UltraLas

In Deutschland kommt es jährlich zu rund 43.000 onkologischen Neuerkrankungen im zentralen Nervensystem (ZNS), wobei diese Zahl aufgrund der demographischen Bevölkerungsentwicklung zukünftig weiter steigen wird. Die mikrochirurgische Resektion mittels Ultraschall-Dissektoren und Laserinstrumenten stellt die Standardbehandlung für den Großteil der Tumore im ZNS dar. Die Überlebensrate hängt dabei u.a. vom Resektionsausmaß ab. Bis heute sind die Tumorränder zum gesunden Gewebe intraoperativ jedoch nur schwer oder mit hohem technologischem Aufwand erkennbar. Es besteht die Gefahr, dass einerseits gesundes Gewebe entfernt wird oder andererseits Tumorgewebe im Patient verbleibt. Problematisch sind zudem stark schwankende Dissektionsrate und die mangelhafte Erkennbarkeit von unterliegenden Gefäßverläufen. Folge sind eine für den Chirurgen schwierige Wahl der Geräteparameter und intraoperative Blutungen, die derzeit meist mit stromdurchflossenen bipolaren Pinzetten koaguliert werden. Nachteile dieser kontaktbasierten Blutstillung sind u.a. Probleme durch Gewebeanhaftungen an den Elektroden sowie eine induzierte weiter erschwerte morphologische und haptische Unterscheidbarkeit des tumorösen Gewebes. Das Projektziel einer Optimierung des Resektionsverfahrens durch unterstützende Resektionsranderkennung und gezielter steuerbare Dissektion bzw. Koagulation wird zu einer deutlich verbesserten Tumorresektion in der klinischen Praxis führen.

Kernpunkt des Projektes ist die Evaluierung verschiedener Ansätze zur intraoperativen in-vivo-Erfassung von Tumorgrenzen, Gefäßarchitektur sowie Tumorelastizität. Tumorgewebe unterscheidet sich in Bezug auf seine mechanischen Eigenschaften und seine Gewebemorphologie von gesundem Gewebe. Hier setzt das Projekt an und wird innovative photonische Methoden wie optische Kohärenztomographie (OCT), photoakustische Tomographie (PAT) oder optische Kohärenzelastographie (OCE) für die Gewebedifferenzierung in der klinischen Praxis evaluieren. Teilziele sind neuartige Systemlösungen aus optischen Messverfahren mit Laserinstrumenten bzw. mit Ultraschallinstrumenten. Eine solche Kombination unterschiedlicher Technologien vereint eine intraoperative, vergleichsweise kostengünstige optomechanische Gewebeanalyse unter hoher lokaler Auflösung und Visualisierung der tiefliegenden Gefäßarchitektur mit einem verbesserten Laserinstrument bzw. Ultraschallinstrument. Die enge Zusammenarbeit zwischen Forschungsinstituten, Medizintechnikunternehmen und neurochirurgischen Kliniken stellt sicher, dass die neuen Systeme von Anfang an für den klinischen Einsatz konzipiert werden. Dies ermöglicht in der Folge eine zeitnahe Überführung der Ergebnisse in marktreife Produkte durch die Projektpartner.