E-nose helpt bij opsporing uitzaaiing darmkanker en inschatten overlevingskansen bij ondervoede kinderen

Interessante nieuwe toepassingen van de elektronische neus e-nose zijn ontdekt. Onderzoek van kinderartsen Wieger Voskuijl en Tim de Meij van het Emma Kinderziekenhuis van Amsterdam UMC wijst uit dat de e-nose de kans op overleden bij ernstig ondervoede kinderen vrij nauwkeurig kan voorspellen. Uit onderzoek van het Isala ziekenhuis blijkt daarnaast dat de e-nose een bijdrage kan leveren aan het bevolkingsonderzoek darmkanker en uitzaaiing kan ruiken in de adem van een patiënt.

Een e-nose is een apparaat dat in feite het reukorgaan nabootst en zo verschillende ziektes kan opsporen. De e-nose wordt al langer ingezet in andere sectoren, onder meer voor het opsporen van explosieven en lekkages in bijvoorbeeld de ruimtevaart. In de zorg kent de e-nose echter nog weinig klinische toepassingen.

Verschillende bedrijven werken aan een elektronische neus voor medische toepassingen, waaronder Breathomix en The e-nose Company. Deze elektronische neuzen analyseren uitgeademde lucht en detecteren hierin verschillende ziekten. Zo bleek eerder al dat een e-nose kan helpen slokdarmkanker en Barrett slokdarm op te sporen.

Kans op overlijden bij ondervoeding

Ook naar andere toepassingen wordt onderzoek gedaan. Een voorbeeld hiervan is onderzoek van kinderartsen Wieger Voskuijl en Tim de Meij van het Emma Kinderziekenhuis van Amsterdam UMC. Hieruit blijkt dat de e-nose de kans op overlijden bij ernstig ondervoede kinderen met een relatief grote nauwkeurigheid kan voorspellen. Dit kan volgens de artsen in de toekomst voor betere overlevingskansen zorgen voor deze groep patiënten.

Kinderarts Tim de Meij: “Voor mijn promotieonderzoek in 2017 hebben we de eNose omgebouwd, zodat die kon worden gebruikt om aan ontlasting te ruiken. Deze eNose bleek ziekten op te kunnen sporen waarbij de samenstelling van het microbioom verstoord is, zoals ontstekingsziekten van de darm en bloedvergiftiging bij couveusekinderen. Het microbioom is ieders unieke bacteriehuishouding waar je met onderzoek en analyse veel informatie uit kunt halen.”

Snel, weinig belastend en relatief goedkoop

Sindsdien voert De Meij intensief onderzoek uit met deze e-nose naar de opsporing van infectie- en darmziekten bij kinderen. Eerder was Voskuijl in Malawi betrokken bij een langlopend onderzoek naar ondervoeding bij kinderen. De Meij en Voskuijl besloten hun onderzoeksvelden samen te brengen. Zo kan de e-nose interessante kansen bieden voor de zorgverlening aan deze doelgroep. Zo werkt de sensortechnologie snel, is deze relatief weinig belastend voor de patiënt en is de methode relatief goedkoop.

Als onderdeel van een grotere studie, die onder meer via de Bill & Melinda Gates Foundation is gefinancierd, is de ontlasting van 57 kinderen uit Malawi en Kenia onderzocht door het Amsterdam UMC. Voskuijl: “De resultaten bevestigden ons idee. De geur van ontlasting van kinderen met een slechte prognose – en daardoor een hoge kans op sterfte – wordt vroegtijdig opgepikt door de eNose, zonder allerlei ingewikkelde en tijdrovende microbioom-analyses.”

Van de 57 ondervoede kinderen die zijn opgenomen in ziekenhuizen in Malawi en Kenia stierven er 19. De andere 38 kinderen konden na verloop van tijd weer naar huis. Aan de hand van metingen van geurprofielen met de e-nose kon vrij nauwkeurig worden gemeten wie binnen enkele dagen na opname zou overlijden en welke kinderen het juist zou overleven. De Meij: “Dat heeft vermoedelijk te maken met een ander microbioom en een andere stofwisseling.”

