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© TU Bergakademie Freiberg/Dr. Katrin Bauer
Dieses Lungenmodell wird im Projekt für die Simulation verwendet.
 
Intensiv- und Notfallmedizin 26. Jänner 2015

Von „Abyss“ in die Akutmedizin

Neues Forschungsprojekt zum Einsatz von Flüssigkeitsbeatmung gestartet.

In der Science-Fiction-Realität ist das Verfahren schon längst bekannt, in der Akutmedizin kommt es selten zum Einsatz: Bei der sogenannten Flüssigkeitsbeatmung befindet sich in der Lunge keine Luft, sondern Perfluorcarbon. So können sehr hohe Mengen an Sauerstoff transportiert werden, während der Druck auf die Lunge gering ist.

Das Projekt „Instationärer Gastransport während der Flüssigkeitsbeat-mung“ an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg untersucht das Strömungsverhalten der Flüssigkeit in der Lunge und liefert so wichtige Parameter für die Anwendung in der Medizin.

Für den Notfall wappnen

Flüssigkeitsbeatmung ist bereits aus dem Science-Fiction-Film „Abyss“ aus dem Jahr 1989 bekannt. Darin konnten Taucher mittels Flüssigkeitsbeatmung in Meerestiefen vordringen, die noch kein Mensch zuvor erreicht hatte. Denn mit Flüssigkeit in den Lungen werden sie mit zunehmendem Wasserdruck in der Tiefe nicht zusammengedrückt. Dieses Prinzip macht sich heute auch die Akutmedizin zu eigen: „Patienten mit Erkrankungen der Lunge können von der Flüssigkeitsbeatmung profitieren. Denn sie arbeitet mit weitaus geringeren Drücken als es bei der Überdruckbeatmung der Fall ist, die heute bei Atemnot meist angewandt wird“, erklärt Dr. Katrin Bauer vom Institut für Mechanik und Fluiddynamik.

Flüssigkeit eröffnet kollabierte Lungenbereiche

Flüssigkeit in der Lunge – das mag zunächst ungewöhnlich klingen. Doch auch ein Fötus im Mutterleib hat, solange er wächst, Flüssigkeit in der Lunge. Forscher gehen also davon aus, dass Atmung auch mithilfe von speziell angereicherten Flüssigkeiten funktionieren kann. Allerdings ist das Verfahren bisher eine rein experimentelle Alternative zur Beatmung in der Akutmedizin, sie kommt etwa bei Frühgeborenen oder schwer lungenkranken Patienten zum Einsatz.

Dazu wird die Kohlenwasserstoffverbindung Perfluorcarbon (PFC) in die Lunge gepumpt. Diese Flüssigkeit ist für den Körper gesundheitlich unbedenklich und besitzt die Fähigkeit, sehr hohe Mengen an Sauerstoff zu lösen (ca. das 20-fache im Vergleich zu Wasser). „Die Idee dahinter ist, dass die vergleichsweise sehr hohe Schwerkraft der Flüssigkeit im Vergleich zur Luft viel einfacher in kollabierte Lungenbereiche eindringen kann, diese wieder öffnet und somit die Versorgung der ehemals kollabierten Lungenbereiche mit Sauerstoff wieder ermöglicht“, sagt Bauer.

Viele Parameter für den Einsatz der Flüssigkeitsbeatmung sind bislang jedoch unbekannt: Wie verteilt sich das PFC in der Lunge? Und wie verhalten sich wiederum die Atemgase Sauerstoff und Kohlendioxid im PFC? Dieser Fragen nimmt sich nun das Projekt „Instationärer Gastransport während der Flüssigkeitsbeatmung“ unter Leitung von Katrin Bauer an. Sie will den Transport von gelöstem Sauerstoff bei Flüssigkeitsbeatmung mit Perfluorcarbon durch ein Modell der oberen Atemwege untersuchen. Dafür kommen neuartige Methoden zum Einsatz, wie die bildgebende Messung der Sauerstoffkonzentration mittels sauerstoffsensitiver Tracer-Partikel.

„Analog zur Untersuchung der Sauerstoffverteilung soll auch das Strömungsverhalten der Flüssigkeit in der Lunge mittels optischer Messmethoden untersucht werden“, erläutert Bauer das Vorgehen. „Nur wenn wir das Transportverhalten der gelösten Gase kennen, können wir die Beatmungsparameter bei der Flüssigkeitsbeatmung optimal einstellen.“

Das Projekt ist auf zwei Jahre angelegt und wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Fachliche Beratung auf medizinischem Gebiet erhält das Projekt von Prof. Mario Rüdiger von der Neonatologie der TU Dresden, der intensiv auf dem Gebiet der Flüssigkeitsbeatmung forscht.

TU Freiberg, Ärzte Woche 5/2015

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