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In der Science-Fiction ist das Verfahren schon längst Realität, in der Akutmedizin kommt sie selten zum Einsatz: Bei der sogenannten Flüssigkeitsbeatmung befin-det sich in der Lunge keine Luft sondern eine Flüssigkeit. So können sehr hohe Mengen an Sauerstoff transportiert werden, während der Druck auf die Lunge ge-ring ist. Das Projekt „Instationärer Gastransport während der Flüssigkeitsbeat-mung“ untersucht das Strömungsverhalten der Flüssigkeit in der Lunge – und lie-fert so wichtige Parameter für die Anwendung in der Medizin.
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 Lun-gen wurde sie mit zunehmendem Wasserdruck in der Tiefe nicht zusammengedrückt. Dieses Prinzip macht sich heute auch die Akutmedizin zu eigen: „Patienten mit Erkran-kungen 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 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 Beat-mung in der Akutmedizin, sie kommt etwa bei Frühgeborenen oder schwer lungenkran-ken Patienten zum Einsatz.
Dazu wird die Kohlenwasserstoffverbindung Perfluorcarbon (PFC) in die Lunge ge-pumpt. 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 Lungenbe-reiche mit Sauerstoff wieder ermöglicht“, sagt Dr. Katrin Bauer.
Viele Parameter für den Einsatz der Flüssigkeitsbeatmung sind bislang jedoch unbe-kannt: Wie verteilt sich das PFC in der Lunge? Und wie verhalten sich wiederum die Atemgase Sauerstoff und Kohlendioxid im PFC? Diesen Fragen nimmt sich nun das Pro-jekt „Instationärer Gastransport während der Flüssigkeitsbeatmung“ unter Leitung von Dr. Katrin Bauer an. Sie will den Transport von gelöstem Sauerstoff bei Flüssigkeitsbe-atmung mit Perfluorcarbon durch ein Modell der oberen Atemwege untersuchen. Dafür kommen neuartige Methoden zum Einsatz, wie die bildgebende Messung der Sauer-stoffkonzentration mittels sauerstoffsensitiver Tracer-Partikel. „Analog zur Untersu-chung der Sauerstoffverteilung soll auch das Strömungsverhalten der Flüssigkeit in der Lunge mittels optischer Messmethoden untersucht werden“, erläutert die Wissenschaft-lerin 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 Forschungsgemein-schaft (DFG) mit 200.000 Euro gefördert. Fachliche Beratung auf medizinischem Gebiet erhält das Projekt auch von Prof. Mario Rüdiger von der Neonatologie der TU Dresden, der intensiv auf dem Gebiet der Flüssigkeitsbeatmung forscht.
Dieses Lungenmodell wird im Projekt für die Simulation verwendet (c) TU Bergakademie Freiberg/Dr. Ka ...
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Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students
Biology, Chemistry, Mechanical engineering, Medicine
transregional, national
Research projects
German
Dieses Lungenmodell wird im Projekt für die Simulation verwendet (c) TU Bergakademie Freiberg/Dr. Ka ...
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