Binnen een minuut uitslag: UvA’er promoveert op nepneus die longziekten herkent
De SpiroNose, een soort technologische nepneus, kan binnen een minuut ontdekken of een patiënt lijdt aan een longziekte, en of dat dan bijvoorbeeld astma of COPD is. UvA’er Rianne de Vries promoveert op de werking van de neus. Ze hoopt dat ziekenhuizen de neus binnen een paar jaar kunnen gaan gebruiken.
Wereldwijd lijden honderden miljoen mensen aan een longziekte. Snelle diagnose maakt het mogelijk om mensen sneller en correcter te behandelen. Promovendus Rianne de Vries heeft daarom bij het Amsterdam UMC (locatie AMC) onderzoek gedaan naar het bepalen en verbeteren van de nauwkeurigheid van de digitale neus, een zogenaamde eNose, voor het diagnosticeren van longziekten.
Ruiken hoe het zit
Om de eNose te gebruiken, ademen patiënten in en uit door een apparaat met daarin meerdere sensoren. Uitademingslucht bestaat vooral uit stikstof, zuurstof en CO2, maar ongeveer één procent bestaat uit vluchtige organische componenten (VOCs). ‘Voor de analyse zijn we juist geïnteresseerd in die VOCs,’ zegt de Vries. ‘Het mengsel aan verschillende stoffen wordt door de eNose-sensoren opgepikt en verstuurd naar een analyseplatform. Deze informatie wordt door het platform opgeslagen in een uniek ademprofiel.’
Het online platform bevat een grote database aan ademprofielen van gediagnosticeerde patiënten. De eNose vergelijkt dan het ademprofiel van een nieuwe patiënt met de database. ‘De eNose is getraind op ademprofielen van patienten met een bewezen diagnose. Wanneer de geur van een nieuw profiel lijkt op een eerder profiel, kan zo heel snel een diagnose gesteld worden.’
Het is niet zo dat de eNose bepaalde moleculen of stofjes kan identificeren. De Vries licht toe dat het om patroonherkenning gaat: ‘De eNose herkent patronen in het complete mengsel van stoffen in de adem. Het is heel vergelijkbaar met onze mensenneus. Als je voor een kopje koffie zit, herken je de geur van koffie, maar je kan niet zeggen welke stofjes het precies zijn die de geur van koffie bepalen.’
Leren ruiken
Een groot deel van het promotieonderzoek was gewijd aan het verzamelen van ademprofielen en de eNose leren hoe verschillende ziektes ruiken. Het analyseplatform kan worden gezien als de hersenen en het meetapparaat is de neus die signalen doorstuurt. ‘Mensen moeten als kind leren welke geur waarbij hoort, op dezelfde manier hebben wij de eNose getraind met heel veel ademprofielen en bijbehorende diagnoses.’
‘Om erachter te komen welke stofjes nou precies verantwoordelijk zijn voor bijvoorbeeld het ademprofiel van astma heb je andere en duurdere technologieën nodig. Die andere methoden zijn vooral handig om ziekten beter te begrijpen, terwijl de eNose echt gericht is op een makkelijke en snelle diagnose.’
Verbeterde behandeling
De eNose kan ook verbetering bieden voor de ervaring van de patiënt; de eNose kan COPD, astma en longkanker diagnosticeren. Een meting met de eNose bestaat uit een reeks normale en een diepe in- en uitademingen duurt 45 seconden. De uitslag is dan in enkele seconden binnen. ‘Het is heel fijn voor een patiënt om snel te weten waar diegene aan toe is. Er hoeft dan meestal niet lang gewacht te worden op een uitslag en er hoeft ook geen extra afspraak gemaakt te worden. Dat scheelt dan voor de arts weer qua administratie.’
Patiënten met COPD en astma zijn op dit moment soms moeilijk te onderscheiden op basis van symptomen. De Vries vond tijdens haar onderzoek echter dat de eNose patiënten wel goed kan onderscheiden, en zelfs kan indelen op basis van subtypen. ‘Met de eNose kunnen we patiënten opdelen in verschillende clusters.’
De Vries vertelt dat ze in deze specifieke studie vooral onderzocht heeft of er groepen van astma- en COPD-patiënten onderscheiden kunnen worden die om een andere behandeling vragen. ‘De toegevoegde waarde is vooral dat je dan beter individuele behandelingen kan aanbieden. Met alleen de diagnose astma of COPD weet je nog niet hoe je moet gaan behandelen. Hopelijk kan dat via de eNose wel.’
In het onderzoek zijn er ook eerste stappen gezet naar het voorspellen of longkankerpatiënten goed zullen reageren op immunotherapie. Voor de voorspelling hanteren onderzoekers dan vrij strenge eisen, om patiënten waar het misschien wel werkt niet uit te sluiten. De Vries vertelt dat uiteindelijk bijna een kwart uitgesloten zou kunnen worden. ‘Elke therapie heeft bijwerkingen, dus als we kunnen voorspellen dat een therapie niet gaat werken, kan er gezocht worden naar een alternatieve behandeling.’
Vervolgstappen
De eNose-technologie heeft volgens de Vries veel potentie. Er wordt ook onderzoek gedaan naar het diagnosticeren van andere ziektes met de eNose, zoals epilepsie of verschillende vormen van kanker. Op dit moment wordt er gewerkt aan het verkrijgen van een CE-markering voor verschillende applicaties van de eNose. Deze markering is een vereiste om de eNose te mogen gebruiken in de dagelijkse praktijk, in het begin gericht op ziekenhuizen. Daarnaast is het veld overtuigen van deze hele nieuwe medische technologie een belangrijke stap die de onderzoekers niet uit het oog verliezen. ‘We zijn er nog niet, maar zeker ook geen 10 jaar verwijderd van klinische toepassing.’
Rianne de Vries hoopt op 30 september te promoveren met haar proefschrift ‘eNose analysis of exhaled breath for diagnosing and phenotyping respiratory diseases’. De promotie vindt plaats om 10:00 in de Agnietenkapel.
