Elektrische Impedanztomographie.

Navigationssystem für beatmete Lungen. Die richtige Steuerung der Intensivbeatmung ist anspruchsvoll und die Grundlage einer lungenschonenden Beatmung. 

Innovative Technologien machen Diagnose und Überwachung von Beatmungspatienten immer präziser und sicherer.

Die Einstellung der Beatmungstherapie basiert häufig auf globalen Werten wie Tidalvolumina, Atemwegsdrücken und Blutgasanalysen. Diese Messwerte helfen zwar, die Beatmungsparameter kontinuierlich an die sich verändernde Lungensituation anzupassen. Sie spiegeln jedoch die Komplexität von Lungenerkrankungen nur unzureichend wider und lassen kaum Rückschlüsse auf die Effektivität der angestrebten Lungenprotektion zu. Bereits nach wenigen Minuten maschineller Beatmung kommt es in den schwerkraftabhängigen, meist unteren Lungenabschnitten durch Schwerkraft und Abdominaldruck zu einer zunehmenden Lungenkompression und Atelektasenbildung. 

Dies führt zu einer Reduktion des für die Beatmung zur Verfügung stehenden Lungenvolumens. Das gesamte Tidalvolumen verteilt sich nun auf ein geringeres und oft heterogen geschädigtes Lungenvolumen; dies führt damit zwangsläufig zu einer lokalen Hyperventilation. Gleichzeitig wird jedes kollabierte Lungenareal durch eine relative Überdehnung der oberen, schwerkraftunabhängigen Lungenareale kompensiert. In den kollabierten Lungenregionen kommt es oft zu einem zyklischen Öffnen und Kollabieren von Lungenarealen. Diese Phänomene reduzieren im Verlauf der Beatmungstherapie kontinuierlich das funktionell verfügbare Lungenvolumen und rufen Entzündungsreaktionen hervor, die im fortgeschrittenen Stadium zu einer irreversiblen Lungenfibrose und zu massiven Lungenschäden führen können.

CT liefert nur eine Momentaufnahme.

Die Computertomographie (CT) kann die Eigenschaften der heterogen geschädigten Lunge quantifizieren und ermöglicht es, die Beatmungstherapie individuell an die regionale Lungenfunktion anzupassen. Leider liefert die CT, abgesehen von den Spätfolgen der Strahlenbelastung und den möglichen Risiken beim Transport beatmungspflichtiger Patienten in die CT-Abteilung, nur ein zeitlich begrenztes Bild der Lungenstruktur und des Belüftungsgrades zum Zeitpunkt der Aufnahme. Dieses morphologische Bild der Lungenstrukturen erlaubt jedoch keine direkten Rückschlüsse auf deren Funktion und damit auch keine Quantifizierung der Ventilation. 

EIT, wenn die Eckwerte der Lungenprotektion nicht eingehalten werden können. 

Die elektrische Impedanztomographie (EIT) als nicht-invasives Monitoringverfahren zur Überwachung der regionalen Lungenfunktion ist in der Forschung etabliert und findet auch zunehmend im klinischen Alltag Verwendung. Dieses strahlungsfreie Verfahren beruht auf dem Prinzip, dass unterschiedliche Gewebe für elektrischen Strom unterschiedliche Widerstände darstellen. Atemgase verursachen einen höheren bioelektrischen Widerstand als die Gewebestrukturen im Thorax. Beim Einatmen wird das elektrisch leitende Alveolargewebe durch die Luft verdrängt, wodurch seine Ionenstruktur verändert wird. Dadurch werden die Alveolarwände mit zunehmendem Luftgehalt länger und dünner. Während der Einatmung nimmt der Querschnitt der leitenden Strukturen ab, während ihre Länge zunimmt, was den Widerstand gegenüber dem elektrischen Strom erhöht.

Bildliche Erfassung funktioneller Gewebefunktionen. 

Die funktionellen EIT-Bilder basieren auf der Einspeisung von Wechselströmen durch bis zu 32 auf der Körperoberfläche angebrachte Elektroden. Jede Messsequenz erfasst die elektrische Spannung, die zwischen zwei Elektroden entsteht, wenn ein schwacher schmerzfreier Wechselstrom angelegt wird, wobei die anderen Elektroden auf der Körperoberfläche zur Spannungsmessung verwendet werden. Ein vollständiger Messzyklus für ein einzelnes Schnittbild ist erst dann abgeschlossen, wenn alle Elektrodenpaare mindestens einmal zur Stromeinspeisung verwendet wurden und die anderen Elektroden die Oberflächenspannung gemessen haben. Auf diese Weise werden viele Spannungswerte erfasst, um die sich mit der Atmung ändernde Impedanzverteilung im Thorax zu berechnen. Im Gegensatz zur Computertomographie werden hier funktionelle Gewebefunktionen und nicht Körperstrukturen bildlich erfasst und dargestellt.

Kontinuierliche Überwachung. 

Neue Technologien ermöglichen immer umfassendere Einblicke in die Lungensituation von Beatmungspatienten. Während in den Anfängen der EIT die Überwachung von Neugeborenen und Kleinkindern nur im Studiensetting möglich war, steht die strahlungsfreie Bildgebung heute auch für Kinder ab einem Körpergewicht von etwa einem Kilogramm zur Verfügung und ermöglicht ein umfassendes Monitoring dieser anspruchsvollen Patientengruppe. Innovative Hybridgurttechnologien erleichtern die Anlage, minimieren das Dekubitusrisiko und ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung.

Modernes Navigationssystem für Lungen. 

Die aktuellen EIT-Systeme können zunehmend mit einem modernen Navigationssystem verglichen werden. Entscheidungshilfen für den Weaningprozess, Methoden zur Erkennung unzureichender Interaktionen zwischen Patienten und Beatmungsgerät sowie therapeutische Lagerungsstrategien spiegeln jedoch nur einen Bruchteil der Möglichkeiten im klinischen Alltag wider, die zusätzlich zu den etablierten Methoden der funktionellen EIT-Bildgebung zur lungenschonenden Beatmung zur Verfügung stehen. Die neue Generation der elektrischen Impedanztomographie hat das Potenzial, Nebenwirkungen der Beatmungstherapie zu reduzieren, akute Veränderungen in Echtzeit zu erkennen und schwierige Therapieentscheidungen auf eine breitere Basis zu stellen.

Die neue Generation der elektrischen Impedanztomographie ermöglicht die Echtzeit-Erkennung von Akutsituationen und stellt somit eine wichtige Unterstützung bei Therapieentscheidungen dar.