Die Inhalationstherapie ist essenziell für die Behandlung von Lungenerkrankungen – doch die präzise und gezielte Wirkstoffabgabe in der Lunge bleibt eine Herausforderung. Mit LungVis 1.0, einer neuen KI-basierten Bildgebungsplattform, lassen sich Medikamentenverteilung und zelluläre Mechanismen erstmals präzise analysieren. Entwickelt wurde das Tool von Dr. Lin Yang und Dr. Otmar Schmid vom Institut für Lungengesundheit und Immunität (LHI) des Helmholtz Zentrums München, in Kooperation mit Helmholtz Imaging. Die Deutsche Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin (DGP) zeichnete die Arbeit mit dem Forschungspreis 2025 aus, dotiert mit 10.000 Euro.
LungVis kombiniert KI mit fluoreszierenden Partikeln und moderner Bildgebung, um die Verteilung von inhalierten Medikamenten und Zelltypen in Mäuselungen sichtbar zu machen. Mit dieser Technologie kann man genau erkennen, wie viel Wirkstoff in welche Lungenregion gelangt. Die Verteilung des Medikaments in der Lunge verändert sich je nachdem, wie man einatmet. Um noch zielgerichtetere Inhalationstherapien zu entwickeln, die je nach Krankheitsbild optimiert werden können, ist es entscheidend, diesen Zusammenhang genau zu verstehen.
LungVis ermöglicht eine präzise Vermessung der Atemwege und liefert dadurch neue Erkenntnisse zur Mikroverteilung von Medikamenten in der Lunge. So konnte mit dieser Technologie gezeigt werden, dass sich therapeutische Aerosole nicht nur in den Bifurkationen der oberen Atemwege sehr lokalisiert ablagern, sondern auch in Teilen des tiefen alveolären Bereichs. Diese lokalen Medikamenten-Hotspots lösen sich dann zum größten Teil binnen weniger Stunden auf. Dabei spielen die mukoziliäre Clearance oder die Umverteilung durch Makrophagen eine große Rolle. Ein genaueres Verständnis dieser Vorgänge könnte Inhalationstherapien weiter verbessern. Der Datensatz und das KI-Modell sind offen zugänglich und stoßen auf großes Interesse in der Forschungsgemeinschaft. Zukünftige Versionen sollen das gesamte Lungennetzwerk inklusive Blut- und Lymphgefäßen abbilden und die Wirkung von Medikamenten noch ganzheitlicher analysieren. In der Zukunft soll ein umfassendes LungVis-Ökosystem entstehen, das die Pathologie und Histologie der Lunge vollständig erfassen kann und somit ein bedeutender Schritt für die personalisierte Therapie von Lungenerkrankungen wäre. Die vielversprechenden Ergebnisse aus Mausmodellen, können zumindest teilweise auf den Menschen übertragen werden. An einer Anpassung dieser Technologie für den Menschen wird derzeit gearbeitet.