Instationärer Gastransport während der Flüssigkeitsbeatmung

Bearbeiter:Dipl.-Ing. Thomas Janke, Dr.-Ing. Katrin Bauer
Beginn:Dezember 2014
Dauer:2 Jahre
Projektförderer:DFG (BA 4995/2-1)

Inhalt:

Flüssigkeitsatmung bzw. -beatmung ist häufig bekannt aus dem Science Fiction-Film Abyss. Was damals als Fiction verarbeitet wurde, findet heute tatsächlich in der Akutmedizin Anwendung. Es fehlen jedoch nach wie vor Informationen über die Gasverteilung in der Flüssigkeit im Körper sowie Langzeitauswirkungen der Flüssigkeitsbeatmung auf andere Organe. Daher kam die Flüssigkeitsbeatmung bis heute nicht in der klinischen Routine zur Anwendung.

Ziel des hier geförderten Projektes ist eine Untersuchung der Sauerstoffverteilung in der Flüssigkeit während des Atemvorganges. Als Flüssigkeit kommt dabei Perfluorcarbon zum Einsatz. Diese besitzt im Vergleich zu Wasser eine etwa 20fache Sauerstofflöslichkeit. Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs soll mit Hilfe von Druck-Sensitiven Farben (Pressure Sensitive Paints – PSP) zeitaufgelöst optisch untersucht werden.

Aufgrund des Ersatzes der Luft in der Lunge durch die Flüssigkeit Perfluorcarbon ergeben sich auch andere Strömungsbedingen in den oberen Atemwegen. Die geringe Viskosität des Perfluorcarbons erzeugt eine turbulente Strömung auch in kleineren Lungenästen. Die veränderten Strömungsbedingungen sollen mit Hilfe optischer Messmethoden wie z.B. Particle Image Velocimetry (PIV) sowie Particle Tracking visualisiert werden.

Abb. 1 Visualisierung der Sauerstoffkonzentration (blau – hoch, weiß – geringe Konzentration), Überlagerung der Geschwindigkeitsvektoren aus parallelen PIV-Messungen)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 2. 3D Bahnlinien im Modell des oberen Bronchialbaumes, gewonnen aus PTV – Messungen, die Farbe zeigt den Betrag der Geschwindigkeit an.