Entwicklung einer closed-Loop Nervus phrenicus-Stimulation zur Etablierung einer intensivmedizinisch-kompatiblen Atmungsunterstützung - (DIA-STIM)

• Antragsteller: Dr. Thomas Breuer; Professor Dr.-Ing. Steffen Leonhardt
• Fachliche Zuordnung: Biomedizinische Systemtechnik ; Anästhesiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 420664178

Maschinelle Ventilation (MV) ist die einzige etablierte lebensrettende Methode für Patienten mit akutem Lungenversagen. Während der Beatmung bleibt das Diaphragma inaktiv und wird durch die sogenannte Ventilator-induzierte diaphragmale Dysfunktion (VIDD) geschädigt, was seinerseits die Entwöhnung von der Beatmung erschweren und die Morbidität und Sterblichkeit dieser beatmeten Patienten verstärken kann. Durch Aufrechterhalten der diaphragmalen Aktivität während maschineller Beatmung konnte bereits in mehreren Studien gezeigt werden, dass die Zwerchfell-Funktion erhalten, seine Atrophie verhindert und nachfolgend die notwendige Beatmungszeit verkürzt werden kann. Konventionelle Nervus phrenicus-Stimulation wird seit Jahren bei neurologischen Patienten mit z.B. Paraplegien eingesetzt. Hierbei werden Stimulationselektroden bisher transthorakal auf die Oberfläche des Diaphragmas genäht und sind somit diesem ausgewählten Patientenkollektiv mit meist langfristiger Stimulationsabhängigkeit vorbehalten. VIDD entsteht bei vielen schwer Beatmungs-entwöhnbaren Patienten bevor eine Spontanatmung möglich ist. Bis heute ist die Anpassung der Beatmungseinstellungen eine rein manuelle Tätigkeit auf Intensivstationen (ICU’s), die die bettseitige Anwesenheit eines Arztes notwendig macht. Eine mit jedem Atemzug angepasste Beatmungseinstellung zur Vermeidung von Ansynchronitäten der Atemanstrengungen kombiniert mit einer Phrenicus-stimulierten Spontanaktivität des Diaphragmas könnte als rationaler Problemlösungsansatz der VIDD im akuten perioperativen Setting dienen.Das beantragte Forschungsvorhaben soll die Anwendbarkeit von automatisch angepassten Beatmungseinstellungen durch Phrenicus-stimulierte Spontanatmung an die Bedürfnisse des Patienten in der perioperativen Intensivmedizin untersuchen; eine klinische Situation in der Spontanatmung bis jetzt oftmals unmöglich ist. Ein ICU-kompatibles Verfahren der Phrenicus-Stimulation könnte die Beatmungs-Abhängigkeit von Intensivpatienten reduzieren. Dieser Antrag soll deshalb die Vorteile der konventionellen Phrenicus-Stimulation mit passagerer Diaphragma-Aktivierung und automatisierter Regulierung des Atemminutenvolumens synergistisch kombinieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen