Die künstliche Beatmung ist ein unverzichtbarer und alltäglicher Bestandteil der Intensivmedizin. Eine längere Beatmungsdauer kann jedoch zu einer Schwächung des Zwerchfells führen und dadurch das Entwöhnen von der Beatmung erschweren und den Genesungsverlauf verlängern. Die elektrische Stimulation des Zwerchfellnervs (Nervus phrenicus) stellt einen vielversprechenden Ansatz dar, die Aktivität des Zwerchfells während der Beatmung aufrechtzuerhalten. Für eine zukünftige klinische Anwendung ist jedoch ein besseres Verständnis geeigneter Stimulationsparameter erforderlich.
In der aktuellen Veröffentlichung „Influence of frequency and pulse train duration on respiratory responses during transcutaneous phrenic nerve stimulation in humans“ wurde der Einfluss der Stimulationsfrequenz und der Stimulationsdauer auf die Atemantwort in einer Studie untersucht. Hierzu wurden zwölf gesunde Probandinnen und Probanden beidseitig im Halsbereich elektrisch stimuliert. Die ausgelösten Atemreaktionen wurden mithilfe verschiedener Messverfahren erfasst, darunter Spirometrie, Thorax- und Abdomenbewegungen sowie Ultraschalluntersuchungen des Zwerchfells.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Stimulation des Nervus phrenicus bei allen Teilnehmenden messbare Atemantworten hervorruft. Insbesondere längere Stimulationszüge führten zu einer signifikanten Zunahme des Atemzugvolumens, der Thorax- und Abdomenbewegungen sowie des maximalen Einatemflusses. Dagegen erhöhten kurze Stimulationszüge zwar den Inspirationsfluss, erzeugten jedoch keine vergleichbare Volumenzunahme. Darüber hinaus zeigte sich ein Zusammenhang zwischen der Stimulationsfrequenz und der Atemantwort, allerdings mit individuellen Unterschieden.
Die Studie liefert wichtige Erkenntnisse für die Optimierung von Stimulationsstrategien. Insbesondere wird deutlich, dass neben der Stimulationsfrequenz auch die Stimulationsdauer einen entscheidenden Einfluss auf die erzeugte Atembewegung besitzt. Die Ergebnisse bilden damit eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung nicht-invasiver Verfahren zur Unterstützung der Beatmung und könnten langfristig dazu beitragen, beatmungsbedingte Schwächungen des Zwerchfells zu reduzieren und die Situation für Beatmungspatientinnen und -patienten nachhaltig zu verbessern.
Die Studie wurde als Open Access publiziert und kann unter https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-2552/ae857d gelesen werden.
Originalpublikation:
Tim Kalla, Irene Lange, Laureen Wegert, Jens Haueisen und Alexander Hunold, „Influence of frequency and pulse train duration on respiratory responses during transcutaneous phrenic nerve stimulation in humans” in Journal of Neural Engineering, Vol. 23, Num. 4, 2026
