Nicht gerade ein Hauch frischer LuftUniversität von Kalifornien - RiversideBild: Höhere Belastung durch künstliche Beatmung (links) und weniger Dehnung, wenn die gleiche Lunge zum natürlichen Atmen gebracht wird.mehr sehenBahnbrechende Forschung befasst sich mit einer seit langem bestehenden Frage in der Lungenmedizin, ob moderne Beatmungsgeräte das Lungengewebe überdehnen.Tun sie.Diese hochmodernen Erkenntnisse von Forschern der UC Riverside wurden kürzlich im American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine veröffentlicht.Sie zeigen große Unterschiede zwischen der Art und Weise, wie wir natürlich atmen, und der Art und Weise, wie Beatmungsgeräte uns zum Atmen bringen.Diese Ergebnisse sind von entscheidender Bedeutung, insbesondere im Zusammenhang mit der COVID-19-Pandemie und der Eile beim Bau von Beatmungsgeräten.„Mit neuartigen Techniken haben wir beobachtet, dass Beatmungsgeräte bestimmte Regionen der Lunge überdehnen können“, sagte Mona Eskandari, UCR-Assistenzprofessorin für Maschinenbau und das BREATHE-Zentrum an der School of Medicine, die die Forschung leitete.Diese Ergebnisse liefern eine Erklärung für die Verschlechterung der Lungengesundheit von Patienten, je länger sie an den Geräten verbringen, insbesondere im Krankheitsfall.Das bMECH-Labor von Eskandari leistete Pionierarbeit bei einer Technik zur Untersuchung der Lunge, während sie zum Atmen gebracht wird.An einem speziell angefertigten Beatmungsgerät, das in ihrem Labor entwickelt wurde, ahmten die Forscher sowohl die natürliche als auch die künstliche Atmung nach.Dann beobachteten sie isolierte Lungen, die an beiden Arten der Atmung beteiligt waren, indem sie mit mehreren Kameras schnelle, hochauflösende Bilder sammelten, eine Methode, die als digitale Bildkorrelation bezeichnet wird.„Unser Setup ermöglicht es uns, mit einem Knopfdruck sowohl die physiologische als auch die künstliche Atmung auf derselben Lunge zu imitieren“, sagte Eskandari.„Die einzigartige Kombination unseres Beatmungsgeräts mit digitaler Bildkorrelation gibt uns beispiellose Einblicke in die Art und Weise, wie bestimmte Regionen der Lunge im Einklang mit der Gesamtheit arbeiten.“Unter Verwendung ihrer innovativen Methode zur Verbindung dieser beiden Systeme sammelten UCR-Forscher Beweise, die zeigen, dass die natürliche Atmung bestimmte Teile der Lunge um nur 25 % dehnt, während sich dieselben Regionen an einem Beatmungsgerät um bis zu 60 % dehnen.Gelehrte modellieren die Lungen traditionell wie Ballons oder was sie als dünnwandige Druckgefäße bezeichnen, bei denen das Einschieben und Herausziehen von Luft als mechanisch äquivalent verstanden wird.Um zu erklären, was sie in dieser Studie beobachtet haben, schlagen die Forscher vor, weg von dünnwandigen Druckbehältermodellen und hin zu dickwandigen Modellen zu gehen.Im Gegensatz zur Theorie der dünnwandigen Druckbehälter berücksichtigt ein dickwandiges Modell die unterschiedlichen Belastungsniveaus in den Atemwegen, die sich daraus ergeben, dass Beatmungsgeräte Luft hineindrücken im Vergleich zur natürlichen Atmung, die Luft einzieht. Dies hilft zu erklären, warum die Atemwege stärker beansprucht werden und Luft mehr ist während der physiologischen Atmung gleichmäßig in der Lunge verteilt.Eiserne Lungen, die gigantischen Beatmungsgeräte, die während des Polioausbruchs Ende der 1940er Jahre verwendet wurden, verhielten sich eher wie eine menschliche Brusthöhle und dehnten die Lunge auf natürliche Weise aus.Dadurch entsteht ein Vakuumeffekt, der Luft in die Lunge zieht.Obwohl diese Aktion schonender für die Lunge ist, verhinderten diese sperrigen Systeme einen einfachen Zugang zur Überwachung anderer Organe in der Krankenhausversorgung.Im Gegensatz dazu sind moderne Beatmungsgeräte tragbarer und für das Pflegepersonal einfacher zu handhaben.Sie drücken jedoch Luft in die Lunge, die nicht gleichmäßig verteilt ist, was einige Teile überdehnt und mit der Zeit zu einer Verschlechterung der Lungengesundheit führt.Während es unwahrscheinlich ist, dass Krankenhäuser zu den Modellen der eisernen Lunge zurückkehren werden, ist es möglich, dass moderne Maschinen geändert werden können, um Verletzungen zu reduzieren.„Jetzt, da wir über übermäßige Belastung bei der Zufuhr von Luft in die Lunge Bescheid wissen, stellt sich für uns die Frage, wie wir Beatmungsstrategien verbessern können, indem wir die natürliche Atmung nachahmen“, sagte Eskandari.American Journal of Respiratory and Critical Care MedicineÜber- und Unterdruckbeatmung, gekennzeichnet durch lokale und globale LungenmechanikHaftungsausschluss: AAAS und EurekAlert!sind nicht verantwortlich für die Richtigkeit der auf EurekAlert veröffentlichten Pressemitteilungen!durch beitragende Institutionen oder für die Verwendung von Informationen über das EurekAlert-System.Jules Bernstein University of California – Riverside Jules.Bernstein@ucr.edu Büro: Vereinigte StaatenUniversität von Kalifornien - RiversideCopyright © 2022 American Association for the Advancement of Science (AAAS)Copyright © 2022 American Association for the Advancement of Science (AAAS)