Nieuw project heeft tot doel kwantumsensoren te ontwikkelen om hersentumorchirurgie te verbeteren

Nieuw project heeft tot doel kwantumsensoren te ontwikkelen om hersentumorchirurgie te verbeteren

Het verwijderen van een hersentumor stelt chirurgen voor speciale uitdagingen: ze moeten de tumor verwijderen zonder gezond hersenweefsel te beschadigen. Het is onder andere belangrijk om de motorische cortex, die verantwoordelijk is voor beweging, in de gaten te houden. Als bijvoorbeeld een zenuwbaan die van daaruit naar de arm leidt, wordt doorgesneden, kan de patiënt deze arm na de operatie niet meer bewegen. Goede diagnostiek helpt al bij het identificeren en beschermen van dergelijke zenuwbanen en hersengebieden.

DiaQNOS: vlaggenschipproject op het gebied van kwantumdetectie

Verwacht wordt dat kwantumsensortechnologie in de toekomst de toewijzing van functies aan specifieke delen van de hersenen verder zal verbeteren – via nieuwe diagnostische apparaten die onder meer de neuronavigatie verfijnen. Een consortium van de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz (JGU) en het Helmholtz Instituut Mainz (HIM) werkt hieraan in het nieuwe DiaQNOS-project samen met verschillende partners uit onderzoek, geneeskunde en industrie. Het vijfjarige project, dat in oktober 2022 van start ging, wordt gefinancierd door het federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF) met in totaal bijna 11 miljoen euro. De Universiteit van Mainz krijgt als projectmanager 1,5 miljoen euro.

De basis voor het DiaQNOS-project werd gelegd door het gezamenlijke project BrainQSens, waarin ook JGU vertegenwoordigd was. Het BrainQSens-consortium heeft zeer gevoelige magnetische sensoren ontwikkeld die verbeterde medische diagnostiek mogelijk maken.

“In dit quantumsensor-showcaseproject hebben we de magneetveldsensortechnologie al zo kunnen verbeteren dat deze in principe de magnetische velden van de hersenen kan detecteren”, legt dr. Arne Wickenbrock van JGU en HIM uit, die het gezamenlijke project coördineert. “Nu gaat het erom de volgende stappen te zetten richting medische toepassing en het bruikbaar maken van kwantumsensoren voor de samenleving.” Het DiaQNOS-consortium houdt rekening met deze toepassingsfocus door neurochirurgen van het Universitair Ziekenhuis van Freiburg, d.w.z. de toekomstige gebruikers van de technologie, en de fabrikant van medische hulpmiddelen inomed Medizintechnik GmbH erbij te betrekken. Daarnaast dragen Sacher Lasertechnik GmbH en TTI GmbH, als bedrijven met ervaring in de commercialisering van nieuwe ontwikkelingen, hun knowhow in.

In drie jaar tijd wordt een apparaat ontwikkeld dat geschikt is voor gebruik in de chirurgie, gevolgd door twee jaar medisch onderzoek. Onder meer hersenweefselmonsters uit een weefselbank in Freiburg worden voor het eerst onderzocht op hun magnetische eigenschappen, vooral met het oog op nieuwe diagnostische mogelijkheden voor hersentumoren.

Mainz expertise in het bouwen van een kwantumsensor

De onderzoekers van de Universiteit van Mainz en de HIM houden zich onder meer bezig met de constructie van de kwantumsensor. De onderzoeksgroep van professor Dmitry Budker heeft magnetografie in de loop der jaren als kerncompetentie in Mainz versterkt en hij zal zelf zijn expertise aan het project bijdragen.

Deze kwantumsensoren zijn gebaseerd op stikstofvacatures in diamant, dat wil zeggen magnetische veldsensoren op nanoschaal die in de diamant gevangen zitten. Een groot aantal van deze magneetveldsensoren kan aanwezig zijn in een dunne diamantlaag. Hierdoor kunnen we een magnetisch beeld maken van het object dat de sensor ziet.”

Dr. Arne Wickenbrock van JGU en HIM

Zenuwcommunicatie in het menselijk lichaam verloopt via elektrische ladingen die door de zenuwbanen stromen. Elke bewegende lading creëert een magnetisch veld, dus er zijn talloze magnetische velden in het menselijk lichaam, ook in de hersenen. De sensor is bedoeld om deze te detecteren en te analyseren en zo de chirurg meer te vertellen over de functie van de betreffende hersengebieden. Hierdoor kunnen artsen het verloop van de incisie nauwkeuriger en patiëntvriendelijker plannen.

Bron:

Universiteit van Mainz

.