LBNP - Unterdruckzylinder für die humanphysiologische Forschung



Mikroneurographie-Experiment in der Space Shuttle Mission STS-90 „NEUROLAB“
Unterdruckzylinder für die humanphysiologische Forschung

Für die Internationale Raumstation wurde im Auftrag des DLR von der Firma EADS ein Gerät zur Stimulation des Herz-Kreislaufsystems und zur Untersuchung von Astronauten im Weltraum entwickelt, eine so genannte „Unterdruckhose“ (Lower Body Negative Pressure Device, LBNP).

Die LBNP ist ein zusammenfaltbarer Zylinder, der den Unterkörper des Astronauten ab der Taille umschließt. Seitlich angebrachte luftdichte Reißverschlüsse erlauben den Zugang zu den Beinen, um Messeräte anzubringen. Durch Anlegen eines Unterdrucks in der LBNP werden die Körperflüssigkeiten wie Blut und Lymphe von der oberen in die untere Körperhälfte transportiert. Dies stimuliert das Herz-Kreislaufsystem zu höherer Pumpleistung. Es ist möglich, die Reizstärke über die Größe des angelegten Unterdrucks zu variieren. Wissenschaftlich wird dies auch auf der Erde genutzt, um autonome Regulations- und Steuerfunktionen des Herz-Kreislaufsystems zu untersuchen, Kenntnisse über dessen Anpassungsreaktionen zu gewinnen und dessen Leistung zu erfassen. Gemessen werden dabei Parameter wie Blutdruck, Puls und Hirndurchblutung. In der Operationellen Medizin wird die LBNP als Trainingsgerät vor der Rückkehr der Astronauten zur Erde eingesetzt.

DeutscheTechnologie im amerikanischen Teil der Internationalen Raumstation

Die LBNP ist ein deutscher Beitrag zur wissenschaftlichen Nutzung und zur Integration im US-Labor der Internationalen Raumstation (ISS) in Verbindung mit Messmodulen zur Erfassung von Herz-Kreislaufparametern in der Human Research Facility (HRF). Sie wurde auf der Basis einer bilateralen Vereinbarung zwischen NASA und DLR von EADS Space Infrastructure in Friedrichshafen und Bremen entwickelt. Grundlage war dabei ein LBNP-Konzept, das im Institut für Luft-und Raumfahrtmedizin des DLR bereits in den 80er Jahren formuliert, von EADS im Auftrag des DLR umgesetzt und mit einem Vorläufergerät erfolgreich in der Space-Shuttle Mission STS-90 „NEUROLAB“ (1998) für wissenschaftliche Experimente eingesetzt werden konnte.

Anwendung für den Menschen auf der Erde

Neben der Nutzung in der Weltraumforschung wird die LBNP auch für grundlegende Forschung am Herz-Kreislaufsystem auf der Erde eingesetzt. Das für den Weltraum entwickelte Gerät erweitert die Untersuchungsmöglichkeiten bei der Erforschung von Herz-Kreislaufproblemen entscheidend. Darüber hinaus kann das Gerät bei Patienten mit langer Bettlägerigkeit und daraus folgendem Leistungsabfall der Herz-Kreislauffunktion als Trainingsanlage in der Rehabilitation eingesetzt werden. Eine Weiterentwicklung ist eine LBNP mit einem internen Fahrrad-Ergometer. Die Anlage ermöglicht damit die simultane Stimulation des Herz-Kreislauf-Systems und der Beinmuskulatur. Ein Experiment in dieser Konfiguration wurde erfolgreich in einer Parabelflug-Kampagne (Sommer 2003) durchgeführt und brachte überraschende Ergebnisse zur Steuerung der Aktivität verschiedener Beinmuskeln bei veränderter Schwerkraft.

Wissenschaftliche Nutzergruppen:

Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, DLR Köln
Deutsche Sporthochschule Köln
Vanderbuilt Medical Center, Nashville


URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/rd/desktopdefault.aspx/tabid-2283/3420_read-5124/