Lebensretter Unterdruck

Dieser Text ist der Print-Ausgabe 10/2009 von Technologie Review entnommen. Das Heft kann, genauso wie die aktuelle Ausgabe, hier online portokostenfrei bestellt werden.

Vor 80 Jahren wurde die erste "Eiserne Lunge" vorgestellt. Das Beatmungsgerät läutete die Ära der Intensivmedizin ein.

Eine so lange Laufzeit hatte der Bostoner Ingenieur Philip Drinker wohl nicht vorhergesehen: Als die US-Amerikanerin Martha Mason im Mai dieses Jahres 71-jährig starb, hatte sie mehr als 60 Jahre in einer "Eisernen Lunge" gelebt – einem von ihm entwickelten Beatmungsgerät. Trotz der enormen Einschränkungen machte Mason darin ihren College-Abschluss, arbeitete für die Lokalzeitung ihres Heimatortes und führte ein reges gesellschaftliches Leben.

Ohne den schweren Beatmungsapparat wäre sie an den Folgen von Kinderlähmung (Poliomyelitis) gestorben. Die Viruserkrankung raubte ihrer Atemmuskulatur die Fähigkeit, sich rhythmisch zusammenzuziehen. Bei der Kontraktion dehnt sich die Lunge aus, und der darin entstehende Unterdruck lässt Luft einströmen. Entspannen sich die Muskeln, zieht sich die Lunge zusammen, und die Luft strömt heraus.

Philip Drinker stellte seine "Eiserne Lunge" 1929 der Öffentlichkeit vor. Der Apparat umschloss den Körper der Patienten luftdicht bis zum Hals. Im Inneren erzeugte zunächst ein Staubsauger, später eine elektrische Pumpe Unterdruck. Dadurch dehnte sich der Brustkorb aus, und in der Lunge entstand der zum Einatmen erforderliche Unterdruck. Stieg der Druck im Tank an, atmete der Patient wie beim natürlichen Vorgang aus. 1931 waren bereits 70 "Drinker-Respiratoren" im Einsatz.

Im selben Jahr bekamen sie jedoch durch eine günstigere und leichtere Version von John Emerson Konkurrenz, die weitere entscheidende Vorteile hatte: Sie war bei Stromausfall auch manuell bedienbar, und die Patienten konnten, wenn sie für weitere Pflege aus dem Tank gefahren wurden, über eine Glashaube beatmet werden. Eine Patentklage Drinkers gegen Emerson ging nach hinten los: Der Konkurrent wies nach, dass sämtliche Details von Drinkers Erfindung bereits zuvor von anderen patentiert worden waren.

Nun trat der "Emerson-Respirator" seinen Siegeszug an und läutete die Ära der Intensivmedizin ein. Als in den 1940er und 1950er-Jahren neue Kinderlähmungs-Epidemien die Zahl der Atemgelähmten rasant ansteigen ließ, wurden in den USA große Beatmungsstationen mit jeweils Dutzenden Tanks eingerichtet. Beim Ausbruch der Massenerkrankung 1947 in Hamburg standen allerdings keine "Eisernen Lungen" zur Verfügung. So konstruierte der Arzt Axel Dönhardt mit der Deutschen Werft in Finkenwerder unter abenteuerlichen Bedingungen in nur drei Tagen den ersten Prototyp – ausgerechnet aus einem Torpedorohr, einem Blasebalg und dem Getriebe eines Fischkutters. Mit Erfolg: Der Rettungsgeräte-Spezialist Drägerwerk übernahm die Serienproduktion.

Als Variante der "Eisernen Lunge" gab es später kleine Rumpfbeatmungsgeräte, die nur Brustkorb und Bauch bedeckten und wegen ihrer Ähnlichkeit mit mittelalterlichen Brustpanzern auch Kürassiere genannt wurden. Aber nach 1960 ging mit der Entwicklung eines wirksamen Poliomyelitis-Impfstoffs die Zeit der Unterdruck-Beatmungsgeräte allmählich zu Ende. Obwohl dieses Funktionsprinzip für die Lunge gesünder war, setzten sich nun die platzsparenden und technisch besser kontrollierbaren Überdruck-Apparate durch: Sie kamen ohne Tank-Ungetüme aus und pumpten aktiv Luft in die Atemwege – per Maske oder durch einen in die Luftröhre eingeführten Schlauch.

Dadurch erhielt die Intensivmedizin einen weiteren Entwicklungsschub. "Im Gegensatz zu den Kindern der Polio-Epidemien, die abgesehen von ihrer Lähmung gesund waren, haben Intensivpatienten, die beatmet werden müssen, meist mehrere Krankheiten", erklärt der Anästhesist Ulrich Eiden vom Klinikum der Goethe-Universität Frankfurt am Main. Ärzte benötigen also uneingeschränkten Zugang zum Körper. Die Überdruck-beatmung ermöglichte Operationen und die Behandlung von weiteren Krankheiten, bei denen die natürliche Atmung beeinträchtigt ist oder sogar ausfällt.

Möglicherweise steht aber dem Prinzip "Eiserne Lunge" bald eine Renaissance bevor. Konstantinos Raymondos von der Medizinischen Hochschule Hannover hat einen pyramidenförmigen Kammer-Respirator-Prototyp entwickelt, der die Vorteile beider Verfahren vereint: Darin lässt sich mit einer Pumpe der erforderliche Unterdruck einstellen, und zugleich ist er groß genug, damit der Patient vollständig hineinpasst und über Flügeltüren bequem versorgt werden kann. (bsc)