02:09 05 Dezember 2020
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    Deutschland verfügt derzeit über ausreichende Anzahl von Beatmungsgeräten für Patienten mit schweren Atemwegssymptomen. Doch für die weitere Entwicklung braucht es einen Notfallplan. Forscher aus Marburg und Gießen haben nun zwei Ansätze vorgestellt, in denen bestehende Technik in Beatmungsgeräte umgerüstet werden kann.

    Derzeit gibt es noch keine Engpässe bei der Versorgung von Covid-19-Patienten in Deutschland. Doch bei einem exponentiellen Wachstum von Neuinfektionen und Erkrankungen könnte sich das ändern. Essenziell sind für die schweren Verläufe dabei hochleistungsfähige Beatmungsgeräte. Um solche Beatmungsplätze bundesweit zu erweitern, hat unter anderem Mitte März die Bundesregierung beim Lübecker Medizintechnikkonzern Drägerwerk 10.000 Beatmungsgeräte in Auftrag gegeben. Diese sollen über das Jahr verteilt produziert werden.

    Gesetzt der Situation, dass die Fallzahlen die technische Aufrüstung überholen, hat nun ein Team aus Forschung und Technik der Philipps-Universität Marburg und des Universitätsklinikums Gießen und Marburg (UKGM) im Rahmen des „Breathing Projects“ alternative Beatmungsgeräte vorgestellt. Dabei modifizierten die Forscher lediglich bereits bestehende Technik, die bei Atemproblemen und bei erster Hilfe angewandt wird.

    Ansatz 1: Atemgeräte zu Beatmungsmaschinen umfunktionieren

    Viele Menschen in Deutschland leiden an Apnoe, was einen vorübergehenden, wiederkehrenden Atemstillstand im Schlaf bezeichnet. Diese Störung beeinträchtigt die Schlafqualität und wirkt sich negativ auf die Gesundheit aus. Behandelt wird Apnoe und andere Atemprobleme mit sogenannten CPAP-Geräten, die die Forscher durch einen einfachen Eingriff in Beatmungsgeräte verwandeln konnten.

    „Um diese Geräte für die Beatmung zu nutzen, braucht man ein Modul, das die Luftzufuhr periodisch abbricht. Durch das Schließen der Luftzufuhr kommt keine Luft mehr durch und dann öffnet sich das später wieder und die Luft kommt raus und die Lunge bläst sich wieder auf. Dieses Modul haben wir hier in der Gruppe gebaut,“ erläutert Johnny Nguyen, Koordinator des Projekts von der Marburger Universität, den Eingriff im Gespräch mit Sputnik.

    „Unser Ziel ist es, die Pläne für das Modul online zur Verfügung zu stellen. Die Leute können die Dateien einfach herunterladen, zum Beispiel in einen 3D-Drucker eingeben, und der wird es direkt ausdrucken“, so der Marburger Forscher. „Dann muss man es nur noch zusammenschrauben und kleben, und dann ist die Ummantelung fertig. Dann müssen dort noch ein Motor und die Microcontroller-Steuerung hinein. Dafür führen wir eine Liste von Komponenten an, die gekauft werden müssen. Wir haben auch eine Software dafür entwickelt – das kann man direkt da reinladen, und dann sollte alles sofort funktionsfähig sein.“

    Um die zweieinhalb Millionen solcher Geräte sollen in Deutschland verfügbar sind – teils auf dem Markt, teils im klinischen und privaten Einsatz. „Durch unsere Idee könnte man potenziell diese ganzen Geräte benutzen, um eine gewisse Patientengruppe zu behandeln“, so Nguyen.

    Ansatz 2: Beatmungsbeutel maschinell zusammendrücken

    Doch nicht überall auf der Welt gibt es auch solche Geräte in solchem Umfang. Deshalb haben die Forscher auch eine einfache Alternative entwickelt. Sie setzten dabei sogenannte „Ambubags“ ein, zu Deutsch: Beatmungsbeuteln. In der Regel werden diese im Rahmen der Ersten Hilfe von medizinischem Personal für eine vorübergehende Beatmung eingesetzt, bis der Patient an eine Beatmungsmaschine angeschlossen wird.

    „Unsere Lösung besteht darin, dass wir eine Apparatur bauen, die diesen Beutel regelmäßig zusammendrückt und loslässt“, erklärt Nguyen. Damit wird aus einer vorübergehenden Lösung, bei der ein Mensch den Beutel bedienen muss, eine längerfristige, bei der eine Maschine die Aufgabe übernimmt.

    Kein Ersatz für Beatmung bei schweren Fällen

    Die beiden Ansätze sind aber eher als Ausnahmen zu verstehen und sollten nach Möglichkeit bei Patienten eingesetzt werden, deren Symptome dies erlauben. Schwerkranke sollten weiterhin laut Nguyen an die professionellen Beatmungsgeräte angeschlossen werden. „Wenn es dem Patienten aber bessergeht, kann man ihn an unsere Lösung anschließen. Dann kann man das professionelle Beatmungsgerät für andere schwerkranke Patienten benutzen“, so der Forscher.

    Der Ärztliche Geschäftsführer des Marburger Universitätsklinikums, Prof. Dr. Harald Renz, bemerkt dazu auch: „Unsere Oberärzte bestätigen, dass man die entwickelten Geräte als ‘last line of defense‘ (Anm.d.Red.: letzte Verteidigungslinie) zur Beatmung einsetzen würde, wenn man keine andere Möglichkeit mehr hätte. In Deutschland sind wir derzeit gut aufgestellt. Es gibt aber andere Regionen der Welt, in denen man sicher dankbar wäre, diese Geräte auch in der ‘first line of defense‘ (Anm.d.Red.: vorderste Verteidigungslinie) einzusetzen.“

    Das Interview mit Johnny Nguyen zum Nachhören: 

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    Krankenhaus, Pandemie, Coronavirus, Beatmungsgerät