Longen in 3D in beeld: doorbraak voor beademing op de IC

Artsen van het Erasmus MC in Rotterdam werken aan een nieuwe manier om de longen te monitoren van patiënten die kunstmatig worden beademd — en dit keer doen ze dat in 3D. De technologie kan zorgverleners helpen om beademingsinstellingen nauwkeuriger af te stemmen op de individuele patiënt, waardoor het risico op schade door een behandeling die levens redt, maar ook schade kan veroorzaken, kleiner wordt.

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 vergelijkt zieke longen met een ongelijkmatige ballon — sommige delen rekken bij het opblazen nauwelijks mee, terwijl andere juist overbelast raken. Voldoende ondersteuning geven zonder extra schade te veroorzaken, is nauwkeurig werk. "Beademen is beschadigen," zegt ze weleens, half schertsend.

Collega Peter Somhorst legt uit waarom die balans zo lastig is: 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. Om die balans aan het bed goed te vinden, is een veel duidelijker beeld nodig van wat er op dat moment daadwerkelijk in de longen gebeurt — en dat is precies waar Jonkman en Somhorst aan werken.

De longen live in beeld

Hun instrument heet Elektrische Impedantie Tomografie, oftewel EIT. IC-patiënten dragen twee sensorenbanden om hun borstkas, die minieme veranderingen in elektrische weerstand meten terwijl lucht zich door de longen verplaatst. Het systeem genereert tot vijftig keer per seconde een nieuw beeld, waardoor artsen het beademingsproces in realtime kunnen volgen.

Wat de 3D-versie nieuw maakt, is de extra dimensie die zij toevoegt. Waar de huidige 2D-techniek — die al twaalf jaar op de IC van het Erasmus MC wordt gebruikt — alleen een horizontale doorsnede van de longen laat zien, brengt de 3D-versie ook verschillen van boven naar beneden in beeld. Jonkman verwacht dat dit vooral waardevol is voor patiënten die toewerken naar zelfstandig ademen, omdat het precies laat zien hoe verschillende longdelen bijdragen aan de ademhaling — waardevolle informatie om te bepalen wanneer beademingsondersteuning veilig kan worden afgebouwd.

Lessen uit de pandemie

De noodzaak van dit soort persoonlijk inzicht werd tijdens de coronapandemie extra duidelijk. Somhorst herinnert zich twee typen patiënten: de ene groep werd snel ernstig ziek, had vaak een hogere BMI (Body Mass Index) en had hogere beademingsdrukken nodig; de andere groep was langer ziek, had geen overgewicht, maar kampte met stollingsproblemen die de zuurstofopname belemmerden. "Er bestaat niet één optimale manier van beademen," zegt hij — precies daarom is inzicht in de longen van een individuele patiënt zo belangrijk.

Elke vorm van beademingsschade die kan worden voorkomen, betekent volgens hem winst: voor patiënten mogelijk een sneller herstel en minder restklachten, voor de zorg minder complicaties en kortere opnames, en voor de maatschappij een snellere terugkeer naar werk en dagelijks leven.

Internationale samenwerking

Vanwege die verwachte maatschappelijke impact kende de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) ruim 900.000 euro subsidie toe aan het project. Jonkman en Somhorst richtten samen met IC-afdelingshoofd Diederik Gommers een consortium op, waarin zij samenwerken met een medisch technologiebedrijf en onderzoekers van Carleton University in Canada en het Fraunhofer-instituut in Duitsland. De partners ontwikkelen gezamenlijk open-source software en algoritmen, met als doel de technologie wereldwijd bruikbaar en verder verbeterbaar te maken.