Erhaltung der Muskelkraft des Diaphragmas während der kontrollierten mechanischen Beatmung durch elektromagnetische Stimulation - Untersuchungen am ex vivo Modell des Rattendiaphragmas und am Ganztier

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Schumann
• Fachliche Zuordnung: Anästhesiologie ; Pneumologie,Thoraxchirurgie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243567390

• Erstellungsjahr: 2021

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im vorliegenden Projekt wurde der Einfluss elektromagnetischer Stimulation des nervus phrenicus auf den Krafterhalt im unter der Beatmung passiven Diaphragma am Kleintiermodell untersucht. Hierfür wurden zuerst die Kultivierungsbedingungen für eine reliable Kraftmessung des Diaphragmas in einer ex vivo Umgebung optimiert. Nach erfolgreicher Etablierung der Stimulationsbedingungen erfolgten tierexperimentelle Studien mit Ratten. Es konnte gezeigt werden, dass mittels elektromagnetischer Stimulation des nervus phrenicus das Diaphragma aktiviert wird und mit Hilfe von intermittierender elektromagnetischer Aktivierung des Diaphragmas der Inaktivitäts-bedingte Kraftverlust deutlich reduziert werden konnte. In muskelphysiologischen Untersuchungen konnten biologische Korrelate zu diesen Ergebnissen identifiziert werden. Die Aktivierung des Diaphragmas durch nichtinvasive elektromagnetische Stimulation könnte bei einer durchaus realistischen Translation in eine klinische Anwendung bei Langzeitbeatmung das Risiko für Komplikationen beim Weaning reduzieren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• “Brain-pressure sensor for esophageal pressure measurement during magnetic stimulation in rats”, Biomed. Eng.-Biomed. Tech, 2018, 63(s1):S276-S401
  Wenzel C, Spassov S, Schumann S.
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1515/bmt-2018-6051)
• Erhaltung der diaphragmalen Muskelkraft durch intermittierende elektromagnetische Stimulation im Kleintiermodell. Anästh Intensivmed 2020;61:S225
  Wenzel C, Spassov S, Lengerer J, Schumann S
  
• Kurzfristige Beatmung nach Entgleisung der arteriellen Blutgase unter Spontanatmung regeneriert die diaphragmale Muskelkraft im Kleintier unter Narkose. Anästh Intensivmed 2020;61:S210
  Wenzel S, Spassov S, Schumann S
  
• Electromagnetic stimulation of phrenic nerve preserves diaphragm muscle strength during mechanical ventilation in a rat model. European Journal of Anaesthesiology 2021
  Wenzel C, Spassov SG, Lengerer J, Schmidt J, Urban G, Schumann S
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1097/eja.0000000000001590)
• Loss of muscular force in isolated rat diaphragms is related to changes in muscle fibre size. Physiol Meas 2021 Mar 11;42(2):025003
  Lieb S, Schumann S
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1361-6579/abdf3a)
• Mechanical ventilation restores blood gas homeostasis and diaphragm muscle strength in ketamine/medetomidine anaesthetized rats. Exp Physiol 2021 Feb;106(2):396-400
  Wenzel C, Schmidt J, Urban G, Schumann S, Spassov SG
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1113/ep089141)
• Wirkung der intermittierenden elektrischen Stimulation auf die Krafterhaltung im Modell des isolierten Diaphragmas. 2021, Freiburg
  Lieb S