Nytt prosjekt tar sikte på å utvikle kvantesensorer for å forbedre hjernesvulstkirurgi

Nytt prosjekt tar sikte på å utvikle kvantesensorer for å forbedre hjernesvulstkirurgi

Å fjerne en hjernesvulst gir kirurger spesielle utfordringer: De må fjerne svulsten uten å skade sunt hjernevev. Blant annet er det viktig å holde øye med den motoriske cortex, som er ansvarlig for bevegelse. Hvis for eksempel en nervebane som fører derfra til armen kuttes, vil pasienten ikke lenger kunne bevege denne armen etter operasjonen. Passende diagnostikk bidrar allerede til å identifisere og beskytte slike nervebaner og hjerneregioner.

DiaQNOS: flaggskipprosjekt innen kvantesansing

I fremtiden forventes kvantesensorteknologi å forbedre allokeringen av funksjoner til spesifikke områder av hjernen ytterligere – via nye diagnostiske enheter som blant annet foredler nevronavigasjon. Et konsortium av Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) og Helmholtz Institute Mainz (HIM) jobber med dette i det nye DiaQNOS-prosjektet sammen med ulike partnere fra forskning, medisin og industri. Det femårige prosjektet, som startet i oktober 2022, er finansiert av det føderale departementet for utdanning og forskning (BMBF) med totalt nesten 11 millioner euro. Universitetet i Mainz vil som prosjektleder motta 1,5 millioner euro.

Grunnlaget for DiaQNOS-prosjektet ble lagt av BrainQSens fellesprosjekt, hvor også JGU var representert. BrainQSens-konsortiet har utviklet svært følsomme magnetiske sensorer som muliggjør forbedret medisinsk diagnostikk.

"I dette utstillingsprosjektet for kvantesensorer har vi allerede vært i stand til å forbedre magnetfeltsensorteknologien i en slik grad at den i prinsippet kan oppdage hjernens magnetiske felt," forklarer Dr. Arne Wickenbrock fra JGU og HIM, som koordinerer det felles prosjektet. "Nå handler det om å ta de neste skrittene mot medisinsk bruk og gjøre kvantesensorer brukbare for samfunnet." DiaQNOS-konsortiet tar hensyn til dette applikasjonsfokuset ved å inkludere nevrokirurger fra Freiburg Universitetssykehus, det vil si fremtidige brukere av teknologien, og produsenten av medisinsk utstyr inomed Medizintechnik GmbH. I tillegg bidrar Sacher Lasertechnik GmbH og TTI GmbH, som selskaper med erfaring i kommersialisering av nye utviklinger, med sin kunnskap.

En enhet egnet for bruk i kirurgi vil bli utviklet over en periode på tre år, etterfulgt av to år med medisinsk forskning. Blant annet undersøkes hjernevevsprøver fra en vevsbank i Freiburg for første gang for deres magnetiske egenskaper, spesielt med tanke på nye diagnostiske muligheter for hjernesvulster.

Mainz ekspertise på å bygge en kvantesensor

Forskerne fra University of Mainz og HIM vier seg blant annet til konstruksjonen av kvantesensoren. Professor Dmitry Budkers forskergruppe har styrket magnetografi som en kjernekompetanse i Mainz gjennom årene og han vil selv bidra med sin kompetanse til prosjektet.

Disse kvantesensorene er basert på ledige nitrogenplasseringer i diamant, det vil si nanoskala magnetfeltsensorer fanget i diamanten. Et stort antall av disse magnetfeltsensorene kan være tilstede i et tynt diamantlag. Dette lar oss lage et magnetisk bilde av objektet som sensoren ser."

Dr. Arne Wickenbrock fra JGU og HIM

Nervekommunikasjon i menneskekroppen fungerer via elektriske ladninger som suser gjennom nervebanene. Hver bevegelig ladning skaper et magnetfelt, så det er mange magnetiske felt i menneskekroppen, inkludert i hjernen. Sensoren er ment å oppdage og analysere disse og dermed fortelle kirurgen mer om funksjonen til de respektive områdene i hjernen. Dette gjør at leger kan planlegge snittforløpet mer presist og på en mer pasientvennlig måte.

Kilde:

Mainz universitet

.