Bildgebendes Verfahren: Blick in die Lunge mit Strom

Ein neu­es bild­ge­ben­des Ver­fah­ren, die elek­tri­sche Impe­danz-Tomo­gra­phie (EIT), soll bald wich­ti­ge Kör­per­funk­tio­nen über­wa­chen. In einer Koope­ra­ti­ti­on der TU Wien, der Med Uni Wien und der Vet­med­uni Vien­na wur­de die­se Tech­nik nun einen wich­ti­gen Schritt wei­ter­ge­bracht.

Ein­fa­cher, beque­mer und bil­li­ger geht es kaum: Bei der elek­tri­schen Impe­danz-Tomo­gra­phie wird ein Gurt mit Elek­tro­den direkt auf der Haut ange­bracht. Win­zi­ge Strö­me wer­den durch den Kör­per geschickt, und aus der Mes­sung der dadurch resul­tie­ren­den elek­tri­schen Span­nung wer­den Bil­der ver­schie­de­ner Kör­per­funk­tio­nen berech­net. So kann zum Bei­spiel die Lun­gen­funk­ti­on künst­lich beat­me­ter Per­so­nen kon­ti­nu­ier­lich erfasst wer­den.
Aller­dings gibt es der­zeit noch kei­ne ein­heit­li­che Metho­de für die Umrech­nung der Mess­da­ten in ver­läss­li­che Bil­der. In einem Pro­jekt der TU Wien, der Medi­zi­ni­schen Uni­ver­si­tät Wien und der Vete­ri­när­me­di­zi­ni­schen Uni­ver­si­tät Wien konn­te man nun zei­gen, dass sich die Qua­li­tät der Ergeb­nis­se dras­tisch stei­gern lässt, indem man das Aus­wer­tungs­ver­fah­ren für jede ein­zel­ne Per­son indi­vi­du­ell maß­schnei­dert. So könn­te die EIT auf Inten­siv­sta­tio­nen bald wert­vol­le Diens­te leis­ten. Die For­schungs­er­geb­nis­se wur­den nun im Jour­nal PLOS One ver­öf­fent­licht.

Kon­ti­nu­ier­li­che Über­wa­chung
„Schon seit Jah­ren setzt man gro­ße Hoff­nun­gen auf die elek­tri­sche Impe­danz-Tomo­gra­phie“, sagt Dr. Ste­fan Böh­me von der Uni­ver­si­täts­kli­nik für Anäs­the­sie, All­ge­mei­ne Inten­siv­me­di­zin und Schmerz­the­ra­pie der Medi­zi­ni­schen Uni­ver­si­tät Wien. Durch Elek­tro­den schickt man hoch­fre­quen­te Strö­me durch den Kör­per. Die­se Strö­me sind so schwach, dass man sie gar nicht spürt. Trotz­dem kann man damit den elek­tri­schen Wider­stand des Kör­pers rück­rech­nen und auf Vor­gän­ge im Kör­per­in­ne­ren schlie­ßen.
Ein wich­ti­ges Hoff­nungs­ge­biet ist die Über­wa­chung der Lun­gen­funk­ti­on von Inten­siv­pa­ti­en­tIn­nen. Künst­li­che Beat­mung kann die Lun­ge stark belas­ten und zu Schä­den füh­ren, wenn sie nicht genau auf die Pati­en­tIn­nen­be­dürf­nis­se abge­stimmt wird. Mit bild­ge­ben­den Ver­fah­ren wie der Com­pu­ter­to­mo­gra­phie kann man die Lun­gen­ak­ti­vi­tät zwar unter­su­chen, doch dabei erhält man nur Ein­zel­bil­der. Außer­dem muss man den Pati­en­tIn­nen einen müh­sa­men Trans­port und eine erheb­li­che Rönt­gen-Strah­len­be­las­tung zumu­ten. Wün­schens­wert wäre daher eine kon­ti­nu­ier­li­che, andau­ern­de Über­wa­chung der Lun­gen­funk­ti­on direkt am Inten­siv­bett, ganz ohne Neben­wir­kun­gen. Genau das könn­te die EIT leis­ten.
„Das Pro­blem dabei ist, dass es nach wie vor kei­ne stan­dar­di­sier­te Metho­de gibt, um aus den Mess­ergeb­nis­sen ver­läss­li­che medi­zi­ni­sche Daten zu ermit­teln“, erklärt Flo­ri­an Thürk, Dis­ser­tant von Prof. Euge­ni­jus Kani­us­as am Insti­tut für Elec­tro­dy­na­mics, Micro­wa­ve and Cir­cuit Engi­nee­ring an der TU Wien. „Das ist in die­sem Fall deut­lich kom­pli­zier­ter als etwa bei der Com­pu­ter­to­mo­gra­phie. Mathe­ma­tisch betrach­tet kön­nen ver­schie­de­ne Impe­danz-Ver­tei­lun­gen im Inne­ren des Kör­pers zu iden­ti­schen Mess­ergeb­nis­sen füh­ren. Wel­che die­ser Ver­tei­lun­gen der Wirk­lich­keit ent­spricht, ist schwer zu sagen.“

Indi­vi­dua­li­sier­te Aus­wer­tung
Das Rät­sel lässt sich aller­dings lösen, wenn man noch ein biss­chen mehr Infor­ma­ti­on in das Berech­nungs­mo­dell hin­ein­steckt: „Mit hoch­auf­lö­sen­den CT-Bil­dern kann man indi­vi­du­el­le Para­me­ter sehr gut ver­mes­sen – etwa die genaue Lage der Lun­gen-Kon­tu­ren“, erklärt Flo­ri­an Thürk. „Wenn wir die­se Daten aus dem Com­pu­ter­to­mo­gra­phen in unser Aus­wer­tungs­pro­gramm füt­tern, dann kann man eine indi­vi­dua­li­sier­te Aus­wer­tungs-Metho­de erstel­len, die viel genaue­re Ergeb­nis­se lie­fert als sie bis­her mög­lich waren.“
„Das Ziel ist nicht, mög­lichst gute Ein­zel­bil­der zu erstel­len, es geht uns viel­mehr dar­um, phy­sio­lo­gisch rele­van­te Para­me­ter aus den Daten abzu­lei­ten, um die Lun­gen­funk­ti­on direkt zu über­wa­chen. Im All­tag hat das ärzt­li­che Per­so­nal oft nicht die Zeit, ein­zel­ne Bil­der anzu­se­hen, man möch­te sofort die Daten ange­zeigt bekom­men, die über­wacht wer­den sol­len“, erklärt Euge­ni­jus Kani­us­as.
Im Tier­ver­such (mit Schwei­nen) hat man die­se neue Tech­no­lo­gie nun bereits erfolg­reich getes­tet – die Über­ein­stim­mung zwi­schen CT-Bil­dern und EIT-Ergeb­nis­sen erwies sich als sehr gut. Auch mit Men­schen tes­tet man bereits, mit wei­te­ren Ver­bes­se­run­gen und kli­ni­schen Tests soll EIT in Zukunft zu einer neu­en Stan­dard­me­tho­de in der Inten­siv­me­di­zin wer­den.

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