Strömungsmechanik und Zellphysiologie in der Alveole und ihren Kapillaren

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Die Entwicklung protektiver Beatmungsstrategien setzt eine detaillierte Kenntnis strömungsmechanischer und biologischer Prozesse auf alveolo-kapillärer Ebene voraus. In der ersten Förderperiode wurden Alveolardynamik und Strömungsmechanik in der gesunden und geschädigten Lunge charakterisiert und TRPV4 als Mechanosensor im Lungenendothel identifiziert. Die Untersuchungen der zweiten Förderperiode fokussieren auf alveoläre und mikrovaskuläre Effekte konventioneller und protektiver Beatmungsstrategien (lungenprotektive Tidalvolumina, Hochfrequenzoszillationsventilation) in Abhängigkeit von der Beatmungsdauer. Hierbei sollen folgende Fragen geklärt werden:Wie wirken sich die verschiedenen Beatmungsformen auf die instationären Strömungsvorgänge in Atemwegen und Lungenkapillaren aus?Inwiefern korrespondieren die auftretenden mechanischen Kräfte mit Parametern des beatmungsinduzierten Lungenschadens auf molekularer, zellulärer und physiologischer Ebene?Wie wirken sich verschiedene Beatmungsformen auf den Stofftransport zwischen Alveolen und Kapillaren aus?Welche Rolle kommt dem Mechanosensor TRPV4 in der Entstehung eines beatmungsinduzierten Lungenschadens zu?Innerhalb der etablierten biomedizinisch-ingenieurwissenschaftlichen Kooperation bestehen besondere technische und experimentelle Voraussetzungen, die die Bearbeitung und Beantwortung dieser Fragestellungen mittels numerischer und experimenteller Strömungsmodelle sowie physiologischer, bildgebender und molekularbiologischer Untersuchungsmethoden ermöglichen. Die erzielten Resultate sollen zur Optimierung protektiver Beatmungsstrategien beitragen.