Νέο έργο στοχεύει στην ανάπτυξη κβαντικών αισθητήρων για τη βελτίωση της χειρουργικής όγκων εγκεφάλου

Νέο έργο στοχεύει στην ανάπτυξη κβαντικών αισθητήρων για τη βελτίωση της χειρουργικής όγκων εγκεφάλου

Η αφαίρεση ενός όγκου στον εγκέφαλο δημιουργεί ειδικές προκλήσεις στους χειρουργούς: Πρέπει να αφαιρέσουν τον όγκο χωρίς να βλάψουν τον υγιή εγκεφαλικό ιστό. Μεταξύ άλλων, είναι σημαντικό να παρακολουθούμε τον κινητικό φλοιό, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την κίνηση. Για παράδειγμα, εάν αποκοπεί μια νευρική οδός που οδηγεί από εκεί στον βραχίονα, ο ασθενής δεν θα μπορεί πλέον να κινήσει αυτό το χέρι μετά την επέμβαση. Τα κατάλληλα διαγνωστικά ήδη βοηθούν στον εντοπισμό και την προστασία τέτοιων νευρικών οδών και περιοχών του εγκεφάλου.

DiaQNOS: κορυφαίο έργο στην κβαντική ανίχνευση

Στο μέλλον, η τεχνολογία κβαντικών αισθητήρων αναμένεται να βελτιώσει περαιτέρω την κατανομή των λειτουργιών σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου - μέσω νέων διαγνωστικών συσκευών που, μεταξύ άλλων, βελτιώνουν τη νευροπλοήγηση. Μια κοινοπραξία του Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) και του Helmholtz Institute Mainz (HIM) εργάζεται πάνω σε αυτό στο νέο έργο DiaQNOS μαζί με διάφορους εταίρους από την έρευνα, την ιατρική και τη βιομηχανία. Το πενταετές έργο, το οποίο ξεκίνησε τον Οκτώβριο του 2022, χρηματοδοτείται από το Ομοσπονδιακό Υπουργείο Παιδείας και Έρευνας (BMBF) με συνολικά σχεδόν 11 εκατομμύρια ευρώ. Το Πανεπιστήμιο του Μάιντς, ως υπεύθυνος έργου, θα λάβει 1,5 εκατ. ευρώ.

Η βάση για το έργο DiaQNOS τέθηκε από το κοινό έργο BrainQSens, στο οποίο εκπροσωπήθηκε και η JGU. Η κοινοπραξία BrainQSens έχει αναπτύξει εξαιρετικά ευαίσθητους μαγνητικούς αισθητήρες που επιτρέπουν βελτιωμένα ιατρικά διαγνωστικά.

«Σε αυτό το έργο παρουσίασης κβαντικών αισθητήρων, μπορέσαμε ήδη να βελτιώσουμε την τεχνολογία αισθητήρων μαγνητικού πεδίου σε τέτοιο βαθμό που μπορεί, κατ' αρχήν, να ανιχνεύσει τα μαγνητικά πεδία του εγκεφάλου», εξηγεί ο Δρ Arne Wickenbrock από το JGU και το HIM, που συντονίζει το κοινό έργο. «Τώρα πρόκειται για τη λήψη των επόμενων βημάτων προς την ιατρική εφαρμογή και τη δυνατότητα χρήσης κβαντικών αισθητήρων για την κοινωνία». Η κοινοπραξία DiaQNOS λαμβάνει υπόψη αυτή την εστίαση της εφαρμογής, συμπεριλαμβάνοντας νευροχειρουργούς από το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο του Φράιμπουργκ, δηλαδή τους μελλοντικούς χρήστες της τεχνολογίας, και τον κατασκευαστή ιατρικών συσκευών inomed Medizintechnik GmbH. Επιπλέον, η Sacher Lasertechnik GmbH και η TTI GmbH, ως εταιρείες με εμπειρία στην εμπορευματοποίηση νέων εξελίξεων, συνεισφέρουν την τεχνογνωσία τους.

Μια συσκευή κατάλληλη για χρήση στη χειρουργική θα αναπτυχθεί σε μια περίοδο τριών ετών, ακολουθούμενη από δύο χρόνια ιατρικής έρευνας. Μεταξύ άλλων, δείγματα εγκεφαλικού ιστού από τράπεζα ιστών στο Φράιμπουργκ εξετάζονται για πρώτη φορά για τις μαγνητικές τους ιδιότητες, ιδιαίτερα όσον αφορά τις νέες διαγνωστικές δυνατότητες για όγκους εγκεφάλου.

Εξειδίκευση στο Mainz στην κατασκευή ενός κβαντικού αισθητήρα

Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Mainz και το HIM αφοσιώνονται, μεταξύ άλλων, στην κατασκευή του κβαντικού αισθητήρα. Η ερευνητική ομάδα του καθηγητή Dmitry Budker ενίσχυσε τη μαγνητογραφία ως βασική ικανότητα στο Mainz όλα αυτά τα χρόνια και ο ίδιος θα συνεισφέρει την τεχνογνωσία του στο έργο.

Αυτοί οι κβαντικοί αισθητήρες βασίζονται σε κενές θέσεις αζώτου στο διαμάντι, δηλαδή σε αισθητήρες μαγνητικού πεδίου νανοκλίμακας παγιδευμένους στο διαμάντι. Ένας μεγάλος αριθμός από αυτούς τους αισθητήρες μαγνητικού πεδίου μπορεί να υπάρχει σε ένα λεπτό στρώμα διαμαντιού. Αυτό μας επιτρέπει να δημιουργήσουμε μια μαγνητική εικόνα του αντικειμένου που βλέπει ο αισθητήρας».

Ο Δρ. Arne Wickenbrock από το JGU and HIM

Η επικοινωνία των νεύρων στο ανθρώπινο σώμα λειτουργεί μέσω ηλεκτρικών φορτίων που ορμούν μέσω των νευρικών οδών. Κάθε κινούμενο φορτίο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, επομένως υπάρχουν πολλά μαγνητικά πεδία στο ανθρώπινο σώμα, συμπεριλαμβανομένου του εγκεφάλου. Ο αισθητήρας προορίζεται να τα ανιχνεύει και να τα αναλύει και έτσι να λέει στον χειρουργό περισσότερα για τη λειτουργία των αντίστοιχων περιοχών του εγκεφάλου. Αυτό επιτρέπει στους γιατρούς να σχεδιάσουν την πορεία της τομής με μεγαλύτερη ακρίβεια και με πιο φιλικό προς τον ασθενή τρόπο.

Πηγή:

Πανεπιστήμιο του Μάιντς

.