Werden Infusionen falsch gelegt oder kommt es am Katheter zu hohen Belastungen, kann es bei der medizinischen Behandlung zu sogenannten Paravasaten kommen: Die Infusionsflüssigkeit gelangt in das Gewebe anstatt ins Blut, was zu Schmerzen und Schwellungen im betroffenen Arm führt. Im schlimmsten Fall kann das Gewebe sogar absterben und ein Teil des Arms muss amputiert werden. Doch ob die Infusion nun ins Blut oder ins Gewebe gelangt, ist bei der Behandlung auf den ersten Blick nicht ersichtlich. Um Paravasate rechtzeitig zu erkennen, arbeitet ein Forschungsteam um Prof. Dr. Claus Backhaus im Zentrum für Ergonomie und Medizintechnik am Bürgerkamp in Steinfurt am Extravasation Monitoring System – ein System, das mithilfe eines Druckimpulses identifizieren kann, wie ein Katheter im Arm liegt. Dies befindet sich derzeit noch im Prototypenstadium. In seiner Masterarbeit hat Alexander Piontek untersucht, wie dieser Druckimpuls die Strömung von Blut und Infusion in der Venebeeinflusst.

„Die Idee des Extravasation Monitoring Systems ist, dass mithilfe eines Quetschventils die Infusionsleitung zusammengedrückt wird“, erklärt Piontek. „Mit dem so entstehenden Druckimpuls erkennt der Prototyp schließlich, ob die Infusion ins Gewebe läuft, da dort der Widerstand größer ist als wenn sie in die Ader gelangt. Man macht sich somit das Verfahren der Impulsoszillometrie zunutze.“ Um zu prüfen, wie die Infusion fließt, hat Piontek den Gewebesimulator des Labors genutzt: ein Modell zur Simulation einer physiologischen Infusionsstelle, durch das künstliches Blut aus destilliertem Wasser und Glycerin fließt, dem der heutige Absolvent eine Infusion gelegt hat. Darin enthalten waren sogenannte Tracer-Partikel, die Piontek mithilfe eines Lasers zum Leuchten gebracht hat. Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera hat er anschließend das Fließverhalten beobachtet und ausgewertet. „Das Verfahren heißt Particle Image Velocimetry, kurz PIV“, sagt Piontek. „Die Partikel und Instrumente, die dafür benötigt werden, konnte ich im Labor für Strömungstechnik am Fachbereich Maschinenbau nutzen.“

Mithilfe von PIV hat Piontek in unterschiedlichen Versuchsanordnungen erkannt, wie die Infusion fließt und ob es durch den Druckimpuls des Prototyps zu Beschleunigungen im Fließverhalten kommt. „Der Druckimpuls führt zu einer Veränderung des Strömungsverhaltens. Es kommt hierdurch zu einer Geschwindigkeitserhöhung und zu Verwirbelungen in der Vene." In seiner Arbeit hat Piontek festgestellt, dass diese Änderungen sowohl durch den Blutfluss und Blutdruck als auch durch den Einstichwinkel der Infusionsnadel beeinflusst werden. „Der Messimpuls führt zu turbulenten Strömungen“. Eine mögliche Schädigung des Blutes und des Gefäßsystems durch den Messimpuls gilt es weiterführend zu untersuchen. Pionteks Masterarbeit hilft Prof. Dr. Backhaus nun dabei, den Prototyp zur Erkennung von Paravasaten weiterzuentwickeln.

Zum Thema: In ihrem aktuellen Hochschulentwicklungsplan hat die FH Münster University of Applied Sciences das Thema Gesundheit für weitere fünf Jahre als eine von sechs gesellschaftlichen Herausforderungen definiert, die sie bei ihrer Weiterentwicklung in besonderer Weise berücksichtigen wird. Ziel ist es, Gesundheit als deutlichen Schwerpunkt in den Strategieperspektiven Bildung und Forschung weiter zu stärken und die interdisziplinäre Zusammenarbeit zu fördern. Vom 9. bis 20. Januar stellt die Hochschule vielfältige Aktivitäten und Projekte in diesem Themenfeld vor.