Forschung an der Beatmungstechnik der Zukunft

Lübecker Doktorand mit Preis für Patientensicherheit in der Medizintechnik ausgezeichnet

Eike Petersen, M.Sc., wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Medizinische Elektrotechnik der Universität zu Lübeck, wurde für den Preis für Patientensicherheit in der Medizintechnik nominiert und mit dem zweiten Platz ausgezeichnet. Der mit insgesamt 6500 Euro dotierte Preis wird jährlich gemeinsam von der Deutschen Gesellschaft für Biomedizinische Technik (DGBMT) im Verband deutscher Elektrotechniker (VDE) und dem Aktionsbündnis für Patientensicherheit (APS) ausgeschrieben. Die Preisverleihung für seinen Beitrag mit dem Titel „Überwachung des Atemantriebs intensiv beatmeter Patienten mittels des respiratorischen Oberflächen-Elektromyogramms“ hat am 29. September 2020 bei der Jahrestagung der DGBMT stattgefunden; zudem gab es nach der Eröffnungszeremonie der Tagung eine Preisträgersession, bei der die Arbeit inhaltlich vorgestellt wurde.

Die aktuelle COVID-19-Epidemie wirft ein Schlaglicht auf die hohe Relevanz der Beatmungstechnik in der Intensivmedizin. Eine entscheidende Erkenntnis der medizinischen Forschung der vergangenen Jahre ist die hohe Bedeutung der Überwachung und Berücksichtigung der Atemaktivität des Patienten: atmet der Patient zu schwach, führt dies schnell zu einer nachhaltigen Schwächung der Atemmuskulatur; atmet er zu stark, zu Lungenschäden. Ist das Beatmungsgerät schlecht auf den Patienten eingestellt, kann es zum „Kampf“ des Patienten gegen den Ventilator kommen. Zur Prävention hat sich daher eine Überwachung des patienteneigenen Atemantriebs als äußerst bedeutend erwiesen, welche bisher jedoch ausschließlich invasiv mittels eines Speiseröhrenkatheters möglich war.

Zusammenarbeit mit Dräger

In der Arbeit, welche gemeinsam mit M.Sc. Jan Graßhoff und Prof. Philipp Rostalski sowie in enger Kooperation mit der Firma Dräger erstellt wurde, beschreibt Eike Petersen, wie eine neuartige, nichtinvasive Messmethode in Kombination mit modernen Signalverarbeitungs- und Sensorfusionsalgorithmen zur Überwachung des Atemantriebs von Patienten unter künstlicher Beatmung genutzt werden kann. Zu diesem Zweck wird das Oberflächen-Elektromyogramm (EMG) verwendet, welches eine nichtinvasive Methode zur Messung von Muskelaktivität darstellt – ähnlich dem Elektrokardiogramm (EKG). Zur zuverlässigen Bestimmung des vom Patienten aufgebrachten Drucks werden dazu verschiedene Signalverarbeitungsmethoden untersucht, sowie eine neuartige Sensorfusionsmethode vorgestellt, welche die Information aus dem EMG mit der Information aus den traditionellen Messsignalen – Druck und Luftstrom durch den Beatmungsschlauch – kombiniert. Erste Ergebnisse bestätigen das Potential der neuen, nichtinvasiven Methodik.

Prof. Philipp Rostalski, Betreuer der Doktorarbeit von Herrn Petersen, sagt: „Das Forschungsprojekt hat eine hohe praktische Relevanz und das Potential, die Beatmungsqualität zukünftig signifikant zu verbessern. Gleichzeitig ist das zu lösende Sensorfusionsproblem auch aus theoretischer Sicht eine spannende Herausforderung! Die Ergebnisse von Herrn Petersens Forschungsarbeit wurden schon in mehreren Journal-Artikeln und in zahlreichen Konferenzbeiträgen erfolgreich veröffentlicht.“

Artikel der Pressestelle der UzL