Nyt projekt har til formål at udvikle kvantesensorer til at forbedre hjernetumorkirurgi

Nyt projekt har til formål at udvikle kvantesensorer til at forbedre hjernetumorkirurgi

Fjernelse af en hjernetumor giver kirurger særlige udfordringer: De skal fjerne tumoren uden at beskadige sundt hjernevæv. Det er blandt andet vigtigt at holde øje med den motoriske cortex, som er ansvarlig for bevægelsen. Hvis for eksempel en nervebane, der fører derfra til armen, bliver overskåret, vil patienten ikke længere kunne bevæge denne arm efter operationen. Passende diagnostik hjælper allerede med at identificere og beskytte sådanne nervebaner og hjerneområder.

DiaQNOS: flagskibsprojekt inden for kvantesansning

I fremtiden forventes kvantesensorteknologien yderligere at forbedre allokeringen af ​​funktioner til specifikke områder af hjernen – via nye diagnostiske enheder, der blandt andet forfiner neuronavigation. Et konsortium af Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) og Helmholtz Institute Mainz (HIM) arbejder på dette i det nye DiaQNOS-projekt sammen med forskellige partnere fra forskning, medicin og industri. Det femårige projekt, der startede i oktober 2022, er finansieret af Forbundsministeriet for Uddannelse og Forskning (BMBF) med i alt næsten 11 millioner euro. Universitetet i Mainz vil som projektleder modtage 1,5 millioner euro.

Grundlaget for DiaQNOS-projektet blev lagt af BrainQSens fællesprojekt, hvor JGU også var repræsenteret. BrainQSens-konsortiet har udviklet meget følsomme magnetiske sensorer, der muliggør forbedret medicinsk diagnostik.

"I dette kvantesensor-showcase-projekt har vi allerede været i stand til at forbedre magnetfeltsensorteknologien i en sådan grad, at den i princippet kan detektere hjernens magnetfelter," forklarer Dr. Arne Wickenbrock fra JGU og HIM, som koordinerer det fælles projekt. "Nu handler det om at tage de næste skridt mod medicinsk anvendelse og gøre kvantesensorer brugbare for samfundet." DiaQNOS-konsortiet tager højde for dette applikationsfokus ved at inkludere neurokirurger fra Freiburg Universitetshospital, det vil sige de fremtidige brugere af teknologien, og producenten af ​​medicinsk udstyr inomed Medizintechnik GmbH. Derudover bidrager Sacher Lasertechnik GmbH og TTI GmbH, som virksomheder med erfaring i kommercialisering af nye udviklinger, med deres knowhow.

Et apparat, der er egnet til brug i kirurgi, vil blive udviklet over en periode på tre år, efterfulgt af to års medicinsk forskning. Blandt andet undersøges hjernevævsprøver fra en vævsbank i Freiburg for første gang for deres magnetiske egenskaber, især med hensyn til nye diagnostiske muligheder for hjernetumorer.

Mainz ekspertise i at bygge en kvantesensor

Forskerne fra University of Mainz og HIM helliger sig blandt andet konstruktionen af ​​kvantesensoren. Professor Dmitry Budkers forskergruppe har gennem årene styrket magnetografi som en kernekompetence i Mainz, og han vil selv bidrage med sin ekspertise til projektet.

Disse kvantesensorer er baseret på nitrogen ledige pladser i diamant, det vil sige nanoskala magnetfeltsensorer fanget i diamanten. Et stort antal af disse magnetfeltsensorer kan være til stede i et tyndt diamantlag. Dette giver os mulighed for at skabe et magnetisk billede af objektet, som sensoren ser."

Dr. Arne Wickenbrock fra JGU og HIM

Nervekommunikation i den menneskelige krop fungerer via elektriske ladninger, der suser gennem nervebanerne. Hver bevægende ladning skaber et magnetfelt, så der er adskillige magnetfelter i den menneskelige krop, også i hjernen. Sensoren er beregnet til at detektere og analysere disse og dermed fortælle kirurgen mere om funktionen af ​​de respektive områder af hjernen. Dette giver lægerne mulighed for at planlægge forløbet af snittet mere præcist og på en mere patientvenlig måde.

Kilde:

Mainz Universitet

.