De elektronische neus komt eraan. Dit apparaat kan binnen een minuut aan je adem ‘ruiken’ of je mogelijk corona hebt. Al in december moeten de eerste neuzen in teststraten worden ingezet. Hoe werkt zo’n eNose precies? En is die strakke planning haalbaar?

Wat is een elektronische neus?

Een elektronische neus is een apparaat dat de lucht analyseert die je uitademt. Op basis daarvan kan hij bepaalde ziektes herkennen. Er zijn al jarenlang elektronische neuzen in ontwikkeling die bijvoorbeeld bepaalde vormen van kanker kunnen opsporen.

Dit jaar bleek dat je de elektronische neus ook kunt inzetten om mensen te testen op corona. Zo is er de SpiroNose van het Leidse bedrijf Breathomix. Als je daarin ademt, kan het apparaat binnen een minuut zien of je mogelijk besmet bent met het coronavirus.

De stille kinderen van de Concorde
LEES OOK
De stille kinderen van de Concorde

Hoe doet die eNose dat?

Om iets te ruiken, gebruik je je neus en je hersenen. De elektronische neus werkt eigenlijk hetzelfde: hij bevat sensoren die rondzwevende stofjes meten (zoals je neus) en kunstmatige intelligentie die patronen in dit mengsel van stofjes herkent (zoals je hersenen).

Neem bijvoorbeeld koffie: daaruit komt een bonte mix van allerlei stofjes vrij. Je neus neemt die stofjes op. Je brein herkent vervolgens geen enkele van die individuele stofjes, maar wel het algemene patroon. En daardoor weet je dat er een kop koffie op je staat te wachten.

Je neus en je hersenen herkennen samen het patroon van stofjes die uit koffie tevoorschijn komen.

Je adem heeft natuurlijk ook een bepaalde geur. En wanneer je corona hebt, is die geur net even anders dan normaal. Het virus voert dan bepaalde acties uit in je lichaam die je ademgeur veranderen.

Die verandering is niet merkbaar voor jou of je partner. Als je koffie hebt gedronken, ruikt je adem nog gewoon naar koffie. Maar de elektronische neus is specifiek getraind op de ‘coronageur’. Het apparaat is gevoed met een heleboel ‘ademprofielen’ van mensen met en zonder corona. En dankzij zelflerende algoritmes is de eNose steeds beter geworden in het herkennen van het coronapatroon.

Hoe goed werkt de neus inmiddels?

In een eerste onderzoek in teststraten kon de SpiroNose van driekwart van de mensen met zekerheid zeggen dat ze geen corona hadden. ‘Daar zaten geen valsnegatieven tussen (mensen die tóch corona bleken te hebben – red.). We stemmen de test zodanig af dat die veiliger dan veilig is, zodat er echt niemand doorheen glipt’, zegt technisch-medicus Rianne de Vries, Chief Operating Officer van Breathomix.

Vanwege die veilige afstemming kan de neus voorlopig geen positieve besmettingen detecteren. De mensen die de neus niet vrijpleit, moeten daarom alsnog een PCR-test ondergaan. Maar ook met die beperking heeft de SpiroNose enorm veel potentieel. Wellicht hoeft driekwart van de teststraatbezoekers straks geen PCR-test meer te ondergaan. Dat zou de druk op de teststraten enorm verminderen. Bovendien is de elektronische neus in de toekomst te gebruiken om mensen te testen bij binnenkomst in een theater, stadion of festival. Dan zijn grootschalige evenementen weer mogelijk.

En dankzij de zelflerende algoritmes zullen de prestaties van de eNose alleen maar beter worden. ‘Als de neus slim genoeg is, kan hij niet alleen negatieve, maar ook positieve mensen aanwijzen’, zegt Nicole Bouvy, chirurg en eNose-deskundige aan het Maastricht UMC+. ‘Hij kan op termijn zelfs beter worden dan de PCR-test.’

Klinkt goed! Waarom gebruiken we de eNose nog niet?

Nou, er zitten nog wel wat addertjes onder het gras. Ten eerste zijn er asymptomatische besmettingen. De meeste mensen die naar de teststraat gaan, hebben last van duidelijke coronasymptomen zoals hoesten of koorts. Er zijn echter ook veel mensen die besmet zijn, maar geen symptomen vertonen. En die mensen moet het apparaat niet vrijpleiten.

Hebben besmette mensen zonder symptomen ook een afwijkende ademgeur? ‘Voor zover we op basis van de huidige studie kunnen zien wel’, zegt De Vries. ‘Een klein deel van de mensen die naar de teststraat gaan, heeft geen symptomen. Die komen daar bijvoorbeeld op basis van bron- en contactonderzoek. De uitgevoerde studie bevat nu echter nog te weinig mensen zonder klachten om daar echt zeker van te zijn.’

Een ander punt is dat de eerste test van de SpiroNose plaatsvond in de zomer, toen er relatief weinig besmettingen waren. Momenteel zijn er veel meer mensen besmet. Bovendien circuleren er nu veel andere virussen, waaronder het griepvirus. Kan de elektronische neus deze virussen voldoende onderscheiden van het coronavirus of wijst hij straks iedereen aan als mogelijk besmet? ‘We testen de neus nu onder de huidige omstandigheden’, zegt De Vries. ‘We gaan de komende weken zien of de resultaten ook standhouden in deze setting.’

Wanneer kunnen we de neus dan wel gebruiken?

De resultaten van het eerste onderzoek met de SpiroNose zijn inmiddels ingediend bij een wetenschappelijk tijdschrift. Mogelijk worden daar de resultaten van het huidige onderzoek nog aan toegevoegd, anders verschijnen die in een apart artikel. Als die gegevens bevestigen dat de neus goed werkt, kan de stap naar de praktijk worden gezet.

Het ministerie van Volksgezondheid heeft in elk geval al enkele honderden apparaten besteld. De bedoeling is dat die begin december in de XL teststraten voor het eerst worden gebruikt. ‘De opschaling verloopt volgens plan’, zegt De Vries. ‘We anticiperen erop dat we dan de eerste apparaten kunnen gaan inzetten. Wel moet er tijdens implementatie continu kritisch gekeken blijven worden of de neus het goed blijft doen.’

Daarom zal de SpiroNose voorlopig gebruikt worden in combinatie met de PCR-test– voor een deel ook bij mensen die de neus als negatief bestempelt. ‘Zo kunnen we hem blijven controleren en optimaliseren’, zegt De Vries. Toepassing bij de deur van een stadion of kroeg is dus nog ver weg.

Welke neus is de beste keus?

Vooral de SpiroNose van Breathomix is groot in het nieuws gekomen. Maar er zijn ook andere elektronische neuzen. Zo ontwikkelde The eNose Company in Zutphen de Aeonose. Ook die neus behaalde bij een eerste onderzoek een hoge nauwkeurigheid. De publicatie van die resultaten is inmiddels geaccepteerd door een wetenschappelijke tijdschrift.

De achterliggende techniek is hetzelfde als bij de SpiroNose: de neus herkent het coronapatroon in je ademgeur. Wel zijn er in de praktijk wat verschillen. Zo duurt de test met de Aeonose een stuk langer. Je moet vijf minuten in het apparaat blazen, waar dat bij de SpiroNose slechts een halve minuut is. En daarna duurt de analyse bij de Aeonose zo’n elf minuten, tegenover enkele seconden bij de SpiroNose.

Dossier coronavirus
Lees alles over het coronavirus en covid-19 in ons dossier.

Bouvy werkte mee aan het onderzoek met de Aeonose. Eventuele verschillen in de resultaten van de twee elektrische neuzen komen volgens haar voor een belangrijk deel voort uit het moment van testen. ‘De Aeonose is getest in het voorjaar. Toen waren 60 van de 250 gebruikers positief. Het is dan een stuk moeilijker alle negatieven eruit te halen dan wanneer je test in een periode waarin de meeste mensen negatief zijn’, zegt ze. ‘Daarna zijn we gestopt met de test, omdat een lage besmettingsgraad slecht is voor de training van het apparaat.’

