Neue Methode analysiert Atemluft

Ein Kooperationsprojekt der Leibniz Universität Hannover, der Medizinischen Hochschule Hannover, 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. Mit der Methode können voraussichtlich auch Frühformen zum Beispiel der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) bedeutend eher erkannt und behandelt werden. Anhand der Größe und Anzahl der ausgeatmeten Aerosol-Tröpfchen soll erkannt werden, ob ein Frühstadium der Krankheit vorliegt beziehungsweise wie weit die Erkrankung fortgeschritten ist. Bei der COPD, die besonders häufig langjährige Raucher trifft, verengen sich die Atemwege chronisch.

Ein Team unter der Leitung von Professor Jörg Seume von der Leibniz Universität entwickelt im Projekt, das seit 2007 läuft, ein Simulationsmodell der Abläufe in der Lunge. Zum Vergleich stehen den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern Daten zur Verfügung, die an der Medizinischen Hochschule bei Lungenfunktionsprüfungen gesammelt werden. Die Mediziner analysieren, wie viele Aerosole ein Patient ausatmet. Diese Aerosole sind nicht-flüchtige Tröpfchen mit einer Größe im Mikrometer-Bereich (Tausendstel Millimeter), die in der Ausatemluft festgestellt werden können. 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“, sagt Heide von Seggern, Mitarbeiterin am Projekt. „Aktuell laufen Untersuchungen zur Tröpfchenbildung in erkrankten Lungen.“

Die Wissenschaftler haben zunächst analysiert, wie die Aerosolentstehung in der Lunge überhaupt funktioniert. Die Vorgänge der Tröpfchenbildung zu ergründen ist 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 werden, dienen dazu, die Tröpfchenbildung in den unteren Atemwegen zu verstehen. Erst auf der Grundlage dieses Verständnisses der Vorgänge innerhalb der Lunge können künftig die Ergebnisse der Analyse der Ausatemluft bewertet werden.

Durch die Untersuchung der Ausatemluft könnten in Zukunft etwa beginnende COPD-Erkrankungen bei sogenannten „gesunden Rauchern“ erkannt werden, die selber noch nichts von ihrer Lungenerkrankung wissen. Dadurch könnten Lungenerkrankungen früher behandelt und die Prognose der Krankheitsverläufe verbessert werden.

MEDICA.de; Quelle: Leibniz Universität Hannover