Ärzte Zeitung online, 03.08.2011

Aerosol soll Diagnostik bei COPD vereinfachen

HANNOVER (eb). Eine neue Diagnostik-Methode könnte Patienten mit COPD oder mit Verdacht auf diese Lungenkrankheit künftig aufwendige und unangenehme Untersuchungen wie Bronchoskopien ersparen. Sie analysiert die Ausatemluft.

Ein Kooperationsprojekt der Leibniz Universität Hannover, der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH), des Fraunhofer-Instituts für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM in Hannover und der RWTH Aachen untersucht Aerosole in der Ausatemluft, um herauszufinden, welche Mechanismen in der erkrankten Lunge ablaufen.

COPD könnte früher erkannt werden

Mit der Methode könnten voraussichtlich auch Frühformen etwa der COPD bedeutend früher als bisher erkannt werden, teilt die Leibniz Universität Hannover mit. Anhand der Größe und Zahl ausgeatmeter Aerosol-Tröpfchen soll erkannt werden, ob ein COPD-Frühstadium vorliegt oder wie weit die Erkrankung fortgeschritten ist.

Ein Team unter der Leitung von Professor Jörg Seume vom Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik der Leibniz Universität entwickelt im Projekt, das seit 2007 läuft, ein Simulationsmodell der Abläufe in der Lunge.

Zum Vergleich stehen den Forschern Daten zur Verfügung, die an der MHH bei Lungenfunktionsprüfungen gesammelt werden. Die Mediziner analysieren, wie viele Aerosole - Tröpfchen von einer Größe im Mikrometer-Bereich - ein Patient ausatmet.

Im Modell werden Vorgänge in der Lunge nachgestellt

Am Institut wird ein im Computer erzeugtes Modell eines Lungengangs erstellt, das mithilfe von Strömungssimulationen die Vorgänge in der Lunge nachstellt.

"Unsere ersten Ergebnisse für die Vorgänge in gesunden Lungen haben die medizinischen Studien bestätigt", wird Heide von Seggern, Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut, in der Mitteilung zitiert. "Aktuell laufen Untersuchungen zur Tröpfchenbildung in erkrankten Lungen."

Die Wissenschaftler hätten zunächst analysiert, wie die Aerosolentstehung in der Lunge überhaupt abläuft, heißt es in der universitären Mitteilung.

Die Vorgänge der Tröpfchenbildung zu ergründen sei ja vor allem deshalb so schwierig, weil es mit dem Bronchoskop nicht möglich ist, in die winzigen Strukturen der unteren Atemwege zu gelangen, um dort die Aerosolentstehung direkt zu beobachten.

Die Computermodelle, die am Institut entwickelt würden, dienen dazu, die Tröpfchenbildung in den unteren Atemwegen zu verstehen. Erst auf der Grundlage dieses Verständnisses der Vorgänge innerhalb der Lunge könnten künftig die Ergebnisse der Analyse der Ausatemluft bewertet werden.

Proteinhaltiges Fluid platzt, es entstehen Tröpfchen

In den unteren Atemwegen schließt sich beim Ausatmen durch die Annäherung der Wände der Alveolen ein Flüssigkeitsfilm. Dieses proteinhaltige Fluid schützt die Lunge vor Austrocknung und dem Zusammenfallen.

Die Strömungssimulationen der hannoverschen Wissenschaftler hätten ergeben, dass beim Einatmen, wenn sich die Wände wieder voneinander entfernen, der Film zunächst erhalten bleibt, ähnlich wie bei Seifenblasen, teilt die Leibniz Universität mit.

Im Verlauf der Dehnung öffne sich das Lungenbläschen jedoch so weit, dass der ausgedünnte Film irgendwann platzt. Durch das Platzen entstehen Tröpfchen, die beim Ausatmen nach außen befördert werden.

Die Oberflächenspannung des Fluidfilms hat Einfluss auf die Größenverteilung der Tropfen. Es soll geklärt werden, welchen Einfluss die entzündlichen Verengungen der Lungengänge, die bei einer Erkrankung entstehen, auf die Tropfenbildung haben. Durch die Untersuchung der Ausatemluft könnte künftig etwa eine beginnende COPD erkannt werden.

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