Untersuchung lageabhängiger Veränderungen der Alveolardynamik und der Atemmechanik bei gesunden und akut geschädigten Ratten

• Antragsteller: Professor Dr. Edmund Koch; Professor Dr. Peter Markus Spieth
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Anästhesiologie ; Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 310521225

Lungenprotektive Beatmungsstrategien sind von zentraler Bedeutung in der modernen Anästhesie und Intensivmedizin. Sowohl bei Patienten mit Lungenschädigungen als auch bei primär lungengesunden Patienten konnte die Morbidität und Letalität durch lungenprotektive Beatmung deutlich reduziert werden. Neben der Anwendung niedriger Atemzugvolumina kommt insbesondere der Lagerungstherapie eine zentrale Bedeutung zu. Die routinemäßig angewendete bettseitige Messung von Resistance, Compliance und die Blutgasanalyse erlauben nur geringe Rückschlüsse auf die tatsächliche regionale Ventilations- und Perfusionsverteilung. Auch konventionelle bildgebende Methoden wie CT und MRT liefern lediglich Informationen über die globale Struktur der Lunge. Über die Dynamik der Alveolen, sowohl in der gesunden als auch in der geschädigten Lunge, ist bislang nur wenig bekannt. Es wird angenommen, dass es insbesondere in geschädigten Lungen bei niedrigem Druck zu einem Kollaps schwerkraftabhängiger Alveolen kommt, doch konnte dies bisher mikroskopisch nicht belegt werden. Im vorliegenden Forschungsprojekt sollen der Einfluss von maschineller Beatmung auf strukturelle sowie funktionelle Bestandteile des Alveolargewebes in vivo an lungengesunden und akut lungengeschädigten Ratten untersucht werden. Durch Umlagerung der Tiere von der Rücken- in die Bauchlage sollen auch schwerkraftabhängige Bereiche der Lunge untersucht werden, in denen es, insbesondere nach Lungenschädigung, zu einer Gewebeverdichtung kommt. Die Beobachtung gleicher Areale in Rücken- und Bauchlage erlaubt Rückschlüsse auf Veränderungen der Alveolargeometrie und -dynamik in den schwerkraftabhängigen Bereichen. Wir erwarten, dass, insbesondere in geschädigten Lungen, abhängige Alveolen deutlich kleiner werden und teilweise mit Flüssigkeit gefüllt sind.Simultan zur Bildgebung sollen mechanische Parameter, wie Atemwegs- und Gewebswiderstand erfasst und mit den Bilddaten korreliert werden. Ziel ist es, durch die Kombination von dynamischer Bildgebung und Elastizitätsmessungen ein besseres Verständnis für die physiologischen und pathophysiologischen Vorgänge während der Atmung und Beatmung zu gewinnen sowie dem klinisch tätigen Kollegen eine wissenschaftlich basierte Interpretationshilfe globaler respirationsphysiologischer Messmethoden zu geben. Die zu erwartenden Ergebnisse dieses Forschungsprojektes sollen dazu beitragen, lungenprotektive Beatmungsstrategien noch besser zu verstehen und gegebenenfalls zu optimieren, um somit die Morbidität und Letalität beatmeter Patienten zu reduzieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen