Neue Technologie unterstützt Diagnose und Behandlung von Atemwegserkrankungen

Forscher der Monash University in Australien haben eine radikale, nicht invasive Technologie entwickelt, mit der Atemwegserkrankungen wie Mukoviszidose und Lungenkrebs diagnostiziert und potenziell schnellere Behandlungen für Patienten bereitgestellt werden können.

Nach eigenen Angaben erstmals verwendeten die Forscher Technologien, die normalerweise auf Hightech-Synchrotron-Einrichtungen beschränkt sind, und nutzten neue vierdimensionale Röntgen-Geschwindigkeitsbildgebung (XV-Technologie), um hochauflösende und sensible Echtzeitbilder vom Luftstrom in der Lunge lebender Organismen zu erhalten.

Dr. Rhiannon Murrie von Abteilung für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik der Monash University zeigt in der Untersuchung auf, welche wahrscheinlichen Auswirkungen diese Technologie auf die Erkennung, Überwachung und Behandlung von Atemwegserkrankungen haben kann.

Die Technologie besitzt laut den Wissenschaftlern auch das Potenzial viel früher zu erkennen, ob eine Behandlung von Atemwegserkrankungen wirksam ist.

Eine Phase-I-Studie mit der Technologie wurde inzwischen erfolgreich abgeschlossen.

„Eine frühzeitige Diagnose und kontinuierliche Überwachung genetisch bedingter und chronischer Lungenerkrankungen wie Mukoviszidose, Asthma und Lungenkrebs wird derzeit dadurch behindert, dass man die räumliche Verteilung der Lungenfunktion in einer atmenden Lunge nicht messen kann“, erklärt Murrie. „Da Lungenfunktionstests am Mund durchgeführt werden, lässt sich so nicht genau bestimmen, wo eine Funktionsänderung in der Lunge auftritt. Darüber hinaus können Computertomographie-Scans, die hochwertige 3-D-Bilder liefern, die Lunge nicht bei der Atmung abbilden. Das bedeutet, dass der Luftstrom durch die Atemwege und das Lungengewebe nicht gemessen werden kann.“

Die Forschung, die Murrie gemeinsam mit einem interdisziplinären Team aus Physikern, Ingenieuren, Biologen und Medizinern durchführt, verändern diesen Ansatz zur Diagnose und Behandlung von Lungenerkrankungen, indem sich so die funktionelle Lungenbewegung und der Luftstrom in lebenden Mäusen abbilden lassen – dank Röntgentechnologie mit 30 Bildern pro Sekunde.

Durch den Vergleich eines Mukoviszidose-Mausmodells mit einer gesunden Kontrollmaus konnten die Forscher einen dramatischen Rückgang der Lungenventilation in der linken Lunge der erkrankten Maus feststellen, der hauptsächlich auf eine Blockade der Atemwege zurückzuführen war.

Die Forscher konnten die genauen Stellen, an denen ein Lungeninsuffizienz auftrat, und den Ort der Obstruktion, die den eingeschränkten Luftstrom verursachte, lokalisieren.

Die Studie eröffnet den Wissenschaftlern zufolge Möglichkeiten, Atemwegserkrankungen früher zu diagnostizieren und zu behandeln, als es die derzeitige Technologie zulässt. Die sei zudem mit einer geringeren Strahlendosis als bei derzeitigen Computertomographie-Untersuchung möglich.

„Diese Erkenntnis stellt einen spannenden Schritt hin zu einem besseren Verständnis von Lungenerkrankungen und -therapien dar, die Millionen von Menschen weltweit betreffen. Insbesondere trifft dies auf Patienten mit Mukoviszidose zu, einer Erkrankung, an der mehr als 70.000 Menschen weltweit leiden.“