Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Methode zur Diagnostik von Lungenerkrankungen

03.08.2011
Kooperationsprojekt analysiert die Tröpfchenentstehung in der menschlichen Lunge

Patientinnen und Patienten mit chronischen Lungenleiden müssen oft unangenehme invasive Untersuchungen wie Bronchoskopien zur Diagnose und Verlaufskontrolle ihrer Erkrankungen über sich ergehen lassen. Eine neue Methode, die die Ausatemluft von Patienten analysiert, könnte in Zukunft viele dieser aufwendigen Untersuchungen ersetzen.

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 Prof. 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 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, Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut. "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.

In den unteren Atemwegen schließt sich durch die Annäherung der Lungenbläschenwände während der Ausatmung ein Flüssigkeitsfilm im Lungenbläschen. Dieses proteinhaltige Fluid schützt die Lunge vor Austrocknung und dem Zusammenfallen. Die Strömungssimulationen der hannoverschen Wissenschaftler zeigen, dass bei der Einatmung, während der sich die Wände wieder voneinander entfernen, der Film zunächst erhalten bleibt, ähnlich wie bei Seifenblasen. Im Verlauf der Dehnung öffnet 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 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.

Referat für Kommunikation und Marketing
Leibniz Universität Hannover
Welfengarten 1
30167 Hannover
Tel.: 0511/762-5342
Fax: 0511/762-5391
mailto:info@pressestelle.uni-hannover.de

| Leibniz Universität Hannover
Weitere Informationen:
http://www.uni-hannover.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Neue Methode der Eisenverabreichung
26.04.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Bestrahlung bei Hirntumoren? Eine neue, verlässlichere Einteilung erleichtert die Entscheidung
26.04.2017 | Universitätsklinikum Heidelberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie