Lungsjukdom avslöjas med nanopartiklar

Nanopartiklar kan användas för att upptäcka vissa sjukdomar i lungorna. Mätmetoden AiDA – som bygger på att nanopartiklar andas in – är enkel att använda och kan komplettera andra lungundersökningar. Nu har metoden testats på över 800 personer, och resultaten ser lovande ut, enligt en ny avhandling i aerosolteknik vid LTH, Lunds universitet.

Det är svårt att mäta lungans struktur. Inte ens lungröntgen fångar med säkerhet förändringar i alveolerna, lungans minsta beståndsdelar. Och det är just där, i den djupa vävnadsstrukturen, som en del lungsjukdomar kan identifieras. Lungemfysem är en av dem.

Mätmetoden AiDA, Airspace Dimension Assessment, kan ge fler svar om just de minsta vävnadsstrukturerna i lungan. Metoden har nu använts på över 800 studiedeltagare samt jämförts med etablerade tekniker som lungröntgen, lungfunktionsmätningar och magnetresonanstomografi (MRI) med hyperpolariserad gas.

Madeleine Petersson Sjögren, en av forskarna som har studerat och utvärderat metoden, har nyligen presenterat sina resultat i en avhandling i aerosolteknik. Hon säger:

– Våra resultat visar att metoden kan användas för att identifiera sjukliga förändringar i lungan. Undersökningen går snabbt och ger besked som enligt vår forskning överensstämmer med mer avancerade metoder för att mäta lungans struktur.

Mängden partiklar som fastnar berättar om lungans vävnadsstruktur

Metoden bygger på vetskapen att nanopartiklar rör sig på ett visst sätt i luft, samt att vävnadsstrukturen hos en frisk respektive sjuk lunga ser olika ut.

– Genom att andas in en låg koncentration nanopartiklar och mäta hur många partiklar som fastnar kan vi beräkna avstånd i lungorna, vilka är ett mått på hur stora alveolerna är.  Avstånden kan berätta om det finns sjukliga förändringar eller inte, säger Madeleine Petersson Sjögren.

I en frisk lunga är alveolerna små, väldefinierade och med korta avstånd mellan vävnadsdelarna. Således finns det många ytor som partiklarna kan fastna på vilket gör att få partiklar följer med utandningsluften. I en sjuk lunga är det tvärtom:

– Om man har lungemfysem bryts alveolerna ner och man får större håligheter i lungan. Då finns det färre ytor som de inandade partiklarna kan fastna på och fler partiklar följer med utandningsluften.

Lungans struktur förändras när vi drabbas av lungsjukdomar, men förändringarna kan enligt Madeleine Petersson Sjögren vara svåra att identifiera med konventionella metoder som röntgendiagnostik och lungfunktionsmätningar.

– Eftersom dagens metoder för lungdiagnostik ofta är okänsliga för förändringar djupast ner i lungan där lungsjukdomar som emfysem sätter sig, har sjukdomen ofta gått långt när den väl upptäcks och är då svårare att bromsa.

Snabb undersökning – och ingen strålning

Utöver att mätmetoden kan avslöja allvarlig sjukdom på ett tidigt stadium så är den snabb att genomföra och innebär inget obehag för patienten.

– En undersökning tar runt en kvart och mängden nanopartiklar som patienten andas in är jämförbar med den mängd nanopartiklar som finns i luften i den vardagliga miljön, säger Madeleine Petersson Sjögren, som i sin forskning också har jämfört metoden med andra mätmetoder som lungröntgen och MRI med hyperpolariserad gas.

– Resultaten från de olika mätmetoderna stämmer överens – det talar för att AiDA skulle kunna vara en användbar metod för tidig diagnostik av lungsjukdomar, säger Madeleine Petersson Sjögren.

Andra fördelar som hon ser är att partikelmetoden inte utsätter patienten för strålning, som vid lungröntgen, och att tekniken skulle kunna göras tillgänglig för många. MRI-tekniken är mer avancerad, men otillgänglig och dyr – den finns bara på ett fåtal platser i världen.

Kan vara användbar även för fler lungsjukdomar

Den tredje största dödsorsaken i världen är kronisk obstruktiv lungsjukdom, KOL, och ofta är lungemfysem en del av sjukdomen.

– Om lungemfysem kan upptäckas på ett tidigt stadium så är möjligheterna att bromsa sjukdomsförloppet större, säger Madeleine Petersson Sjögren.

Hon hoppas också att andra lungsjukdomar kan diagnosticeras med mätmetoden i framtiden:

– I framtiden vill vi undersöka om metoden kan användas för att identifiera andra lungsjukdomar, som till exempel fibros och astma.

Om mätmetoden AiDA
Mätmetoden AiDA har sedan 2011 utvecklats i ett samarbete mellan aerosolteknologi vid LTH och lungfysiologi vid medicinska fakulteten vid Lund universitet. Metoden har hittills enbart använts i forskningsstudier och finns för närvarande vid Lunds universitet och Uppsala universitet. Resultat från olika patientgrupper med lungproblematik har visat att AiDA detekterar sjukdomsrelaterade förändringar i den djupa delen av lungan, förändringar som är svåra att mäta med konventionella metoder.

Så här går en mätning till
Patienten andas in ren luft i några andetag för att tömma lungorna på partiklar. Därefter tar personen ett djupt andetag av luft som innehåller nanopartiklar, håller andan fem-tio sekunder och andas därefter ut. Mängden partiklar i inandningsluften jämförs med utandningsluften – skillnaden är antalet partiklar som stannat kvar i lungorna. Informationen gör det möjligt att beräkna genomsnittliga avstånd mellan ytorna i lungan. Avstånden berättar hur strukturen i lungorna ser ut och kan avslöja om det finns sjukliga förändringar.

Madeleine Petersson Sjögren har disputerat i aerosolteknik vid LTH, Lunds universitet med avhandlingen Structure of the distal lung studied with inhaled nanoparticles.

Madeleine Petersson Sjögren i Lunds universitets forskningsportal

Kontakt:
madeleine.petersson_sjogren@design.lth.se
0705-82 80 04