Patiënten op de Intensive Care (IC) die onvoldoende zelfstandig kunnen ademhalen, krijgen lucht onder druk toegediend via een beademingsmachine. Soms neemt de machine de ademhaling volledig over, soms ondersteunt deze slechts gedeeltelijk. Technisch geneeskundige Annemijn Jonkman: ‘Zieke longen kun je vergelijken met een ongelijkmatige ballon. Bij het opblazen rekken sommige delen nauwelijks mee, terwijl andere juist overbelast raken. De kunst is om voldoende ondersteuning te geven zonder extra schade te veroorzaken. Daarom zeg ik wel eens: “Beademen is beschadigen”.’
Waarom die balans zo lastig is, legt technisch geneeskundige Peter Somhorst uit: ‘Te weinig druk kan leiden tot onvoldoende beademing, te veel druk kan leiden tot overrekking en schade aan de longcellen. Bovendien zijn vaak niet alle delen van de long even ernstig aangedaan. We zoeken de perfecte middenweg.’ Om die balans aan het bed beter te kunnen vinden, is meer inzicht nodig in wat er op dat moment in de longen gebeurt. Daarom werken Jonkman en Somhorst aan een manier om de longen 3D in beeld te krijgen.
Realtime
Jonkman legt uit hoe het werkt aan de hand van bewegende beelden van Elektrische Impedantie Tomografie (EIT): ‘IC-patiënten krijgen twee 3D-sensorenbanden om hun borstkas. Die meten veranderingen in elektrische weerstand, waardoor we kunnen zien hoe lucht zich door de longen verplaatst. Tot vijftig keer per seconde ontstaat een nieuw beeld. Zo kunnen we de beademing in realtime volgen.’
‘Tot vijftig keer per seconde ontstaat een nieuw beeld’
De 3D-techniek voegt daarbij een extra dimensie toe: naast een horizontale doorsnede laat zij ook verschillen van boven naar beneden in de longen zien. Volgens Jonkman is dat vooral waardevol voor patiënten die toewerken naar zelfstandig ademen. De 3D-techniek laat zien hoe verschillende delen van de longen bijdragen aan de ademhaling. Ze verwacht dat dit in de toekomst zorgverleners helpt om te bepalen wanneer beademingsondersteuning veilig kan worden afgebouwd.
Opvolger
3D-EIT is de opvolger van een techniek die op de IC al twaalf jaar wordt gebruikt. Met één sensorenband brengt 2D-EIT de luchtverdeling in de longen continu in beeld. 3D-EIT gebruikt twee sensorenbanden en brengt daardoor een groter deel van de longen in beeld. Somhorst: ‘Vroeger moesten we het vooral doen met CT-scans die slechts af en toe worden gemaakt. 2D-EIT heeft ons veel extra inzicht gegeven. Met 3D-EIT kunnen we nog nauwkeuriger zien wat er in de longen gebeurt.’
Coronapandemie
Tijdens de coronapandemie werd duidelijker dan ooit hoeveel patiënten van elkaar kunnen verschillen, ondanks dezelfde ziekte. Somhorst: ‘We zagen grofweg twee typen patiënten. De ene groep werd snel ernstig ziek, had een hoge BMI en had vaak hogere beademingsdrukken nodig. De andere groep was doorgaans langer ziek, had geen overgewicht en kampte vooral met stollingsproblemen. Daardoor werd zuurstofopname in de longen belemmerd. Dat maakte duidelijk dat er niet één optimale manier van beademen bestaat. Juist daarom is inzicht in wat er in de longen van een individuele patiënt gebeurt zo belangrijk.’
‘Elke schade die we tijdens de beademing kunnen voorkomen, is winst’
Somhorst: ‘Elke schade die we tijdens de beademing kunnen voorkomen, is winst. Voor patiënten kan dat een sneller herstel en minder restklachten betekenen. Voor de zorg leidt het mogelijk tot minder complicaties, kortere opnames en lagere zorgkosten. En voor de maatschappij betekent het dat mensen sneller hun leven, werk en sociale activiteiten kunnen hervatten.’
Maatschappelijke impact
De verwachte maatschappelijke impact van de technologie was voor de NWO mede aanleiding om ruim 900.000 euro subsidie toe te kennen voor de ontwikkeling van 3D-EIT. Voor dit project richtten Jonkman en Somhorst samen met IC-afdelingshoofd Diederik Gommers een consortium op. Daarin werken zij samen met een medisch technologiebedrijf en onderzoekers van Carleton University in Canada en het Fraunhofer-instituut in Duitsland. De partners ontwikkelen samen open-source software en algoritmen, zodat de technologie in de toekomst wereldwijd kan worden verbeterd en gebruikt.
Technisch UMC
De zorgvraag stijgt, terwijl de arbeidsmarkt steeds krapper wordt. Daarom is het nodig om steeds meer te innoveren in de zorg. Als technisch universitair medisch centrum ontwikkelt en implementeert het Erasmus MC samen met universiteiten en bedrijven innovatieve technologieën. Zoals beschreven in Koers28, de strategie van het Erasmus MC.
