Luft- und Flüssigkeits-Verteilung in der Lunge unter Schwerelosigkeit



Unter normalen Bedingungen auf der Erde sind Luft und Blut in der gesunden menschlichen Lunge schon allein durch den Schwerkrafteinfluss ganz unterschiedlich verteilt. Am Beginn eines Atemzuges befindet sich im unteren Teil der Lunge deutlich weniger Luft und mehr Blut als im oberen Teil des Organs.

Bei der Atmung kann also mehr frische Luft in die unteren Bereiche transportiert werden, die auch besser durchblutet sind. Die Natur hat so ein sinnvolles Verteilungsmuster für die Belüftung der Lunge entwickelt. Dies scheint jedoch nicht bei allen Menschen der Fall zu sein. Die Gründe hierfür sind weitgehend unbekannt. Der kurzzeitige Wechsel zwischen normaler Schwerkraft, doppelter Schwerkraft  und Schwerelosigkeit bei Parabelflügen bietet eine ideale Möglichkeit, diese Phänomene zu untersuchen.

Um die Verteilung von Luft und Flüssigkeit in der Lunge verfolgen zu können, ohne den Versuchspersonen zu schaden, werden Schnittbilder der Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstandes im Körper erzeugt. Die eingesetzte Methode wird Elektrische Impedanz-Tomographie genannt (EIT). Mit der EIT haben die Göttinger Wissenschaftler schon 1999 zeigen können, dass sich die lokale Belüftung bei Schwerelosigkeit innerhalb von Sekunden angleicht. Durch eine verbesserte Methodik können sie nun zum Beispiel auch bestimmen, wie stark die Lunge lokal am Beginn des Atemzuges mit Luft gefüllt ist.

Derartige Untersuchungen wurden im September 2007 beim 10. DLR-Parabelflug mit einer geringen Anzahl von Probanden bereits durchgeführt. Die Teilnahme am 12. DLR Parabelflug dient dazu, ein größeres Probandenkollektiv aufzubauen, um damit eine größere Verteilung von Alter, Körpermaßen, Gewicht und Lungenzustand zu erhalten. Dies ist wichtig im Hinblick auf die klinische Übertragbarkeit der Ergebnisse.

Der Einfluss der Schwerkraft spielt auch in der kranken Lunge eine wichtige Rolle, so dass die während der Parabelflüge untersuchten Phänomene auch von großer Bedeutung für die Steuerung der Beatmungstherapie von intensivmedizinisch betreuten Patienten sein können. Es ist wichtig, die Verteilung der Luft bei künstlicher Beatmung zu kennen und gegebenenfalls beeinflussen zu können. Denn einerseits muss die Lunge ausreichend belüftet werden und andererseits eine Schädigung durch lokale Überblähungen sicher vermieden werden. Daher wird die von den Wissenschaftlern weiter entwickelte Messmethode EIT in naher Zukunft auch als Überwachungsmethode bei beatmeten Patienten in der klinischen Routine eingesetzt werden.


Kontakt
Prof. Dr. Gerhard Hellige
University of Göttingen
, Department of Anaesthesiological Research
Dr. Dipl.-Ing. Günter Hahn
Universität Göttingen
, Department of Anaesthesiological Research
Tel: +49 551 39-9730

E-Mail: ghahn@gwdg.de
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