Nový projekt si klade za cíl vyvinout kvantové senzory pro zlepšení chirurgie mozkových nádorů

Nový projekt si klade za cíl vyvinout kvantové senzory pro zlepšení chirurgie mozkových nádorů

Odstranění mozkového nádoru představuje pro chirurgy zvláštní výzvy: Musí odstranit nádor, aniž by poškodili zdravou mozkovou tkáň. Mimo jiné je důležité hlídat motorickou kůru, která je zodpovědná za pohyb. Pokud je například přerušena nervová dráha, která odtud vede do paže, pacient již po operaci nebude moci touto paží hýbat. Odpovídající diagnostika již pomáhá identifikovat a chránit takové nervové dráhy a oblasti mozku.

DiaQNOS: vlajkový projekt v oblasti kvantového snímání

V budoucnu se očekává, že technologie kvantových senzorů dále zlepší přidělování funkcí konkrétním oblastem mozku – prostřednictvím nových diagnostických zařízení, která mimo jiné zdokonalují neuronavigaci. Na tom v novém projektu DiaQNOS pracuje konsorcium Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) a Helmholtz Institute Mainz (HIM) společně s různými partnery z výzkumu, medicíny a průmyslu. Pětiletý projekt, který odstartoval v říjnu 2022, financuje Spolkové ministerstvo školství a výzkumu (BMBF) celkovou částkou téměř 11 milionů eur. Univerzita v Mohuči jako projektový manažer obdrží 1,5 milionu eur.

Základ projektu DiaQNOS položil společný projekt BrainQSens, ve kterém byla zastoupena i JGU. Konsorcium BrainQSens vyvinulo vysoce citlivé magnetické senzory, které umožňují lepší lékařskou diagnostiku.

„V tomto předváděcím projektu kvantových senzorů jsme již dokázali vylepšit technologii senzorů magnetického pole do takové míry, že v principu dokáže detekovat magnetická pole mozku,“ vysvětluje Dr. Arne Wickenbrock z JGU a HIM, který společný projekt koordinuje. "Nyní jde o to udělat další kroky směrem k lékařským aplikacím a učinit kvantové senzory použitelnými pro společnost." Konsorcium DiaQNOS zohledňuje toto aplikační zaměření tím, že zahrnuje neurochirurgy z Fakultní nemocnice Freiburg, tedy budoucí uživatele technologie, a výrobce zdravotnických prostředků inomed Medizintechnik GmbH. Kromě toho Sacher Lasertechnik GmbH a TTI GmbH jako společnosti se zkušenostmi s komercializací nového vývoje přispívají svým know-how.

Zařízení vhodné pro použití v chirurgii bude vyvíjeno po dobu tří let, po kterých budou následovat dva roky lékařského výzkumu. Mimo jiné jsou vzorky mozkové tkáně z tkáňové banky ve Freiburgu poprvé zkoumány na jejich magnetické vlastnosti, zejména s ohledem na nové možnosti diagnostiky mozkových nádorů.

Mainz odborné znalosti v konstrukci kvantového senzoru

Vědci z University of Mainz a HIM se věnují mimo jiné konstrukci kvantového senzoru. Výzkumná skupina profesora Dmitrije Budkera v průběhu let posílila magnetografii jako klíčovou kompetenci v Mohuči a on sám přispěje svými odbornými znalostmi k projektu.

Tyto kvantové senzory jsou založeny na volných místech dusíku v diamantu, to znamená na senzorech magnetického pole v nanoměřítku zachycených v diamantu. Velké množství těchto senzorů magnetického pole může být přítomno v tenké diamantové vrstvě. To nám umožňuje vytvořit magnetický obraz předmětu, který senzor vidí.“

Dr. Arne Wickenbrock z JGU a HIM

Nervová komunikace v lidském těle funguje prostřednictvím elektrických nábojů, které se řítí nervovými drahami. Každý pohybující se náboj vytváří magnetické pole, takže v lidském těle, včetně mozku, existuje mnoho magnetických polí. Senzor je má detekovat a analyzovat, a tak říci chirurgovi více o funkci příslušných oblastí mozku. Lékaři tak mohou přesněji a šetrněji naplánovat průběh řezu.

Zdroj:

Univerzita Mainz

.