Verder had het onderzoek met de Aeonose een extra controlemechanisme. De standaardcontrole, een PCR-test, is namelijk niet feilloos. ‘Als die test negatief uitvalt, hoeft de persoon niet negatief te zijn. Er kan sprake zijn geweest van een samplingprobleem: het wattenstaafje kan bijvoorbeeld niet diep genoeg de neus of keel in zijn gegaan’, zegt Bouvy. Als je zo iemand als negatief betitelt, geef je het zelflerende algoritme dus verkeerde informatie, zodat de prestaties achteruitgaan. ‘Wij hebben daarom ook een antilichamentest uitgevoerd bij de proefpersonen, zodat we zeker wisten dat negatief geteste mensen echt negatief waren’, zegt Bouvy.

De afgelopen weken was de Aeonose veel minder in het nieuws dan de SpiroNose. ‘Wij zijn bewust niet met de eerste resultaten naar de pers gegaan, omdat we die resultaten nog moesten valideren. Dat duurt een paar weken’, zegt Bouvy. ‘Ik ben ervan overtuigd dat de neus corona kan ruiken. Maar we moeten dat zo netjes mogelijk controleren, dus zonder verstorende factoren zoals de valsnegatieven in de PCR-test.’

Bovendien zijn er nog wel wat hordes voordat de Aeonose in de teststraten kan worden ingezet. Bouvy: ‘Je moet de neuzen telkens na gebruik goed schoonblazen, zodat ze even goed blijven functioneren. En je moet er rekening mee houden dat de sensoren op tilt slaan als ze in aanraking komen met alcohol. Het kost tijd om dat soort dingen in te regelen.’

Dit alles klinkt alsof de Aeonose in de race naar de praktijk iets achter ligt op de SpiroNose. Maar volgens Bouvy is er geen sprake van een concurrentiestrijd. ‘Als je 100.000 mensen per dag wilt testen, dan heb je een heleboel neuzen nodig. Iedereen zit er nu op te azen, ook in het buitenland. Hoe meer neuzen, hoe beter.’ De neuzen staan dus wel dezelfde kant op.

Zijn er nog andere supersneltests op komst?

In de XL teststraten komen nog een paar nieuwe tests, maar die zijn allemaal niet zo snel als de SpiroNose. De Amerikaanse ‘zwangerschapstests’, die met een wattenstaafje de aanwezigheid van antilichamen opsporen, duren bijvoorbeeld een kwartier. De LAMP-test van TNO, eveneens met een wattenstaafje, duurt zo’n drie kwartier. Afgezien van de tijdsduur is het probleem van beide tests dat er meer medisch geschoold personeel bij nodig is dan bij de elektrische neuzen. Voor de antilichamentest moet je bovendien al minstens vijf dagen van tevoren besmet zijn geraakt.

Daarnaast wordt momenteel gewerkt aan de ontwikkeling van een ‘elektronisch oor’, dat een besmetting kan herkennen aan het geluid van de hoest. Ook wordt er gekeken naar het plaatsen van een apparaatje in de neus dat een besmetting kan opmerken. Beide onderzoeken zijn echter nog in een pril stadium. Voorlopig heeft de elektronische neus als supersneltest verreweg de beste papieren.

Hoe lang zullen we de elektronische neus nodig hebben?

In ieder geval tot een groot deel van de bevolking is gevaccineerd. En wellicht ook daarna nog, waarschuwt Bouvy. ‘Ik zou niet te veel hopen op een vaccin. Het coronavirus is een RNA-virus, en dat verandert snel. Je zou dan elke paar maanden opnieuw moeten vaccineren’, zegt ze. ‘Ik denk dat we nog wel een paar jaar moeten wachten tot het virus uit zichzelf voldoende is verdwenen. We moeten dus nog heel lang blijven focussen op het testen.’

coronaspecial
Hoe gaat corona onze maatschappij blijvend veranderen? In de digitale coronaspecial van New Scientist geven verschillende experts hun visie. Deze special is te koop in onze webshop.