De Meij benadrukt de grote waarde van de e-nose bij de zorg van ondervoede kinderen in ontwikkelingslanden. Voskuijl vult aan: “Je kunt denken aan een veel gerichtere behandeling voor kinderen met een slechte prognose, maar ook aan een minder intensieve en kortere behandeling voor ondervoede kinderen met een lager risico. De bevindingen leiden wellicht ook tot informatie over de onderliggende oorzaken van overlijden van deze kinderen.

Uitzaaiing van darmkanker opsporen

Een andere mogelijke toepassing waar recentelijk onderzoek naar is gedaan is het gebruik van de e-nose voor het opsporen van uitzaaiingen na een darmoperatie. De resultaten van een pilot die vorig jaar is uitgevoerd is veel belovend, meldt het ziekenhuis. Het kondigt daarom nu een groter onderzoek aan.

“Wanneer je een tumor in je lichaam hebt, verandert je stofwisseling”, legt verpleegkundig specialist Ivonne Schoenaker MDL oncologie uit. “Die verandering kun je meten in de lucht die je uitademt. Wij noemen dit vluchtige organische stoffen (VOC’s). Eigenlijk het eindproduct van de stofwisseling. Patiënten moeten vijf minuten in de eNose ademen. De sensoren in de eNose reageren op de adem van de patiënt en zo krijg je een breathprint. Oftewel een afdruk van je adem. Wij hebben een pilot gedaan bij 62 patiënten. Wij wisten wie wel (26 personen) of geen (36 personen) uitzaaiingen had. Die informatie gaven wij ook aan de eNose. In de uitkomsten, oftewel de breathprints, zagen wij inderdaad verschillen tussen patiënten die wel en geen uitzaaiingen hadden. Daarom gaan wij verder met een groter onderzoek. Dat kan dankzij een subsidie van het I&W (Innovatie en Wetenschap) fonds van Isala.”

Samenwerking met andere centra

Aan de tweede fase van het onderzoeken moeten in totaal 733 patiënten deelnemen. Het Isala ziekenhuis zoekt hierbij de samenwerking met andere centra. “Wij willen daarom graag samenwerken met andere centra, zodat wij sneller de benodigde data bij elkaar hebben. De eNose werkt op basis van een algoritme en dat algoritme moeten wij zo perfect mogelijk maken. Dat doe je door zo veel mogelijk gegevens van patiënten in het apparaat te stoppen. Je vertelt het apparaat of de adem komt van een patiënt met uitzaaiingen of zonder uitzaaiingen. Zo leert het apparaat steeds beter alle verschillende plaatjes van adem herkennen. Vergelijk het maar met een computer die je plaatjes van een hond wilt laten herkennen. Een herder of labrador gaat meteen goed, maar de computer moet uiteindelijk ook afbeeldingen van een poedel of pekineesje kunnen herkennen als hondenplaatjes. Uiteindelijk hebben wij een stabiele formule en dan volgt de laatste fase van het onderzoek.”

De laatste fase is de validatie van de methode. Schoenaker: “Dan vertellen wij de eNose niet meer of iemand wel of niet uitzaaiingen heeft. Natuurlijk controleren wij of de eNOse de juiste diagnose geeft. Dat doen wij met de reguliere onderzoeken zoals scans en bloedonderzoek. Als de eNose straks het perfecte algoritme heeft en sensitief genoeg is, hopen wij dat de eNose minsten net zo goed of zelf beter kan vertellen of een patiënt uitzaaiingen heeft dan dat de normale onderzoeken nu doen. Daar zitten nu best vaak vals-positieve uitslagen tussen. Bovendien is het onderzoek vervelender en patiënten moeten vaak lang wachten op een uitslag en dat geeft veel stress. Ik denk zelfs dat uiteindelijk dit apparaat op het bureau van een huisarts komt te staan. Een goed algoritme, voor deze onderzoeken of andere, zijn heel waardevol.”

Auteur: Wouter Hoeffnagel