In einem Notfall ist es wichtig, dass den Ärzten vor Ort alle wichtigen Informationen möglichst zeitnah zur Verfügung stehen. Bei der Lunge ist das derzeit nur bedingt möglich. Das soll sich künftig ändern: Forscher des Innovationszentrums für Computerassistierte Chirurgie (ICCAS) der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig arbeiten gemeinsam mit Partnern an einem mobilen System mit integriertem Elektrodengurt, das die Belüftung der Lunge überwacht und kontinuierlich visualisiert.
„Momentan wird beim Verdacht auf einen Pneumothorax häufig prophylaktisch-invasiv vorgegangen und eine Drainage gelegt, damit die Luft entweichen kann. Mit unserem neuen Verfahren möchten wir den kontinuierlichen Blick in die Lunge ermöglichen und so dem Arzt bessere Entscheidungsmöglichkeiten geben“, sagt PD Dr. med. Andreas Reske, klinischer Leiter des neuen Forschungsprojekts „IMPAC“ am Innovationszentrum für Computerassistierte Chirurgie (ICCAS) der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig und Chefarzt des Zentrums für Anästhesiologie, Intensivmedizin, Notfallmedizin und Schmerztherapie am Heinrich-Braun-Klinikum gemeinnützige GmbH Zwickau. Gemeinsam mit Forschern der Universität Leipzig, der HTWK Leipzig und zwei Medizintechnik-Firmen wollen die Wissenschaftler ein System aus Elektrodengurt sowie Analyse-Hard- und Software entwickeln, das die Belüftung der Lunge überwacht und kontinuierlich visualisiert.
Das geplante System basiert auf der als Elektrische Impedanz-Tomografie (EIT) bezeichneten Technologie. „Mit dem Gurt werden Veränderungen der elektrischen Leitfähigkeit in der Lunge gemessen. Beim Ein- und Ausatmen ändern sich Gasgehalt und -verteilung in der Lunge und daraus ergeben sich elektrische Widerstands- bzw. Spannungsunterschiede, die messbar sind. Aus diesen Daten soll der Arzt dann ein dynamisches Bild der Lunge erhalten – ohne die Notwendigkeit, den Patienten zu transportieren und ihn ionisierender Strahlung auszusetzen, wie bei Röntgen- oder CT-Aufnahmen“, erläutert der technische Projektleiter Prof. Dr. Thomas Neumuth vom ICCAS. Anhand der Bilder soll der Arzt Veränderungen der Lungenbelüftung schnell erkennen können und bei einem Pneumothorax alarmiert ihn das Gerät sofort. Um das System in der Notfallmedizin nutzbar zu machen, ist die Darstellung der Bildinformationen aus der Lunge auf den Bildschirm des Notfallbeatmungsgerätes geplant.
Die Vorteile des neuen Medizinprodukts liegen auf der Hand: Es liefert nichtinvasiv und strahlenfrei bisher nicht verfügbare Bildinformationen und lässt sich überall mobil einsetzen. Das ICCAS kümmert sich vorrangig um die Datenintegration und -modellierung, also die Rekonstruktion des Signals in drei Dimensionen und die Visualisierung und Auswertung der Messwerte. Die HTWK Leipzig arbeitet an der Miniaturisierung der Sensor- und Analyse-Hardware. Die Firma ITP GmbH entwickelt den Sensorgurt und die Firma Fritz Stephan GmbH integriert die Visualisierung in ein Beatmungsgerät. Nach einer genauen Anforderungsanalyse geht es an die Auswahl und Anpassung der Sensoren und der Hardware, währenddessen parallel an der Visualisierung der Messwerte gearbeitet wird. Das neue Verbundforschungsprojekt wird mit insgesamt rund 1,7 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für drei Jahre gefördert. 2020 soll ein erster Prototyp des neuen Systems zur Verfügung stehen.