15. November 2019 
 
25. Juni 2019

Sanftere künstliche Beatmung

Künstliche Beatmung ist häufig das letzte Mittel, um ein Leben zu retten. Leider geht sie oft mit Lungenschädigungen einher. Forscher entwickeln derzeit ein schonenderes Verfahren – zu sehen auf der Sensor+Test in Halle 5, Stand 248 beim Fraunhofer IPA.

Foto: Fraunhofer IPAFoto: Fraunhofer IPA
Prototyp des Thorax-Monitoring
In der intensivmedizinischen Pflege von Frühchen ist die künstliche Beatmung aufgrund unterentwickelter Lungen in einigen Fällen notwendig. Dabei können verschiedene Komplikationen auftreten: Ein Volutrauma entsteht, wenn das Beatmungsgerät zu viel Luft in die kleine Lunge presst. Zu einem Barotrauma kommt es, wenn der Apparat Luft mit zu hohem Druck einleitet, besonders wenn das Frühchen eigentlich gerade ausatmen möchte.

Um beides zu vermeiden, haben sich Ärzte bisher mit einer Röhre durch Mund oder Nase beholfen, durch die beatmet wird. Sie lässt Platz in der Luftröhre, damit überschüssige Luft entweichen kann. Leider ist das nicht immer besonders schonend und auf die sich schnell ändernden Bedürfnisse der kleinen Patienten können Ärzte nur manuell reagieren. Ein automatisch regelbares Beatmungssystem wäre wünschenswert.

Jan Ringkamp und seine Kollegen von der Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie PAMB arbeiten deshalb an einem sanfteren Verfahren. Thorax-Monitoring heißt der kleine Apparat, den die Forscher entwickelt haben. „Im Prinzip ist das ein Messgerät, das erkennt, ob ein künstlich beatmeter Patient gerade ein- oder ausatmen möchte“, erklärt Ringkamp. „Damit ist ein Beatmungsgerät in der Lage, sich ohne Verzögerung an die Wünsche des Patienten anzupassen.“

Das Thorax-Monitoring verwendet zwei Antennen, die auf dem Brustkorb des Patienten angebracht sind. Die eine sendet eine elektromagnetische Welle aus, die andere empfängt sie. Dabei machen es sich die Wissenschaftler zunutze, dass Muskeln, Fett und Gewebe andere dielektrische Eigenschaften besitzen als die Atemluft in der Lunge. Beim Einatmen füllen sich die Lungenflügel mit Luft und dehnen sich aus. Der veränderte Luftanteil im Thorax führt dazu, dass die elektromagnetische Welle schnell vorankommt. Beim Ausatmen ist es umgekehrt: Die Lungenflügel fallen in sich zusammen, die elektromagnetische Welle kommt im Gewebe langsamer vorwärts.

Es gibt also einen deutlich messbaren Unterschied zwischen Ein- und Ausatmen, den das Thorax-Monitoring registriert. „Selbst wenn sich die Lunge nur minimal ausdehnt oder zusammenzieht, hat das Auswirkungen auf den Signalverlauf. An Mäusen mit einem Lungenvolumen unter einem Milliliter haben wir bereits sehr gute Ergebnisse erzielt“, erklärt Ringkamp. „Thorax-Monitoring erkennt also sozusagen den Wunsch des Patienten und kann das Beatmungsgerät anweisen ihn dabei zu unterstützen.“ Einen frühen Prototyp haben die Wissenschaftler bereits getestet.

https://www.sensor-test.de

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