Zukunft der Atemsimulation an der FH Technikum Wien

Seit über einem Jahrzehnt ist die Lungensimulation ein integraler Bestandteil der Lehr- und Forschungsaktivitäten an der Fachhochschule Technikum Wien. Die Anstrengungen der FHTW der letzten Jahre wurden kürzlich auf der Jahrestagung der Österreichischen Gesellschaft für Biomedizinische Technik anerkannt, die von 2. bis 3. November 2023 in Wien stattfand. Auf der Tagung erhielt Richard Pasteka den Best-PhD-Award für seine Arbeit zum „Modellieren des menschlichen Atemsystems für klinisch relevante Anwendungen“. Pasteka ist Forscher und Lektor am Kompetenzfeld Medical Engineering & Integrated Healthcare an der FH Technikum Wien.

Darüber hinaus präsentierte Vasil Vodenicharov (Laborant am Kompetenzfeld Medical Engineering & Integrated Healthcare) die neuesten Fortschritte in der Atemsimulation bei Erwachsenen und Neugeborenen auf derselben Konferenz und enthüllte eine Vielzahl von Möglichkeiten in der Neonatalforschung, die zuvor nicht möglich waren. Diese Durchbrüche haben bereits den Weg für die Nutzung des Simulators in der Forschung geebnet, die darauf abzielt, die Methoden zur Surfactant-Verabreichung bei Frühgeborenen zu optimieren und zu vergleichen. Surfactant, auf Deutsch auch „Tensid“ genannt (von lateinisch tensus, also “gespannt“), ist eine Substanz, welche die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit oder die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen herabsetzt und die Bildung von Dispersionen ermöglicht oder unterstützt bzw. als Lösungsvermittler wirkt. Die Forschung zu Surfactant-Verabreichungsmethoden wird in Zusammenarbeit mit Kolleg*innen der Universitätsklinik für Kinder- und Jugendheilkunde, MedUni Wien durchgeführt.

Lungensimulation an der FH Technikum Wien

Die Arbeit im Bereich der Lungensimulation hat zu zahlreichen Lehrveranstaltungen, Praktika, Abschlussarbeiten und Publikationen geführt, die das gemeinsame Engagement aller Beteiligten unterstreichen.

Im Bildungskonzept haben Studierende die Möglichkeit, ihr theoretisches Verständnis von Anatomie und Physiologie zu festigen. Durch praktische Erfahrungen können sie beobachten und experimentieren, wie Veränderungen der Atemparameter den Atmungsprozess und die Lungeninflation und -deflation beeinflussen. Hauptsächlich nehmen Studierende des Bachelor-Studiengangs Biomedical Engineering sowie des Master-Studiengangs Medical Engineering & eHealth aktiv an diesen Initiativen teil.

Im Bereich der Forschung werden verschiedene Atemszenarien simuliert, die sich auf klinisch relevante Anwendungen wie die Prüfung von Patienten*innen-Beatmungsgerät-Interaktionen und die Bewertung von aerosolisierten Arzneimittelverabreichungsmethoden konzentrieren. Die Anzahl, Konzentration und Größenverteilung von Aerosolpartikeln, die von gängigen Aerosolinhalatoren erzeugt werden, können während der Simulationen von Ein- und Ausatmung experimentell bewertet werden.

Innovativer Simulator

Im Zentrum dieser Aktivitäten steht der elektromechanische Lungen-Simulator xPULM™. Dieser innovative Simulator repräsentiert einen innovativen Ansatz zur Modellierung des Verhaltens des Atmungssystems und ist in der Lage, verschiedene Atemmuster mit hoher Genauigkeit zu simulieren. Sein einzigartiges Design ermöglicht eine simulierte Atmung unter Verwendung verschiedener Lungenäquivalente, einschließlich polymerbasierter Atembeutel oder Tiermodelle. Entscheidend ist, dass der Simulator die den natürlichen menschlichen Atemzyklen entsprechenden Veränderungen in Volumen, Druck und Fluss zuverlässig erfasst. Die transparente Kammer, die die Lungenäquivalente beherbergt, ermöglicht eine Echtzeitbeobachtung der Inflation und Deflation der Lungen.

Die kontinuierliche Weiterentwicklung des Simulators ermöglicht die Bewältigung neuer Herausforderungen in der medizinischen Technik.

Am Bild, von rechts: Richard Pasteka, Forscher & Lektor am Kompetenzfeld Medical Engineering & Integrated Healthcare und Johannes Martinek (Studiengangsleiter Bachelor Biomedical Engineering & Master Gesundheits- & Rehabilitationstechnik).

Vasil Vodenicharov (Laborant am Kompetenzfeld Medical Engineering & Integrated Healthcare) präsentierte die neuesten Fortschritte in der Atemsimulation bei Erwachsenen und Neugeborenen.