Abschätzung der diagnostischen Nutzbarkeit der physikalischen Eigenschaften endogen generierter exhalierter Aerosole bei berufsbedingten Lungenerkrankungen

Status:

abgeschlossen 03/2024

Zielsetzung:

Atemwegserkrankungen wie die Staublunge und die obstruktive Atemwegserkrankung gehören zu den häufigsten Berufskrankheiten und haben eine hohe Relevanz für die gesetzliche Unfallversicherung. Veränderungen im Bereich der kleinen Atemwege (Lungenperipherie) spielen häufig, insbesondere im Frühstadium der Erkrankung, eine wichtige Rolle. Gängige Verfahren zur Lungenfunktionsprüfung, wie Spirometrie und Bodyplethysmographie, erfassen Veränderungen in der Lungenperipherie jedoch nur begrenzt. Aufgrund ihrer Entstehung in den terminalen Atemwegsstrukturen könnten die Eigenschaften exhalierter Aerosole in besonderem Maße für die Diagnostik früher struktureller und ventilatorischer Veränderungen in der Lungenperipherie geeignet sein.

In einer Machbarkeitsstudie des Fraunhofer Instituts für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM) in Zusammenarbeit mit dem Institut für Prävention und Arbeitsmedizin der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IPA) wurde untersucht, ob die physikalische Analyse der exhalierten Partikel (Partikelgröße) zur Früherkennung von berufsbedingten Lungenkrankheiten geeignet ist.

Aktivitäten/Methoden:

Im ersten Schritt wurde der experimentelle Aufbau für die physikalische Charakterisierung exhalierter Aerosole für eine bessere Bedienbarkeit überarbeitet sowie eine klinische Studie am ITEM zur Optimierung des Atemprotokolls und der Datenauswertung durchgeführt. Ziel der anschließenden Machbarkeitsstudie am IPA war die Klärung der prinzipiellen Eignung der Partikelanalyse im Exhalat für die Detektion berufsbedingter, peripherer Lungenerkrankungen. Hierfür wurden zuvor am IPA begutachtete Personen mit speziellen Berufskrankheiten (BK-Nrn. 4103, 4301, 4302) rekrutiert und die exhalierten Aerosole entsprechend des in der Vorstudie festgelegten Atemprotokolls charakterisiert.

Ergebnisse:

Zusammenfassend wurde ein für die Erfassung der exhalierten Partikel geeigneter, gut handhabbarer Messaufbau erstellt und der Einfluss von Querempfindlichkeiten auf das Partikelsignal umfangreich charakterisiert. Als Voraussetzung für eine gut durchführbare und erfolgreiche Exhalatanalyse standen damit ein geeignetes Atemprotokoll/Randbedingungen sowie Möglichkeiten zur Korrektur bei Abweichungen von den wesentlichen Einflussgrößen auf das Partikelsignal (Volumen und Flussrate des Bolus) zur Verfügung. Bei der Machbarkeitsstudie zeigte sich, dass von zuvor am IPA begutachteten Personen mit speziellen Berufskrankheiten, anders als erwartet, nur vereinzelt Probanden rekrutiert werden konnten. Für eine Bewertung der prinzipiellen Eignung der Partikelanalyse im Exhalat für die Detektion berufsbedingter, peripherer Lungenerkrankungen ist die Anzahl der Datensätze nicht ausreichend. Aufgrund des Bedarfs an möglichst partikelarmer Umgebungsluft und der Qualitätsanforderungen an das durchzuführende Atemmanöver ist der Einsatz des neuen Diagnostikverfahren im Routine-Betrieb eher nicht zu erwarten. Eine Nutzbarkeit des Verfahrens in Richtung Früherkennung oder für mechanistische Untersuchungen im Rahmen von Forschungsvorhaben ist jedoch nicht auszuschließen.

Stand: