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Sensorik Sensoren helfen bei der Beatmung von Intensivpatienten

| Redakteur: Linda Bergmann

Forscher haben einen Sensor-Apparat entwickelt, der bei der schonenden Beatmung in der Intensivmedizin helfen soll. Das Gerät arbeitet mit elektromagnetischen Wellen.

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Neue Sensortechnik nutzt elektromagnetische Wellen, um Intensivpatienten bei der Beatmung zu unterstützen.
Neue Sensortechnik nutzt elektromagnetische Wellen, um Intensivpatienten bei der Beatmung zu unterstützen.
(Bild: Daniel Falcao / Unsplash)

Während künstliche Beatmung einerseits in der Intensivmedizin häufig eine der letzten Maßnahmen zur Lebenserhaltung eines Patienten ist, so kann sie andererseits auch akute oder chronische Schädigungen der Lunge hervorrufen. Forscher der Mannheimer Fraunhofer-Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie PAMB haben nun einen Sensor entwickelt, der bei einer sanfteren Beatmung helfen soll.

Beatmung von Frühgeborenen ist besonders anspruchsvoll

Aufgrund ihrer unterentwickelten Lunge ist die künstliche Beatmung von Frühchen eine große Herausforderung. Führt das Beatmungsgerät der Lunge zu viel Luft zu, kann ein Volutrauma entstehen. Wird die Luft mit zu hohem Druck in die Lunge eingeleitet, was häufig dann der Fall ist, wenn das Beatmungsgerät Luft zuführt, obwohl der Patient ausatmen möchte, besteht die Gefahr eines Barotraumas.

Um beide Komplikationen zu vermeiden, wird mit den Kleinsten besonders schonend umgegangen. Beispielsweise wird der Tubus nicht wie bei Erwachsenen luftdicht mit der Luftröhre abgedichtet. Indem immer etwas Luft entweichen kann, wird das Risiko eines Traumas verringert. Gleichzeitig wird jedoch eine optimale Beatmung von Frühgeborenen erschwert.

Mittels des „Thorax-Monitoring“ soll eine schonendere, berührungslose und effizientere Beatmung von Frühgeborenen ermöglicht werden.
Mittels des „Thorax-Monitoring“ soll eine schonendere, berührungslose und effizientere Beatmung von Frühgeborenen ermöglicht werden.
(Bild: Fraunhofer IPA)

Apparat Thorax-Monitoring stellt sich auf die Wünsche des Patienten ein

Um sich auf die besonderen Anforderungen bei der Beatmung von Frühgeborenen noch besser einstellen zu können, entwickelten Forscher einen kleinen Apparat – den Thorax-Monitoring. „Im Prinzip ist das ein Messgerät, das erkennt, ob ein künstlich beatmeter Patient gerade ein- oder ausatmen möchte", erklärt Ringkamp von der Fraunhofer-Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung PAMB. „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, ebenfalls Mitarbeiter der Projektgruppe.

Mittels zweier Antennen, die sich auf oder neben dem Brustkorb des Patienten anbringen lassen, werden elektromagnetische Wellen gesendet und empfangen. Dies funktioniert, weil Muskeln, Fett und Gewebe andere elektrische Eigenschaften besitzen als Atemluft in der Lunge. Atmet der Patient ein, füllen sich seine Lungenflügel mit Luft und dehnen sich aus. In der eingeatmeten Luft kommen die elektromagnetischen Wellen schneller voran als im Gewebe. Beim Ausatmen kehrt sich dieser Umstand um: durch das Zusammenfallen der Lungenflügel müssen sich die elektromagnetischen Wellen vornehmlich durch Gewebe kämpfen und kommen somit langsamer voran.

Der deutlich messbare Unterschied zwischen dem Ein- und Ausatmen wird vom Thorax-Monitoring registriert. Dieses Verfahren kann bei allen Patienten, die nicht selbstständig atmen können, eingesetzt werden. „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“, erklärt 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.

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