Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Künstliche Lunge maßgeschneidert

19.09.2011
Maschinenbauer der RWTH entwickeln ein neues Konzept zur Herz-Lungen-Unterstützung

Die maßgeschneiderte künstliche Lunge und der „nahtlose“ Wechsel zwischen Herz-Lungen-Maschine und Lungenunterstützungssystem – das ist das Ziel von drei jungen Medizintechnikern der RWTH Aachen. Die Diplomingenieure Jutta Arens, Peter Schlanstein und Georg Wagner arbeiten unter Leitung von Professor Dr.-Ing. Ulrich Steinseifer vom Lehr- und Forschungsgebiet Kardiovaskuläre Technik an einer neuen künstlichen Lunge.

Diese kann sowohl kurz- als auch langfristig eingesetzt werden. Zudem sind ihre Bauteile individuell auf die Patientenbedürfnisse zugeschnitten und können flexibel ausgetauscht werden. Das Konzept mit dem Titel „I3-Assist: Individual, Interactive und Integrated Cardiopulmanory Assist“ erhielt in Philadelphia den Biomedical Engineering Award.

Trotz einer Reihe von Studien sterben heute immer noch 35 bis 50 Prozent der Patienten an akutem Lungenversagen. Hauptursachen sind Lungenentzündung, Blutvergiftung, Einatmen von körperfremden Substanzen oder mehrere Verletzungen in verschiedenen Körperregionen. Versagt in einem solchen Fall die normale Beatmungs- und Medikamententherapie, muss die Lungenfunktion von einer künstlichen Lunge übernommen werden. „Während einer Operation am stillstehenden Herzen wird der Kreislauf durch eine Herz-Lungen-Maschine aufrecht erhalten“, so die Projektkoordinatorin Arens. Dabei wird das Blut zunächst in ein Reservoir geleitet. Von dort aus gelangt es dann mithilfe einer Pumpe in den Membranoxygenator. „Oxygenator ist der allgemeine Fachbegriff für die künstliche Lunge. Eine Membran kann man sich vorstellen wie eine gasdurchlässige Schranke“, erklärt Arens. „Dort wird das Blut mit Sauerstoff gesättigt, von Kohlenstoffdioxid befreit und erst dann wieder zurück in den Körper gepumpt.“ Ein Oxygenator kann für begrenzte Zeit die volle Funktion des Blutgasaustausches übernehmen. In besonders schweren Fällen müssen Herz und Lunge nach der Operation über mehrere Tage, gegebenenfalls auch Wochen weiter unterstützt werden. Hierfür ist bisher der Einsatz eines zweiten Systems

notwendig. Das Team ist sich sicher, dass sein Konzept sowohl die Funktion der Herz-Lungen-Maschine während einer Operation als auch die langfristige Lungenunterstützung auf der Intensivstation übernehmen kann.

Sicherer, effektiver und kostengünstiger

Das kompakte System aus Aachen kann problemlos transportiert und nahe am Patienten positioniert werden. Das spart Schlauchwege, denn je länger der Schlauch ist, desto mehr Blut ist für die Zirkulation erforderlich. Zudem führt der Kontakt mit der körperfremden Oberfläche zur Blutgerinnung. Um dies zu verhindern, verabreichen Ärzte den Hemmstoff Heparin. Das geronnene Blut kann nicht nur das System, sondern auch lebenswichtige Gefäße des Patienten verschließen. Eine weitere Komplikation sind Luftbläschen, die ebenfalls zu Embolien, also Verschlüssen führen können. Das System muss deshalb mit Kochsalzlösung vorgefüllt werden. Die Vermischung von Blut und Kochsalzlösung führt zur Blutverdünnung, die bei kritischen Patienten mittels Bluttransfusionen ausgeglichen werden muss. „Unser maßgeschneidertes Produkt verringert die Blutverdünnung und Aktivierung der Blutgerinnung“, betont Arens.

Daneben kann es auch zu Problemen beim Gasaustausch kommen. Abhängig von Temperatur, Narkosetiefe, Alter und Körperoberfläche verbraucht der Mensch unterschiedlich viel Sauerstoff. Je mehr Sauerstoff umgesetzt wird, desto mehr Kohlenstoffdioxid muss entfernt werden. Zwar ist das Druckgefälle für Sauerstoff über die Membran hoch und die Schranke gut gasdurchlässig, längere Betriebszeiten führen aber zu Komplikationen beim Austausch. Gerade beim Langzeiteinsatz besteht die Gefahr eines so genannten Plasmalecks: Blutplasma tritt über die Schranke. Dadurch verschlechtert sich der Gastransfer und wichtige Organe, wie die Niere, können beeinträchtigt werden hinzu kommt ein großer Flüssigkeitsverlust. Um den Patienten nicht weiter zu gefährden, muss das komplette Gerät ausgetauscht werden. „Auch hier reduzieren wir das Risiko, denn bei unserem modularen System können Einzelteile einfach im laufenden Betrieb erneuert werden“, so Wagner. Schlanstein fügt hinzu: „Zudem spart es Kosten und grenzt die Traumatisierung der Patienten ein.“

Cluster zur Förderung von personalisierter Medizintechnik

Das Konzept ist eingebettet in den Aachener Forschungs-Cluster „innovating medical technology in.nrw“, welcher vom Land NRW für die Weiterentwicklung von personalisierter Medizintechnik gefördert wird. Seit Sommer 2010 arbeiten 40 Partner aus der Region in sechs Forschungs- und Entwicklungsprojekten zusammen, um innovative Lösungen und Therapien für individuelle Patientenkonstellationen zu erarbeiten. Mit dem Hauptaugenmerk auf die kardiovaskuläre Therapie rückt nicht nur ein relevantes Krankheitsgebiet mehr in den Fokus, das in Deutschland immer noch die Haupttodesursache darstellt, auch bestehende Stärken in Wissenschaft und Wirtschaft der Aachener Region werden damit aufgegriffen.

Weitere Informationen erteilt Dipl.-Ing. Jutta Arens unter: +49(0)241/80-87018 oder arens@hia.rwth-aachen.de.

CELINA BEGOLLI

Thomas von Salzen | idw
Weitere Informationen:
http://www.rwth-aachen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Neue Hoffnung für Leberkrebspatienten
24.03.2017 | Universitätsklinikum Regensburg (UKR)

nachricht Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten
23.03.2017 | Deutsche Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin (DEGUM)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise