Alltag auf der Intensivstation: Um einen Patienten mit akutem
Lungenversagen fachgerecht und komplikationslos vom Rücken auf den Bauch
umzulagern, sind durchschnittlich fünf Personen im Einsatz. Die Maßnahme
hat sich bei schwerkranken COVID-19-Patienten bewährt. Unter bestimmten
Voraussetzungen ist die Bauchlagerung sogar besonders erfolgreich. Das hat
Jenny Tropmann, Krankenpflegerin am Herz- und Diabeteszentrum NRW (HDZ
NRW), Bad Oeynhausen, in ihrer Bachelorarbeit dargestellt.

„Schwerkranke Patientinnen und Patienten benötigen hochkomplexe
Pflegeprozesse“, sagt die 24-Jährige. „Das war schon immer so, ist aber
erst durch die SARS-CoV-2-Pandemie in den Blickpunkt der Öffentlichkeit
geraten.“ Auf der COVID-19-Intensivstation des HDZ NRW werden derzeit 4
Schwerkranke pflegerisch und medizinisch versorgt. Die Pflegekräfte
überwachen Herzfrequenz, Blutdruck und Sauerstoffsättigung. Sie sind mit
der aufwendigen Medizintechnik – darunter extrakorporale
Lungenunterstützungssysteme (ECMO) - vertraut, bedienen Beatmungs- und
Infusionsgeräte und setzen bei Nieren- oder Leberversagen entsprechende
Ersatzverfahren ein.

„Drehen Sie einmal einen mit diesen Geräten ausgestatteten Patienten in
die Seitenlage oder die empfohlene Bauchlage“, sagt Jenny Tropmann. Dazu
brauche es ein perfekt geschultes Team, eine gute Vorbereitung der
erforderlichen Lagerungsmaterialien zur Dekubitusprophylaxe, um ein
Wundliegen zu verhindern -  einschließlich der Sicherung der
verschiedensten Gerätschaften. Und natürlich klar geregelte Absprachen
untereinander. Auch auf Körpergröße und Gewicht der Patienten müsse bei
der Umlagerung geachtet werden. „Dieses Prozedere routinemäßig ohne
Komplikationen zu beherrschen, ist eine äußerst anspruchsvolle
Pflegeintervention.“

Mit der Bauchlagerung hat sich die Krankenpflegerin eingehender im Rahmen
ihres berufsbegleitenden Studiums beschäftigt. Anhand einer systematischen
Untersuchung der zum Thema vorhandenen wissenschaftlichen
Veröffentlichungen hat sie in ihrer Übersichtsarbeit nachgewiesen, dass
eine Bauchlagerung das Sterblichkeitsrisiko insgesamt im Vergleich zur
Rückenlage prozentual verringern kann, - sofern bestimmte Kriterien
beachtet werden.

Warum ist die Bauchlagerung so sinnvoll und wird bei akutem
Lungenversagen, das als „ARDS“ (engl. Acute Respiratory Distress Syndrome)
bezeichnet wird, ausdrücklich empfohlen? „Auf dem Bauch liegend verteilt
sich der über die Beatmungsgeräte zugeführte Sauerstoff besser und
gleichmäßiger in der Lunge“, antwortet Tropmann. „Die Lunge wird
entlastet, Belüftung und Durchblutung bessern sich auf diese Weise.“
Mehr als zehn Prozent aller Intensivpatienten leiden an einem akuten
Lungenversagen. Bei einem schweren Verlauf verstirbt fast die Hälfte der
Betroffenen. Mit ihrer Forschungsarbeit belegt Jenny Tropmann, dass gerade
bei dieser Patientengruppe eine Bauchlagerung das Sterblichkeitsrisiko um
bis zu 15 Prozent senken kann. Die Methode ist umso wirksamer, je früher
sie angewandt wird. „Zudem sollten die Patienten möglichst lange auf dem
Bauch gelagert werden, die Leitlinien der Arbeitsgemeinschaft der
Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften empfehlen sogar 16
Stunden.“

Was bedeuten diese Erkenntnisse für die Arbeit auf der Intensivstation?
„In einem Klinikum wie dem HDZ NRW sind die Spezialkenntnisse der
Mitarbeitenden und das Erfahrungswissen aufgrund der hohen Routine im
Alltag auf den Stationen enorm groß“, sagt die Gesundheits- und
Krankenpflegerin. „Um Patienten bestmöglich zu versorgen, ist es wichtig,
unsere pflegerischen Maßnahmen regelmäßig zu hinterfragen und zu
überprüfen. Nur so können wir das, was wir tun, auch nachhaltig begründen,
wissenschaftlich belegen und damit auch weiter verbessern, wenn das
notwendig erscheint.“

Anerkennung hat Jenny Tropmann mit ihrer Arbeit nicht nur mit einer ersten
Veröffentlichung in einer Fachzeitschrift gefunden, sondern auch in ihrem
direkten Umfeld im HDZ. „Das ist ein hochaktuelles und sehr schönes
Beispiel für unser Konzept der evidenzbasierten Pflege, das wir Schritt
für Schritt im gesamten Klinikum umsetzen“, sagt Pflegedirektor Christian
Siegling, der mit diesem Qualitätsanspruch ein besonderes Augenmerk auf
die Akademisierung der Pflegeberufe richtet. „Der Anspruch an Medizin und
Pflege in einem Spezialklinikum ist zu Recht hoch. Mit einem
entsprechenden Weiterbildungsangebot und gezielten Einarbeitungskonzepten
in kollegialen Teams sprechen wir daher alle Fachkräfte an, die mit einem
solchen Qualitätsanspruch bei uns arbeiten möchten“, sagt er. „Und
natürlich sind Pflegende mit einem akademischen Grad oder auf dem Weg zu
einem Studienabschluss ebenso herzlich willkommen!“

Wissenschaftler sind Visionäre. Bisweilen reichen ihre Ideen weiter, als
ein Industriepartner zu gehen bereit ist. Durch den Empa Zukunftsfonds
sollen gerade solch visionäre Projekte gefördert werden, bei denen trotz
hohem Risiko – oder gerade deswegen – durchschlagende Erfolge zu erwarten
sind. Neustes Beispiel ist ein Forschungsprojekt zu vorgespanntem
Hochleistungsbeton, das durch Förderung der Ernst Göhner-Stiftung nun
umgesetzt werden kann.

Die Herstellung von Beton trägt rund neun Prozent zum weltweiten
CO2-Ausstoss bei. Wenn wir den Klimawandel bekämpfen wollen, brauchen wir
also neue Betonsorten, die länger halten, weniger Treibhausgase erzeugen
und vielleicht sogar so stabil sind, dass man schlankere – sprich:
materialsparende – Strukturen bauen kann. Empa-Forscher haben dazu eine
Idee: Könnte ein sich selbst vorspannender Beton die Lösung sein?

Schon jetzt experimentieren die Forscher mit Stahlbeton-Elementen, die
nicht hydraulisch, sondern mittels Wärme gespannt werden. Moslem Shahverdi
aus der Empa-Abteilung «Ingenieur-Strukturen» möchte noch einen Schritt
weitergehen: Kleine, zwei bis drei Zentimeter lange Drahtstücke werden im
Beton verteilt. Erhitzt man diese Drähte, die aus einer speziellen
Legierung bestehen – so genannte Formgedächtnislegierungen («shape memory
alloys», SMA) –, dann ziehen sie sich zusammen. So könnte Beton entstehen,
der sich «auf Knopfdruck» in allen Raumrichtungen von selbst vorspannt.
Und sehr viel stärker und dauerhafter wäre als herkömmlicher Stahlbeton,
wie wir ihn seit 140 Jahren nutzen.

