Lungsjukdom kan spåras med nanopartiklar

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

Men enligt forskare vid Lunds universitet kan mätmetoden AiDa, Airspace Dimension Assessment, ge fler svar om just de minsta vävnadsstrukturerna i lungan.

Metoden, som bygger på att nanopartiklar andas in, har nu använts på över 800 studiedeltagare. Den har även jämförts med etablerade tekniker som lungröntgen, lungfunktionsmätningar och magnetresonanstomografi, MRI.

Partiklar berättar om vävnadsstrukturen

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

– 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, säger Madeleine Petersson Sjögren.

Metoden bygger på vetskapen att nanopartiklar rör sig på ett visst sätt i luft, och 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. Det finns 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.

När nanopartiklar andas in fastnar merparten av dem i en frisk lunga.  I en sjuka lunga har alveolerna brutits ner och färre partiklar fastnar. Bild: Johanna Rydeman/Pexels

Kan se tidiga förändringar

Lungans struktur förändras vid lungsjukdomar, men förändringarna kan 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.

Utöver att mätmetoden kan avslöja allvarlig sjukdom på ett tidigt stadium är den snabb att genomföra och innebär inget obehag för patienten. Andra fördelar är att partikelmetoden inte utsätter patienten för strålning som vid lungröntgen.

– 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

I sin forskning har hon även 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.

Viktigt att upptäcka KOL tidigt

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.

Avhandling:

Structure of the distal lung studied with inhaled nanoparticles, Lunds universitet.

Kontakt:

Madeleine Petersson Sjögren, forskare i aerosolteknik vid Lunds tekniska högskola, madeleine.petersson_sjogren@design.lth.se