"Elektronische Nase" für die Diagnostik

An der Fachhochschule Jena trafen sich am 27. August alle Partner des von der Thüringer Aufbaubank mit insgesamt 1,5 Mio. Euro geförderten Forschungsprojektes "JEENA - JEnaer Elektronische NAse", um die Aufgaben am gemeinsamen Verbundprojekt zu präzisieren und die weiteren Arbeitsschritte zu koordinieren. Projektpartner sind die enverdis GmbH als Koordinator, die UST - Umweltsensortechnik Geschwenda GmbH, die JenControl GmbH, das Universitätsklinikum Jena mit der Klinik für Innere Medizin I und die Fachhochschule Jena.

Dass bei diabetischer Überzuckerung in der Atemluft Acetongeruch und Ammoniakgeruch bei einer schweren Lebererkrankung auftreten, ist seit Langem bekannt. Ebenso kennt man trainierte Hunde, die die Fähigkeit besitzen, durch bloßes Riechen Krebserkrankungen oder eine Über- und Unterzuckerung bei ihrem "Herrchen" zu erkennen. Hunde können das, weil sie einen ca. 10 fach sensibleren Geruchsinn als der Mensch besitzen.

Wie steht es mit dem Geruchssinn des Menschen? Wir riechen soviel, wie für unser Überleben unbedingt erforderlich ist. Dabei erfassen wir teilweise auch Gerüche, ohne sie bewusst auszuwerten. Typisches Bespiel dieses mehr unbewussten Riechens spielt bei der Partnerwahl eine nicht unwesentliche Rolle. Jemanden riechen zu können ist inzwischen wissenschaftlich bewiesene Realität, allerdings können wir dies nicht erklären.

Eine elektronische Nase erweitert die menschlichen Fähigkeiten. Sie ist ein technisches Messsystem zur objektiven Klassifizierung von Gerüchen mittels spezifischer Sensoren. Dabei findet an der Oberfläche dieser Sensoren eine Wechselwirkung statt, die zu einer physikalischen oder chemischen Größenänderung führt und elektrisch messbare Signale liefert. Diese Signale werden mittels spezieller Signalanalyseverfahren und mathematischer Modelle verarbeitet und interpretiert.

Die Arbeitsgruppe Biosignalanalyse von Professor Dr. Andreas Voss im Fachbereich Medizintechnik und Biotechnologie der Fachhochschule Jena verwendete schon in verschiedenen Studien eine elektronische Nase zur Diagnostik von Erkrankungen. Aubauend auf eine im früheren Jenasensoric e.V. entwickelte Sensortechnik wurde in seiner Arbeitsgruppe eine intelligente Software zur Analyse von Hausgasgemischen entwickelt. Ein erstes Pilotprojekt " Riechen von Nierenerkrankungen" wurde in Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Jena - Klinik für Innere Medizin III sowie mit der Klinik für Dermatologie und dermatologische Allergologie erfolgreich durchgeführt. Mittels elektronischer Nase konnte anhand des Körpergeruchs unzweifelhaft zwischen Patienten mit einer leichten Niereninsuffizienz, Patienten mit einer schweren Niereninsuffizienz und gesunden Personen unterschieden werden. In einer weiteren kooperativen Pilotstudie mit der Klinik für Psychiatrie wurde gezeigt, dass mittels elektronischer Nase bei Alkoholikern diejenigen ermittelt werden können, die bereits an einer Leberzirrhose erkrankt sind. Dabei werden die direkt von der Hautoberfläche aufgenommenen Gase nichtinvasiv erfasst und ihre Zusammensetzung ausgewertet. Erste Forschungsergebnisse lassen darauf schließen, dass auch Rauschgifte durch eine Hautgasanalyse mittels elektronischer Nase nachweisbar sein werden.

Es ist erwiesen, dass durch technisch erweiterte Riechwahrnehmung Krankheitsbilder erkannt und teilweise klassifiziert werden können. Diese Erkenntnisse sollen künftig auch Patienten mit Herzerkrankungen zugute kommen.

Im aktuellen Verbundprojekt wird, aufbauend auf den bereits vorliegenden erfolgreichen Forschungsergebnissen, ein für die medizinische Routine einsetzbarer miniaturisierter Prototyp einer elektronischen Nase entwickelt werden. Mit ihm soll nichtinvasiv eine Früherkennung von Herzinsuffizienzen und deren Risikoeinschätzung möglicht werden.

Quelle: idw / Fachhochschule Jena