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Lebensrettender Blick in die Lunge dank HSR-Institut

Ein Lungenkollaps bei künstlicher Beatmung kann zum Tod führen. Ein Institut der Hochschule für Technik Rapperswil hat nun einen Mikrochip entwickelt, der die Lunge überwacht.

Südostschweiz
Mittwoch, 22. Oktober 2014, 02:00 Uhr

Rapperswil-Jona. – Ein Echtzeitblick in die Lunge sei für viele Mediziner ein lang gehegter Wunsch, teilt die HSR mit. Bei 45 Millionen Vollnarkosen und 4 Millionen Beatmungspatienten jährlich erleiden 15 Prozent aller künstlich beatmeten Patienten auf Intensivstationen ein akutes Lungenversagen, ausgelöst durch einen unbehandelten progressiven Lungenkollaps. 39 Prozent sterben.

Messung ohne Nebenwirkungen

Der Startup-Firma Swisstom AG aus Landquart und ihre Forschungspartner konnten nun ein Verfahren entwickeln, um die Lungenaktivität in Echtzeit zu visualisieren. Das HSR-Institut für Mikroelektronik und Embedded Systems (IMES) hat mit seiner Forschungsarbeit massgeblich dazu beigetragen. Es hat einen Mikrochip entworfen und Software-Algorithmen entwickelt, welche die Bilddaten analysieren und visualisieren.

Das Prinzip basiert auf der elektrischen Impedanz-Tomografie, welche im Gegensatz zu radiologischen bildgebenden Verfahren keine unerwünschten Nebenwirkungen erzeugt.

Nichts weiter als ein Gurt

Das neue Tor zur Lunge besteht aus einem Gurt mit Sensorelektronik. Das IMES entwickelte dafür mit der Microdul AG in Zürich einen CMOS-Mikrochip. Der Patient bemerkt die laufende Messung nicht, er trägt nur den textilen Brustgurt. Dieser enthält 32 aktive Elektroden, die den elektrischen Widerstand des Körpers mittels sehr schwachen Wechselströmen messen. Vom Gurt gelangt das Signal in die Steuerelektronik. Diese digitalisiert die Werte und errechnet daraus mittels spezifischen Algorithmen eine 2-D-Abbildung der atmenden Lunge.

Ein weiterer Algorithmus ermittelt den lokalen Zustand der Lunge und vereinfacht die Daten in drei physiologische Zustände der Lunge: kollabiert, gesund oder überdehnt. In den Zuständen kollabiert und überdehnt findet in den Lungenbläschen kein oder ein reduzierter Gasaustausch statt. Dank dieser Vereinfachung kann das Pflegepersonal das Beatmungsgerät optimal auf die Patienten einstellen, ohne Hilfe von Spezialisten.

Das System öffnet erstmals in Echtzeit ein Fenster in die menschliche Lunge – auch dank dem Mikroelektronik- und Software-Engineering-Knowhow der HSR.

Das Projekt wurde durch die Kommission für Technologie und Innovation des Bundes mitfinanziert.

Und die Swisstom AG hat mittlerweile die ersten zugelassenen Monitoring Systeme an Kliniken und auch an Forschungseinrichtungen ausgeliefert. (eing)

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