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Medizinisches Instrument zur genaueren Analyse des Atemstroms in Nasenhöhlen

NASALFLOW ist eine medizinische Software as a Service, mit der sich Atemwegsobstruktionen der Nasenhöhlen genauer untersuchen lassen, um künftig die Erfolgsrate chirurgischer Eingriffe und auch die Lebensqualität der Patientinnen und Patienten zu verbessern.

Gesundheit

Bei behinderter Nasenatmung strömt nicht genug Luft durch die oberen Atemwege, um ohne das Gefühl von Luftnot und geräuschlos atmen zu können. Atemwegsobstruktionen der Nase zählen zu den häufigsten Beschwerden in der ambulanten Hals-, Nasen-, Ohren-Heilkunde, und sind einer der häufigsten Gründe für Überweisungen zur HNO-Sekundärversorgung. Schätzungen zufolge sind mehr als 30 % der Weltbevölkerung von Behinderungen der Nasenatmung betroffen. Das EU-finanzierte Projekt NASALFLOW entwickelte ein medizinisches Diagnosegerät für den Gesundheitsmarkt, das bereits in klinischen Studien für die CE-Zertifizierung validiert wurde. Mit Unterstützung der EU bewertete das Projektteam die technische, wirtschaftliche und finanzielle Realisierbarkeit ihrer Lösung vor der Markteinführung.

Interaktive Darstellung und Simulation

Ursache für Atemwegsobstruktionen der Nase sind in der Regel anatomische Faktoren. Symptome sind meist Kopfschmerz, Atemnot, Müdigkeit, Schlafstörungen und schlechter Allgemeinzustand. Mangels zuverlässiger, objektiver Methoden zur Messung dieser Symptome ist die Diagnose aber meist schwierig. Derzeitige Methoden wie aktive anteriore Rhinomanometrie (RM), PNIF-Messung des inspiratorischen Lufstroms in der Nase (Peak Nasal Inspiratory Flow) und akustische Rhinometrie (AR) sind invasiv und für die klinische Praxis im Zusammenhang mit Atemwegsobstruktionen der Nase nicht aussagefähig genug. Einer kürzlichen Studie zufolge wird eine Nasenobstruktion von HNO-Chirurgiefachkräften meist nur anhand der klinischen Patientendokumentation und mittels Nasenendoskopie diagnostiziert, sodass die Entscheidung über eine Operation derzeit vor allem auf der Erfahrung und Intuition der chirurgischen Fachkraft beruht. Die Misserfolgsquote liegt damit zwischen 25 und 50 %. NASALFLOW führt zunächst eine 3D-Rekonstruktion der oberen Atemwege des Patienten durch, indem Aufnahmen der Nasenhölen aus einem anonymisierten Computertomografie-Scan ausgewertet wurden. Per Computermodell wird dann die Fluidströmung für jeden Punkt innerhalb der Nasenhöhle definiert, um schließlich Daten wie Geschwindigkeit, Druck, Scherkräfte und Temperatur zu erfassen. Die Analyse dauert weniger als 2 Stunden, vereinfacht die klinische Entscheidung und wird durch ein Instrument für virtuelle Chirurgie (Virtual Surgery) ergänzt. So können die Chirurgiefachkräfte das Ergebnis verschiedenster Eingriffe relativ genau simulieren. Eine im Gregorio Marañón Hospital in Madrid von 2018-2019 durchgeführte Sensitivitäts- und Spezifitätsstudie für das im Projekt entwickelte Diagnosesystem für Atemwegsobstruktionen der Nase ergab eine hohe Sensitivität von 0,85 (Identifizierung von Krankheitsfällen) und eine Spezifität von 0,79 (Identifizierung nicht Betroffener). Die Ergebnisse jeder Stufe wurden außerdem anhand von 200 Simulationen bei 100 Patientinnen und Patienten verifiziert.

Der Goldstandard

Um die Marktreife der Technologie zu steigern, arbeitet das Team derzeit an der Optimierung der Diagnostik des Systems. Voraussetzung dafür ist die klinische Validierung. Ziel ist, das Potenzial der Methode der numerischen Strömungsmechanik zur Diagnose der menschlichen Atmung voll auszuschöpfen. So könnten etwa verschiedene Atemwegserkrankungen diagnostiziert werden, die in der Kinderheilkunde, Sportmedizin oder Geriatrie relevant sind. Zudem lassen sich Transport und Ablagerungen von Partikeln in der Nasenhöhle simulieren, was genauere Informationen über Ursachen der Erkrankung liefern und zur Wirksamkeit von Nasensprays liefern würde. „Unser Ziel ist, zum Goldstandard der Diagnose von Atemwegsobstruktionen der Nase und Entscheidungsfindung für HNO-Fachleute zu werden. Mit unserem Instrument für virtuelle Chirurgie können unnötige Eingriffe vermieden und gleichzeitig Ausfallraten und damit verbundene medizinische Kosten gesenkt werden. Bislang kann kein Unternehmen ähnliche Fortschritte wie wir in der Anwendung der Methode der numerischen Strömungsmechanik auf die Atemwege des Menschen in der Nasenhöhle vorlegen“, so Projektkoordinator Guillermo Sanjuán.

Schlüsselbegriffe

NASALFLOW, Luftstrom, Software as a Service, Diagnose, Atmung, Scan, Atemwege, virtuelle Chirurgie, Virtual Surgery, Chirurg, Chirurgin, 3D, numerische Strömungsmechanik

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