Evaluation des laryngealen Adduktionsreflexes mit einem mechatronischen Mikrotropfen-Laryngoskop

• Antragsteller: Dr.-Ing. Lüder Alexander Kahrs; Professor Dr. Martin Ptok
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314572885

Forschungsgegenstand ist die endoskopische, mechatronische Mikrotropfenapplikation zur (1) kontrollierten Auslösung des laryngealen Adduktionsreflexes (LAR; reflektorischer Stimmlippenverschlussmechanismus) und (2) der konsekutiven bildbasierten qualitativen und quantitativen Messung des LAR.Obwohl dem LAR hinsichtlich der Protektion der tiefen Atemwege eine eminent wichtige Rolle zukommt, ist noch relativ wenig über seine Grundlagen bekannt. Dies ist auch darin begründet, dass bisher kein einfach und sicher einzusetzendes Instrumentarium für die kontrollierte Reflexauslösung beschrieben wurde.An der Klinik für Phoniatrie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) wurde in Vorarbeiten zu diesem Projekt ein erster Prototyp entwickelt, der die beabsichtigten Vorteile einer fluidischen Reflexstimulation bereits in Teilen erkennen lässt. Mit dem bestehenden Prototyp konnte allerdings aufgrund multifaktorieller Gründe eine reproduzierbare Auslösung des LAR nur bei weniger als der Hälfte des Probandenkollektivs beobachtet werden. In diesem Projekt soll gezeigt werden, dass die Methodik der Mikrotropfenapplikation zur Auslösung des LAR eine valide Reflexcharakterisierung einschließlich Kartierung zulässt. Die Hypothese ist, dass damit grundlegende Erkenntnisse zu LAR-Mechanismen ermittelt werden können, z.B. Reflexermüdungen oder ortsaufgelöste Reflexauslösung (Reflexmaps). Hierfür ist ein neuer, endoskopischer, mechatronischer Mikrotropfenapplikator zu entwickeln, der eine bildbasierte Messung des LAR sowie exakte Zielführung für die Tropfenapplikation auf den endolaryngealen Strukturen zulässt.Die Arbeitspakete sehen unter anderem folgendes vor: 1) Anatomiegerechte Ausgestaltung des Mikrotropfen-Laryngoskops, d.h. auf Basis klinischer Bilddaten ist die Dimension und Form der distalen, in den Patienten eingeführten, Komponenten zu optimieren. 2) Untersuchung von Konzepten zum Transport und Dosierung des Fluids. 3) Erstellen reproduzierbarer Versuchsmethodiken sowie Charakterisierung der einstellbaren Versuchsparameter. 4) Computerbasierte Assistenz bei der Reflexauslösung durch Bildverarbeitung (z.B. Triangulation der Entfernung) und Zielpunkt-Visualisierung (Augmented Reality). 5) Evaluierung von Teilkomponenten und Gesamtsystem im neurolaryngologischen Kontext (Probandenstudien).Im Falle des positiven Projektverlaufs liegt ein bedeutendes Potential für neue Ergebnisse von grundlegenden Mechanismen des laryngealen Adduktionsreflexes sowie einem neuen Verfahren für die klinische Diagnostik von Dysphagien vor. Im Anschluss an die hier grundlegend erforschten Methoden würde sich dann ein Verwertungspotential sowohl in der Forschungslandschaft der Phoniatrie als auch beispielsweise in der Diagnostik und Therapieplanung von betroffenen Patienten (z.B. Dysphagie nach Schlaganfall) ergeben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Tobias Johannes Ortmaier