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2024-09-21T12:54:34Z

Das ÖAW Institut wurde der UNI Innsbruck übertragen

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'''Atemgasanalyse''' ist die wissenschaftliche Untersuchung der menschlichen [[Atem]]luft. Ziel ist es einerseits, Markersubstanzen zu identifizieren, die Rückschlüsse auf den klinischen Zustand eines Patienten erlauben, und andererseits [[Mathematisches Modell|mathematische Modelle]] zu entwickeln, die es erlauben, von Atemgaskonzentrationen auf die entsprechenden Blutkonzentrationen umzurechnen. Die gewonnenen Erkenntnisse können dann in [[Atemgastest]]s für die medizinische Diagnostik umgesetzt werden.

Im Gegensatz zu Blutproben ist die Abnahme von Atemgasproben für den Patienten nicht-invasiv und kann auch beliebig oft wiederholt werden. Atemgasproben können in Echtzeit ausgewertet werden und ermöglichen daher auch eine kontinuierliche Beobachtung der Veränderung von Körpersubstanzen zum Beispiel am Ergometer, im Schlaflabor oder in der Intensivmedizin.

Konnten früher nur Stoffe in hohen Konzentrationen wie z. B. [[Kohlenstoffdioxid]] und [[Ethanol|Alkohol]] identifiziert werden, ist es durch die Fortschritte der letzten Jahre in der Analysetechnik ([[Gaschromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung|GC-MS]], [[Protonen-Transfer-Reaktions-Massenspektrometrie|PTR-MS]], [[Selected Ion Flow Tube Massenspektrometrie|SIFT-MS]], [[Ionen-Mobilitäts-Spektrometer|IMS]], [[Elektronische Nase|chemische Sensoren]]) möglich, ein einzelnes [[Molekül]] in einer Billion Moleküle ([[Parts per million|ppt]]) zu entdecken.

== Geschichte ==
Die moderne Ära der Atemgasanalyse wurde vom [[Nobelpreis]]träger [[Linus Pauling]] eingeleitet, der nachwies, dass die menschliche Atemluft über 200 [[flüchtige organische Verbindungen]] (volatile organic compounds, VOCs) in picomolarer Konzentration enthält.<ref>{{Literatur |Autor=Linus Pauling, Arthur B. Robinson, Roy Teranish, Paul Cary |Titel=Quantitative Analysis of Urine Vapor and Breath by Gas-Liquid Partition Chromatography |Sammelwerk=Proc Natl Acad Sci U S A |Band=68 |Nummer=10 |Datum=1971 |Seiten=2374–2376 |DOI=10.1073/pnas.68.10.2374}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Anil S. Modak |Titel=Single time point diagnostic breath tests: a review |Sammelwerk=Journal of Breath Research |Band=4 |Nummer=1 |Datum=2010 |Seiten=017002 |DOI=10.1088/1752-7155/4/1/017002}}</ref>

== Zusammenhang Atemgas-/Blutkonzentrationen ==
Ein einfaches Modell für den Zusammenhang zwischen Atemgas- und Blutkonzentrationen wurde von Farhi<ref>{{Literatur |Autor=Leon E. Farhi |Titel=Elimination of inert gas by the lung |Sammelwerk=Respiration Physiology |Band=3 |Nummer=1 |Datum=1967-07 |Seiten=1–11 |DOI=10.1016/0034-5687(67)90018-7}}</ref> angegeben:
: <math>
C_A = \frac{C_{\bar v}}{\lambda_\text{b:air} + \dot V_A/\dot Q_c}.
</math>
Hierbei ist <math> C_A </math> die alveolare Konzentration (dabei wird angenommen, dass sie mit der gemessenen übereinstimmt), <math> C_{\bar v} </math> die gemischt venöse Konzentration, und <math> \lambda_\text{b:air} </math> der Blut:Luft Partitionskoeffizient, und <math> \dot V_A/\dot Q_c </math> das Ventilations-Perfusions-Verhältnis (in Ruhe ca. 1).

Multipliziert man zum Beispiel nach dieser Gleichung die durchschnittliche Acetonkonzentration von <math> 1\,\mathrm{\mu g / l} </math> in der end-tidalen Atemluft mit dem Partitionskoeffizienten <math> \lambda_\text{b:air} =340</math>, so erhält man um einen Faktor 3 abweichende Werte von den tatsächlich gemessenen arteriellen Blutwerten, die im Bereich von <math>\mathrm{ 1\,mg / l }</math> liegen. Für Isopren mit einem Partitionskoeffizienten <math> \lambda_\text{b:air} = 0{,}95</math> kann das Ventilations-Perfusions-Verhältnis in dieser Gleichung auch nicht mehr vernachlässigt werden.

Weiterentwicklungen dieses Modells sind daher ein aktuelles Forschungsgebiet.<ref>{{Literatur |Autor=Julian King, Helin Koc, [[Karl Unterkofler]], Pawel Mochalski, Alexander Kupferthaler, [[Gerald Teschl]], [[Susanne Teschl]], Hartmann Hinterhuber, [[Anton Amann (Chemiker)|Anton Amann]] |Titel=Physiological modeling of isoprene dynamics in exhaled breath |Sammelwerk=Journal of Theoretical Biology |Band=267 |Nummer=4 |Datum=2010-11-21 |Seiten=626–637 |DOI=10.1016/j.jtbi.2010.09.028}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Julian King, Karl Unterkofler, Gerald Teschl, Susanne Teschl, Helin Koc, Hartmann Hinterhuber, Anton Amann |Titel=A mathematical model for breath gas analysis of volatile organic compounds with special emphasis on acetone |Sammelwerk=Journal of Mathematical Biology |Band=63 |Datum=2011 |Seiten=959–999 |DOI=10.1007/s00285-010-0398-9}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[Wasserstoffatemtest]]

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
* [https://www.uibk.ac.at/en/breath-research/ ''Atemgasanalyse'' am Institut für Atemgasanalytik der UNI Innsbruck]
* [http://www.gesundheit.de/medizin/untersuchungen/hno-und-atmung/atemgasanalyse-ueber-die-atemluft-lassen-sich-krankheiten-diagnostizieren ''Atemgasanalyse: Über die Atemluft lassen sich Krankheiten diagnostizieren'' auf gesundheit.de]
* [http://www.clinicum.at/dynasite.cfm?dsmid=62972&dspaid=476596 ''Atemgasanalyse: Atem statt Blut'' auf CliniCum.at]
* [http://www.breath-analysis.net/ ''Breath-Analysis Data Mining Project'']

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[[Kategorie:Diagnostisches Verfahren]]
[[Kategorie:Analytische Chemie]]
[[Kategorie:Theoretische Biologie]]

Atemgasanalyse - Versionsgeschichte

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