Forschende aus zwei weiteren Empa-Abteilungen unterstützen Shahverdi:
Experten der Abteilung «Beton und Asphalt» entwickeln Betonmischungen mit
einem geringerem CO2-Fussabdruck. Und KollegInnen der Abteilung
«Mechanical Systems Engineering», die auf die Berechnung der Festigkeit
kleiner und grosser Bauteile spezialisiert sind, können Shahverdi mit
Hilfe sogenannter Finite-Elemente-Simulationen besonders vielversprechende
Versuchsanordnungen vorschlagen. Dadurch lässt sich die Anzahl der
tatsächlichen Experimente deutlich senken, die Forscher kommen schneller
ans Ziel.

Mut zum Risiko – auch seitens der Unterstützer

«Es ist ein klassisches ‹High-Risk-High-Gain›-Projekt», so Masoud
Motavalli, der die Forschungsabteilung «Ingenieur-Strukturen» leitet. «Das
Risiko eines Fehlschlags ist hoch, aber es gibt auch sehr viel zu
gewinnen.» Immer wieder ist Motavalli seit 2008 mit dieser Idee an
Förderagenturen und Industrieunternehmen herangetreten, lange ohne Erfolg.

Nun gelang es dem Empa Zukunftsfonds, die Ernst Göhner-Stiftung für eine
Finanzierung zu gewinnen. Damit kann das ehrgeizige Projekt nun endlich
starten. «Wir sind sehr glücklich und dankbar darüber, dass wir mit dieser
grosszügigen und mutigen Anschubfinanzierung durch die Ernst Göhner-
Stiftung ein grosses Ziel ins Visier nehmen können: Klimaschutz mit Hilfe
intelligenter Baustoffe der Zukunft», sagt Gabriele Dobenecker vom
Fundraising-Team der Empa. Unterstützung seitens Stiftungen, aber auch
private Spenden an den Empa Zukunftsfonds würden solche visionären
Projekte überhaupt erst ermöglichen und seien daher für die Empa von
grosser Bedeutung.

Die DFKI-Professoren Andreas Dengel und Oliver Zielinski sind als
Mitglieder in die acatech – die Deutsche Akademie der
Technikwissenschaften aufgenommen worden. Die Berufung erfolgte durch die
jüngste Mitgliederversammlung auf Vorschlag des Präsidiums.

Andreas Dengel, Geschäftsführender Direktor des Deutschen
Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern und
dort Leiter des Forschungsbereiches Smarte Daten und Wissensdienste bringt
Expertise in der Anwendung von KI-Technologien in Medizin und
Biotechnologie sowie in der Auseinandersetzung mit den Herausforderungen
des Klimawandels mit in das Gremium. Oliver Zielinski, Leiter des
Forschungsbereiches Marine Umgebungswahrnehmung im DFKI-Labor
Niedersachsen und Leiter des Kompetenzzentrums Künstliche Intelligenz (KI)
für Umwelt und Nachhaltigkeit – DFKI4planet – wird sich in der Akademie
vor allem in die Thematik KI und Nachhaltigkeit im Umgang mit der
Ressource Wasser einbringen.

„Politik- und Gesellschaftsberatung – unabhängig, faktenbasiert und
gemeinwohlorientiert.“ Dafür steht die Deutsche Akademie der
Technikwissenschaften. Unter der Schirmherrschaft des Bundespräsidenten
und mit Standorten in München, Berlin und Brüssel berät die acatech
Politik und Gesellschaft in „technikwissenschaftlichen und
technologiepolitischen Zukunftsfragen“. Rund 600 herausragende
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unterstützen die von „Bund und
Ländern geförderte nationale Akademie und Stimme der Technikwissenschaften
im In- und Ausland“ bei ihrer Arbeit. Auf der jüngsten, jährlichen
Mitgliederversammlung berief die Akademie insgesamt 22 neue Mitglieder in
ihre Reihen, darunter auch Prof. Dr. Prof. h.c. Andreas Dengel und
Professor Dr. Oliver Zielinski.

