Modellbasierte Entscheidungsfindung durch Verknüpfung mathematischer Lungenmodelle mit Elektrischer Impedanztomographie (MOVE)

Im Projekt MOVE (Modellbasierte Entscheidungsfindung durch Verknüpfung mathematischer Lungenmodelle mit Elektrischer Impedanztomographie) befasst sich die Hochschule Furtwangen mit therapeutischen Beatmungsmaßnahmen. Dabei sollen bildgebende Verfahren mit Modellsystemen kombiniert werden mit dem Ziel, einen wichtigen Schritt hin zur automatisierten Beatmungstherapie zu ermöglichen. Geleitet wird das Projekt von Prof. Dr. Knut Möller.

Herausforderung

Dank technischer Neuerungen wird die moderne Medizin zunehmend kompliziert, teuer und fehleranfällig. Zugleich spielen so genannte personalisierte Diagnosen und Therapien eine immer wichtigere Rolle: Die Behandlung soll zunehmend auf einzelne Patienten zugeschnitten werden, um ihre Heilungschancen zu verbessern. Neben dem Nutzen für die Patienten sollen solche individualisierten Ansätze auch Kosten senken, da sie zu einer schnelleren Heilung beitragen.

Besonders hohe Kosten entstehen im Bereich der Intensivmedizin, in westlichen Industrienationen machen sie etwa zehn Prozent der gesamten Gesundheitskosten aus. Die mechanische Beatmung ist in diesem Bereich der Medizin eines der am häufigsten eingesetzten Verfahren und schon allein dadurch kostenintensiv. Eine Individualisierung oder gar Automatisierung der Beatmungstherapie könnte diese Kosten senken und gleichzeitig den Nutzen für Patienten steigern.

Ziele und Vorgehen 

Ziel des Projekts MOVE ist es, die Individualisierung und Automatisierung der Beatmungstherapie voranzutreiben. Dazu will das Projektteam zunächst zwei vielversprechende Methoden kombinieren, die bislang nur einzeln angewendet werden: eine Steuerung der Beatmung auf Basis von Modellrechnungen sowie den Einsatz von elektrischer Impedanztomografie (EIT). Beide Methoden können helfen, die Beatmung an die Bedürfnisse der Patienten anzupassen. Aus der Kombination der Verfahren soll ein „Decision Support System“ entstehen, das den behandelnden Ärzten hilft, die richtigen Beatmungsparameter für jeden Patienten zu wählen. Im Forschungsprojekt steht die Frage im Vordergrund, inwiefern die beiden Methoden genutzt werden können, um die jeweils andere Methode zu optimieren: Wie also mathematische Lungenmodell die Rekonstruktion von EIT-Bildern verbessert und wie die EIT-Bildgebung genutzt werden kann, um bessere mathematische Modelle zu entwickeln.

Innovationen und Perspektiven 

Die Kombination von EIT-Bildgebung und mathematischer Modellierung stellt zwar zunächst nur einen Schritt auf dem Weg zur automatisierten Beatmungstherapie dar, zugleich bieten sich aber bereits in diesem Stadium beträchtliche Verwertungschancen: Das Potenzial für eine bessere klinische Behandlung bei gleichzeitig geringeren Kosten verschafft den am Projekt beteiligten Kooperationspartnern einen deutlichen Wettbewerbsvorteil auf dem Markt für Medizinprodukte. Zudem legt das Projekt MOVE die Basis für weitergehende Anwendungen, für die einzelne Komponenten bereits im Projektverlauf vorproduktreif entwickelt werden sollen. Da das System modular konstruiert wird, kann es später auch auf andere therapeutische Fragen wie die Dosierung von Medikamenten ausgeweitet werden.