Jaunā projekta mērķis ir izstrādāt kvantu sensorus, lai uzlabotu smadzeņu audzēju ķirurģiju

Jaunā projekta mērķis ir izstrādāt kvantu sensorus, lai uzlabotu smadzeņu audzēju ķirurģiju

Smadzeņu audzēja noņemšana ķirurgiem rada īpašas problēmas: viņiem ir jānoņem audzējs, nesabojājot veselīgus smadzeņu audus. Cita starpā ir svarīgi uzraudzīt motorisko garozu, kas ir atbildīga par kustību. Piemēram, ja nervu ceļš, kas ved no turienes uz roku, tiek pārrauts, pacients pēc operācijas vairs nevarēs šo roku kustināt. Atbilstoša diagnostika jau palīdz identificēt un aizsargāt šādus nervu ceļus un smadzeņu reģionus.

DiaQNOS: vadošais projekts kvantu uztverē

Paredzams, ka nākotnē kvantu sensoru tehnoloģija vēl vairāk uzlabos funkciju piešķiršanu noteiktām smadzeņu zonām - izmantojot jaunas diagnostikas ierīces, kas cita starpā uzlabo neironavigāciju. Maincas Johannesa Gūtenberga universitātes (JGU) un Maincas Helmholca institūta (HIM) konsorcijs strādā pie tā jaunajā DiaQNOS projektā kopā ar dažādiem partneriem no pētniecības, medicīnas un rūpniecības. Piecus gadus ilgo projektu, kas sākās 2022. gada oktobrī, finansē Federālā Izglītības un pētniecības ministrija (BMBF) ar kopējo summu gandrīz 11 miljoni eiro. Maincas Universitāte kā projekta vadītāja saņems 1,5 miljonus eiro.

DiaQNOS projekta pamatu lika kopprojekts BrainQSens, kurā bija pārstāvēts arī JGU. BrainQSens konsorcijs ir izstrādājis ļoti jutīgus magnētiskos sensorus, kas nodrošina uzlabotu medicīnisko diagnostiku.

"Šajā kvantu sensoru demonstrēšanas projektā mēs jau esam spējuši uzlabot magnētiskā lauka sensoru tehnoloģiju tādā mērā, ka tā principā var noteikt smadzeņu magnētiskos laukus," skaidro Dr. Arne Wickenbrock no JGU un HIM, kurš koordinē kopīgo projektu. "Tagad runa ir par nākamo soļu speršanu ceļā uz pielietojumu medicīnā un kvantu sensoru padarīšanu izmantojamus sabiedrībai." DiaQNOS konsorcijs ņem vērā šo lietojumprogrammu fokusu, iekļaujot Freiburgas Universitātes slimnīcas neiroķirurgus, t.i., nākotnes tehnoloģijas lietotājus, un medicīnas ierīču ražotāju inomed Medizintechnik GmbH. Turklāt Sacher Lasertechnik GmbH un TTI GmbH kā uzņēmumi ar pieredzi jaunu izstrāžu komercializācijā sniedz savu zinātību.

Ierīce, kas piemērota lietošanai ķirurģijā, tiks izstrādāta trīs gadu laikā, kam sekos divu gadu medicīniskā izpēte. Cita starpā smadzeņu audu paraugi no audu bankas Freiburgā pirmo reizi tiek pārbaudīti, lai noteiktu to magnētiskās īpašības, īpaši attiecībā uz jaunām smadzeņu audzēju diagnostikas iespējām.

Maincas zināšanas kvantu sensora izveidē

Maincas universitātes un HIM pētnieki, cita starpā, velta sevi kvantu sensora uzbūvei. Profesora Dmitrija Budkera pētniecības grupa gadu gaitā ir nostiprinājusi magnetogrāfiju kā galveno kompetences Maincā, un viņš pats sniegs savu pieredzi projektā.

Šo kvantu sensoru pamatā ir slāpekļa vakances dimantā, tas ir, nanomēroga magnētiskā lauka sensori, kas iesprostoti dimantā. Liels skaits šo magnētiskā lauka sensoru var atrasties plānā dimanta slānī. Tas ļauj mums izveidot magnētisku attēlu objektam, ko redz sensors.

Dr. Arne Wickenbrock no JGU un HIM

Nervu komunikācija cilvēka ķermenī darbojas, izmantojot elektriskos lādiņus, kas plūst caur nervu ceļiem. Katrs kustīgs lādiņš rada magnētisko lauku, tāpēc cilvēka ķermenī, arī smadzenēs, ir neskaitāmi magnētiskie lauki. Sensors ir paredzēts, lai tos atklātu un analizētu un tādējādi pastāstītu ķirurgam vairāk par attiecīgo smadzeņu zonu darbību. Tas ļauj ārstiem precīzāk un pacientam draudzīgāk plānot griezuma gaitu.

Avots:

Maincas universitāte

.