Preisträger

Tiefere Einblicke

Die Flüssigkeitsbeatmung verringert Bildartefakte bei der optischen Kohärenztomographie und erlaubt somit tiefe Einblicke in das Lungengewebe.

  • Christian Schnabel
  • 09 / 2012 Seite: 77

Wie gestaltet man die maschinelle Beatmung so effektiv und schonend wie möglich, um Patienten den bestmöglichen Therapieerfolg zu ermöglichen? Die dafür nötigen Kenntnisse über die Eigenschaften des Lungengewebes können geeignete Bildgebungs­methoden liefern. Dabei verbessert die Flüssigkeitsbeatmung die Qualität der Bilddaten deutlich.

Der Austausch der Gase Sauerstoff und Kohlen­dioxid in den feinsten Verzweigungen der Lunge (Alveolen) ist entscheidend für unsere Atmung. Allerdings ist die Lunge ein empfindliches Organ. Daher können verschiedene Erkrankungen oder Verletzungen dazu führen, dass die Lunge ihre Funktion nur noch teilweise oder gar nicht mehr erfüllt, was innerhalb weniger Minuten zum Tod führt. Die einzige Überlebenschance bietet in dem Fall die künstliche Beatmung. Sie ist aus der modernen Medizin nicht mehr wegzudenken, und zwar nicht nur als lebens­rettende Sofortmaßnahme und während Operationen, sondern auch für die intensivmedizinische Langzeittherapie. Allerdings birgt die maschinelle Beatmung auch Gefahren, da sie mit Überdruck erfolgt und bereits geschädigtes Lungengewebe mechanisch belastet. Dadurch können weitere Schäden auftreten, die den Behandlungsverlauf negativ beeinflussen. Daher gilt es, schonendere Beatmungsstrategien zu entwickeln. Grundvoraussetzung dafür ist die detaillierte Kenntnis und das Verständnis der physikalischen und mechanischen Vorgänge in den Alveolen während der ­Be­atmung.

Die Arbeitsgruppe Klinisches Sensoring und Monitoring an der TU Dresden führt Grundlagenforschung für medizinische Anwendungen durch und setzt dazu die optische Kohärenztomographie (OCT) für die Bildgebung ein. Herzstück dieser vergleichsweise jungen Technik ist ein Michelson-Interfero­meter, das es in Kombination mit nahinfra­rotem Licht erlaubt, dreidimensionale Bilder von streuenden Proben zu gewinnen, z. B. von Gewebe. Da Wasser für Wellenlängen von rund 700 bis 1400 nm transparent ist („optisches Fenster“ von Wasser), dringt nahinfrarotes Licht etwa 2 mm ins Gewebe ein. Klinischen Einsatz am Menschen findet die OCT in der Augenheilkunde (Ophthalmologie) und der Dermatologie. Zudem ermög­licht sie eine berührungslose und wechselwirkungsfreie Darstellung alveolarer Strukturen des Lungengewebes mit einer Auflösung im µm-Bereich. Allerdings ist die Eindringtiefe in Gewebe bei der OCT verglichen mit anderen Verfahren (CT oder Ultraschall) nur gering, sodass ein direkter optischer Zugang zur Lungen­oberfläche erforderlich ist. Aus diesem Grund ist die OCT nicht klinisch am Menschen einsetzbar, sondern nur im Rahmen von Tierstudien [2]. Bei Versuchen an Mäusen oder Ratten werden dazu Rippen und Muskelgewebe über der Lunge entfernt. Dieses rund 1 cm2 große Thoraxfenster wird mit einer transparenten Folie verschlossen, ein Katheter stellt den in der Lunge üblichen Unterdruck her. An dem so präparierten Tier ist nun unter fortlaufender Narkose die Lungenbildgebung möglich. ...

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