Bei frühgeborenen Kindern, deren Lungen sich noch in der Entwicklung befinden, ist die lebensnotwendige Atemunterstützung eine besondere Herausforderung. Studien haben gezeigt, dass eine Atemunterstützung, die sich an die Eigenatmung der Frühgeborenen anpasst, zu besseren Langzeitergebnissen führt. Das Verbundprojekt smartNIV arbeitet daher an einem nichtinvasiven Beatmungssystem, das die Atembewegungen bei Früh- und Neugeborenen über ein intelligentes Pflaster aufnimmt und an das Beatmungsgerät weitergibt.

Die Neonatologie der Universitätsmedizin Göttingen leitet die klinischen Studien zur Entwicklung und Erprobung dieses neuen Sensorsystems. Beteiligt sind weiterhin das Institut für Mikrotechnik (IMT) der Technischen Universität Braunschweig sowie drei industrielle Entwicklungspartner. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit über 1,2 Millionen Euro für zweieinhalb Jahre gefördert.

Schonende und kostengünstige Beatmung 

Durch den Einsatz hochelastischer Materialien soll sich das neue Sensorpflaster optimal an die Atmung von Frühgeborenen anpassen. Das Pflaster enthält ein dünnes Netzwerk von Sensoren. Aufgebracht wird es auf die Haut der Neugeborenen zwischen Brust und Bauch. „Dort soll es die mechanischen Verformungen des Brustkorbs, die durch die Eigenatmung der Neugeborenen verursacht werden, mithilfe der integrierten Sensoren messen. Ein System künstlicher Intelligenz wird die Sensordaten auswerten und ein adaptives, also ein sich anpassendes, Steuersignal an das Beatmungsgerät senden,“ erklärt Prof. Dr. Andreas Dietzel, Leiter des Institut für Mikrotechnik.

Im Sensor-Pflaster sollen parallel gleich mehrere Sensoren Daten liefern. Dadurch lassen sich die Bewegungen eines Neugeborenen sicherer von seinen Atembewegungen unterschieden und es kann ein zuverlässiges Signal übermittelt werden. Durch das Multisensorkonzept würde das gesamte System außerdem auch dann noch funktionieren, wenn einige Sensoren ausfallen. „Eine derart schonende Beatmung, die über ein dünnes und kostengünstiges Sensorpflaster ohne Bewegungseinschränkung gesteuert wird, gibt es bisher noch nicht“, betont Dietzel.

Medizintechnisches Förderprogramm für kindgerechte Gesundheitsversorgung

Das Projektkonsortium besteht aus fünf Partnern. Neben der Universitätsmedizin Göttingen und dem Institut für Mikrotechnik der TU Braunschweig sind das Softwareunternehmen msg David, der Medizinprodukthersteller Löwenstein und als Verbundkoordinator das Auftragsunternehmen für Medizintechnik Activoris beteiligt.

Das Projekt hat am 1. Juli 2020 begonnen und wird im Rahmen der Fördermaßnahme „Kleine Patienten, großer Bedarf – Medizintechnische Lösungen für eine kindgerechte Gesundheitsversorgung“ des BMBF gefördert. Projektträger ist das VDI Technologiezentrum.