„Im Namen aller Kolleginnen und Kollegen am DFKI beglückwünsche ich
Andreas Dengel und Oliver Zielinski zu ihrer Aufnahme in die acatech. Die
Akademie und das DFKI teilen die Werte, Technologien gemeinwohlorientiert
zu entwickeln und einzusetzen und die relevanten Technik-Debatten
wissenschaftsbasiert, kritisch und zukunftsorientiert zu führen. Ich freue
mich, dass sie sich als renommierte Experten auf ihren Gebieten mit der
DFKI-Philosophie menschenzentrierter, vertrauenswürdiger KI an dem
bedeutenden Austausch von Wissenschaft, Wirtschaft und Politik beteiligen
werden“, sagt Prof. Dr. Antonio Krüger, CEO des DFKI und seit 2020 selbst
Mitglied des acatech-Senats.

Andreas Dengel: „Nachdem ich in den vergangenen Jahren bereits aktiv als
Experte in verschiedenen Foren von acatech habe beitragen können, fühle
ich mich geehrt, Mitglied einer so angesehenen Akademie zu werden. Das
Netzwerk weltweit angesehener Kolleginnen und Kollegen ist ein wichtiges
Kollektiv für die interdisziplinäre Bearbeitung wissenschaftlicher und
gesellschaftlicher Zukunftsfragen. Daraus resultieren prägende Impulse und
Synergieeffekte für Schlüsseltechnologien, wie der Künstlichen
Intelligenz, aber auch der dabei so wichtige Wertedialog im Sinne des
Menschen und des Allgemeinwohls.“

Auch Oliver Zielinski freut sich sehr über die Berufung, „denn sie
wertschätzt unser Engagement im Bereich intelligenter Technologien für
Umwelt und Nachhaltigkeit, speziell um die lebenswichtige Ressource Wasser
bewahren zu können. Besonders schätze ich den Austausch mit den
Expertinnen und Experten sowie gemeinsame Initiativen, dessen
Arbeitsergebnisse die acatech an Politik, Wirtschaft, Wissenschaft und die
interessierte Öffentlichkeit zurückspiegelt.“

Andreas Dengel ist Geschäftsführender Direktor des DFKI in Kaiserslautern,
Leiter des Forschungsbereichs Smarte Daten und Wissensdienste sowie
Gründer des DFKI Deep Learning Competence Centers. Er ist Professor für
Informatik an der Technischen Universität Kaiserslautern und Experte für
Maschinelles Lernen, Mustererkennung, Quantified Learning, Data Mining,
Semantische Technologien und Dokumentanalyse. Im Fokus seiner Forschung
steht KI als Werkzeug und Lösungsplattform, die große multimediale
Datenquellen verarbeiten, diese bedarfsgerecht aufbereiten, filtern,
aggregieren und visualisieren kann. Solche Systeme agieren als co-kreative
virtuelle Begleiter, die den Menschen im Entdecken von Zusammenhängen,
beim Erinnern, bei der Entscheidungsfindung, bei der Vorhersage oder bei
der Erkennung komplexer Muster in heterogenen Daten unterstützen.

Oliver Zielinski leitet im DFKI-Labor Niedersachsen seit 2019 den
Forschungsbereich Maritime Umgebungswahrnehmung/Marine Perception sowie
seit 2020 das Kompetenzzentrum Künstliche Intelligenz (KI) für Umwelt und
Nachhaltigkeit, kurz „DFKI4planet“. Zielinskis Forschungsgebiet umfasst
die Umweltphysik von aquatischen Ökosystemen. An der Universität Oldenburg
hat Zielinski seit 2011 eine Professur für Marine Sensorsysteme inne, wo
er am Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) das Zentrum für
Marine Sensorik (ZfMarS) gründete. Sein besonderer Fokus liegt auf der
Verbindung von Umweltforschung mit intelligenten Technologien,
insbesondere auf dem Gebiet von autonomen Sensorsystemen und marinen
Observatorien.

Neben den neu gewählten Experten Andreas Dengel und Oliver Zielinski sind
Philipp Slusallek, Geschäftsführender Direktor des DFKI in Saarbrücken,
sowie der ehemalige CEO und jetzige Chefberater Wolfgang Wahlster im
Mitglieder-Gremium der acatech vertreten. Darüber hinaus sind
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in den verschiedenen
Arbeitsgruppen der Akademie engagiert.