Hundert Kilometer zu transportieren.

Längst wurde das Potenzial von Multicoptern, die ein senkrechtes Starten und Landen („vertical take-off and landing“, VTOL) ermöglichen, auch für den Personentransport erkannt und in den Medien als „Flugtaxis“ verbreitet [15]. Sie sollen als urbane Mobilität der dritten Dimension zu einer deutlichen Zeitersparnis gegenüber alternativen Verkehrsmitteln führen [16].

Die Telemedizin hat sich in den letzten Jahren in Deutschland deutlich weiterentwickelt [17] und kommt mit verbesserten technischen und klinischen Möglichkeiten auch der präklinischen Patientenversorgung zugute. So können dank Telematik (Verbindung von Telekommunikation mit Informatik) Vitalparameter von verschiedenen Sensoren und Geräten wie Beatmungsgerät, EKG-Gerät oder Perfusor zusammengeführt werden und im Bedarfsfall mit weiteren Informationen wie beispielsweise Personendaten, EKG, Ultraschallbildern oder Fotos von der Unfallstelle ohne Informationsverluste bereits vor Erreichen der Zielklinik den weiterbehandelnden Ärzten zur Verfügung gestellt werden. Einen Schritt weiter geht das Konzept des Telenotarztes: Aufgrund wachsender Einsatzzahlen bei gleichzeitigem Fachkräftemangel kam es in den vergangenen Jahren zunehmend zu einem Mangel an Notärzten, was im schlimmsten Fall zu einer inadäquaten oder verzögerten Notfallbehandlung führte. Um diese Defiziente zu überwinden, hat die Stadt Aachen ein Telenotarztsystem entwickelt, bei dem speziell ausgebildete Telenotärzte konsultiert werden können. Hierbei kann der Telenotarzt auf die Vitalzeichen der Patienten sowie eine Kamera im Inneren des Rettungswagens zugreifen und im Rahmen der Teledelegation behandeln [18]. Da es sich bei den Patienten um kritisch kranke Patienten handelt, ist auch während des Fluges eine kontinuierliche Überwachung zu gewährleisten. Eine bidirektionalen Kommunikationsmöglichkeit beispielsweise in Form einer VR-Brille sowie ein risikoadaptiertes Monitoring [19] mit Echtzeitübertragung und i.v.-Zugang bilden hier die Basis.

Für Monitoring, Diagnostik und Therapie werden zunächst etablierte Medizinprodukte aus der Rettung genutzt, die im Verlauf jedoch durch weitere zukunftsweisende und platzsparende Verfahren wie „wearables/smart textiles“ ersetzt werden können. Neben der Überwachung von Beatmung [20] und Perfusoren, die sich problemlos auch aus der Ferne steuern lassen und damit beispielsweise den Transport von narkotisierten Patienten zulassen, sind in den kommenden Jahren auch weitere therapeutische Verfahren, wie die Anlage von Tourniquets [21], s.c.- [22] oder i.m.-Injektionen bzw. das Etablieren von Gefäßzugängen [23] bis hin zur Intubation [24] denkbar.

DRONEVAC ist ein Konzept mit dem durch die Nutzung von Drohnen Verletzte bzw. Erkrankte schneller aufgefunden und nach kurzer präklinischer Stabilisierung rasch in die Klinik transportiert werden können. Wesentliches Merkmal ist der damit einhergehende hohe Grad an Digitalisierung einschließlich einer Echtzeitüberwachung und automatischer Interventionsmöglichkeiten.