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Fraunhofer IPA

Sanfter beatmen: Forschung für die kleinsten aller Patienten

| Autor/ Redakteur: Susanne Ehneß / Julia Engelke

Die künstliche Beatmung ist häufig das letzte Mittel, um das Leben eines Patienten zu retten. Leider kann sie mit Lungenschädigungen einhergehen – insbesondere wenn das Beatmungsgerät gegen den Atemimpuls des Patienten arbeitet. Forscher der Mannheimer Fraunhofer-Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie arbeiten derzeit an einer Lösung für die kleinsten aller Patienten.

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Schema des Thorax-Monitors im Betrieb: Die Atmung des Frühchens wird berührungslos gemessen. Diese Daten sollen zusammen mit den übrigen Messwerten des Beatmungsgeräts zu einer schonenden und effizienteren Beatmung führen
Schema des Thorax-Monitors im Betrieb: Die Atmung des Frühchens wird berührungslos gemessen. Diese Daten sollen zusammen mit den übrigen Messwerten des Beatmungsgeräts zu einer schonenden und effizienteren Beatmung führen
(© Fraunhofer IPA)
  • Sanftere Beatmung von Frühgeborenen und Kindern
  • Thorax-Monitoring erkennt mit zwei Antennen, ob der Patient ein- oder ausatmen möchte
  • Prototyp ist auf der Medica zu sehen

Ein neu entwickelter Sensor soll die Beatmung von Frühgeborenen und Kindern sanfter gestalten. Denn gerade bei den kleinen Patienten ist die Gefahr von Komplikationen groß: Ein Volutrauma kann entstehen, wenn das Beatmungsgerät zu viel Luft in die kleine Lunge presst; ein Barotrauma kann entstehen, wenn der Apparat Luft mit zu hohem Druck einleitet – besonders wenn das Frühchen eigentlich gerade ausatmen möchte.

Zwar gehen Ärzte bei den Kleinsten besonders vorsichtig vor, beispielsweise wird der Tubus nicht wie beim Erwachsenen luftdicht mit der Luftröhre abgedichtet. So kann immer ein wenig Luft entweichen und das Risiko eines Traumas wird verringert. Aber die optimale Beatmung der kleinen Patienten wird dadurch erschwert.

Thorax-Monitoring

Jan Ringkamp und Dr. Jens Langejürgen von der Fraunhofer-Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie PAMB des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA arbeiten zur Zeit 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 wäre ein Beatmungsgerät in der Lage, sich ohne Verzögerung an die Wünsche des Patienten anzupassen. Keine Volu- oder Barotraumata mehr und eine optimale Beatmung – so die Vision.“, ergänzt Langejürgen.

Das Thorax-Monitoring verwendet zwei Antennen, die sich auf oder neben dem Brustkorb des Patienten anbringen lassen. Die eine sendet eine elektromagnetische Welle aus, die andere empfängt sie. Dabei machen es sich die Wissenschaftler zunutze, dass Muskeln, Fett und Gewebe andere elektrische Eigenschaften besitzen als die Atemluft in der Lunge: Beim Einatmen füllen sich die Lungenflügel mit Luft und dehnen sich aus. In der Luft kommt die elektromagnetische Welle schneller voran als im Gewebe. Beim Ausatmen ist es umgekehrt: Die Lungenflügel fallen in sich zusammen, die elektromagnetische Welle muss sich vor allem durch Gewebe kämpfen und kommt langsamer vorwärts.

Es gibt also laut Fraunhofer einen deutlich messbaren Unterschied zwischen Ein- und Ausatmen, den das Thorax-Monitoring registriert. Das funktioniert auch bei Frühchen und anderen Patienten, die nicht selbst atmen können, dies aber versuchen. „Selbst wenn sich die Lunge nur minimal ausdehnt oder zusammenzieht, wirkt sich das auf den Signalverlauf aus. Wir können im Labor nachstellen, dass wir Änderungen deutlich unter einem Milliliter identifizieren können“, konkretisiert Ringkamp. „Thorax-Monitoring erkennt also sozusagen den Wunsch des Patienten und kann das Beatmungsgerät anweisen, ihn dabei zu unterstützen. Ein Vorteil unseres Ansatzes besteht darin, dass wir den Patienten hierfür nicht berühren müssen. Dies ist gerade bei der empfindlichen Haut von Frühchen wichtig“, so Langejürgen.

Auf der Medica zu sehen

Einen ersten Prototyp kann man auf der Medica in Halle 10 am Stand G05 begutachten: Zu sehen ist eine kleine Puppe, die an einen Beatmungsbeutel angeschlossen ist und von Besuchern beatmet werden kann. Der Körper der Puppe ist mit Wasser gefüllt, ihre künstliche Lunge verdrängt das Wasser im Körper, auf ihrem Brustkorb sind die beiden Antennen angebracht. Ein Bildschirm zeigt das verarbeitete Signal des Thorax-Monitorings.

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Dieser Artikel ist zuerst erschienen auf unserem Schwesterportal www.healthcare-computing.de.

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