Diagnostik und Verlaufskontrolle von Lungenerkrankungen anhand exhalierter Aerosole (Untersuchung des Exhalats)

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Für eine gezielte Diagnostik von Lungenerkrankungen durch Analyse nicht-volatiler Moleküle in der Ausatemluft ist ein genaues Verständnis der Prozesse der Aerosolentstehung unabdingbar, um krankheitsbedingte Einflüsse auf die Tröpfchengenerierung abzuschätzen. Um Entstehungsort und –mechanismus zu verstehen, werden die Prozesse der Aerosolgenerierung in und aus der Lunge phänomenologisch experimentell an Probanden untersucht. Im Rahmen strömungsmechanischer Untersuchungen werden die Partikelerzeugung durch die Wechselwirkung zwischen durchströmten Atemwegen und der epithelialen Flüssigkeitsschicht rechnerisch modelliert und Transport und Deposition in den komplexen Strukturen der Lunge simuliert. Ziel ist, ein Verständnis der Aerosolgenerierung und des Aerosoltransports in der menschlichen als Grundlage für eine nachfolgende Partikelanalytik zu gewinnen. Da die krankhafte Lunge Gegenstand der medizinischen Diagnostik ist, muss die Berechnung der Partikelgenerierung und des Partikeltransports sowohl für die gesunde als auch für die krankhafte Lunge erfolgen.Im Rahmen der ersten Projektphase konnten der Mechanismus der Partikelentstehung in der gesunden Lunge weitgehend qualitativ geklärt und für die Tröpfchenemission in und aus der Lunge relevante atemphysiologische und physikalische Parameter ermittelt werden. Nachdem mit den bisher durchgeführten Untersuchungen eine Vergleichsmöglichkeit existiert, sollen die gewonnenen Erkenntnisse im Rahmen der zweiten Projektphase auf die kranke Lunge übertragen werden. Diese Erkenntnisse bilden die Grundlage für eine Standardisierung der Exhalatsammlung, mit dem Ziel die Diagnostik von Lungenerkrankungen mittels biochemischer Analyse der nicht-volatilen Biomarker gegenüber der Atemkondensatgewinnung hinsichtlich Empfindlichkeit und Aussageschärfe zu verbessern.