Promovendus Joey Reinders werkte aan de ontwikkeling van een beademingsapparaat dat zichzelf inregelt. Dat is fijn voor patiënten en ontlast het ziekenhuispersoneel.

 

Kunstmatige beademing met een beademingsmachine is een belangrijke behandeling in ziekenhuizen. De levens van veel patiënten hangen af van deze machines, die de ademhaling ondersteunen of zelfs volledig overnemen. Wel is het instellen van zo’n apparaat behoorlijk lastig. Elke patiënt is anders, waardoor de hoeveelheid zuurstof en de druk waaronder die moet worden toegediend ook per patiënt verschillend is.

Na het aansluiten van het beademingsapparaat moet de patiënt dus een tijdje in de gaten gehouden worden om te kijken wat er gebeurt, en moet de machine bijgesteld worden tot de ideale instelling gevonden is. Dit draagt bij aan de extreem hoge werkdruk van het personeel op de IC’s. Vooral als er, zoals tijdens de huidige coronapandemie, veel patiënten aan de beademing liggen.

 

ZELFLEREND

Om die reden ontwikkelde promovendus Joey Reinders van de TU Eindhoven in samenwerking met het bedrijf Demcon de afgelopen jaren een zelflerend beademingsapparaat, dat deze taak uiteindelijk van de verpleegkundigen moet overnemen.

‘Dat is de heilige graal, het einddoel waarnaar we op zoek zijn’, zegt Reinders. Zo ver is het dus nog niet, maar Reinders heeft wel paar flinke stappen gezet, blijkt uit het proefschrift waarop hij afgelopen woensdag bij de faculteit Mechanical Engineering van de TU/e promoveerde en het nieuwsbericht dat de universiteitskrant Cursor erover schreef.  

 

REGELTECHNIEK

Ten eerste is de regeltechniek verbeterd, zegt Reinders. Een beademingsmachine dient zuurstof toe aan een patiënt en voert koolstofdioxide af – net zoals de longen van een gezond mens dat zelf doen. Bij het inademen moet de druk in het apparaat omhoog, bij het uitademen weer omlaag.

Een arts bepaalt voor elke patiënt een specifiek drukprofiel, afhankelijk van de zuurstofsaturatie in het bloed – dus hoeveel extra zuurstof er nodig is – en het type patiënt. ‘Bij een te vroeg geboren baby zal dat drukprofiel bijvoorbeeld anders moeten zijn dan bij een bejaarde covidpatiënt’, zegt Reinders.

Om het gewenste drukprofiel daadwerkelijk te bereiken, moet de regelaar goed worden afgesteld. Reinders ontwikkelde hiervoor een algoritme dat ongewenste drukschommelingen tempert. Het zelflerende systeem baseert zich op afwijkingen in eerdere ademhalingen en wordt dus met elke ademteug beter. Het leerproces is dus per patiënt anders.

 

ONDERSTEUNING

Daarnaast richtten de onderzoekers zich op twee specifieke soorten omstandigheden: de ademhalingsondersteuning op het moment dat de beademing kan worden afgebouwd, en de beademing van een patiënt die voor een deel nog wél zelfstandig ademt.

Voor het eerste geval maakten ze een algoritme dat de ademhalingsinspanning van de patiënt inschat, op basis waarvan de arts de ondersteuning kan afbouwen. Bij het tweede geval ging het er vooral om de patiënt en het apparaat synchroon te laten lopen, zodat er extra zuurstof beschikbaar wordt gesteld op het moment dat de patiënt zelf inademt.

 

ZIEKENHUIS

‘Tot nu toe hebben we onze algoritmen alleen nog op kunstlongen in een laboratorium getest’, zegt Reinders. De volgende stap wordt het verzamelen van klinische gegevens – dus het uittesten van het systeem op echte patiënten. Daarvoor gaan de onderzoekers samenwerken met de IC van het Erasmus MC in Rotterdam, onder leiding van intensivist Diederik Gommers.
 

Openingsbeeld: Depositphotos