Nový projekt má za cieľ vyvinúť kvantové senzory na zlepšenie chirurgie mozgových nádorov

Nový projekt má za cieľ vyvinúť kvantové senzory na zlepšenie chirurgie mozgových nádorov

Odstránenie nádoru na mozgu predstavuje pre chirurgov špeciálne výzvy: Musia odstrániť nádor bez poškodenia zdravého mozgového tkaniva. Okrem iného je dôležité sledovať motorickú kôru, ktorá je zodpovedná za pohyb. Napríklad, ak sa preruší nervová dráha, ktorá odtiaľ vedie do ramena, pacient už po operácii nebude môcť týmto ramenom hýbať. Príslušná diagnostika už pomáha identifikovať a chrániť takéto nervové dráhy a oblasti mozgu.

DiaQNOS: vlajkový projekt v oblasti kvantového snímania

V budúcnosti sa očakáva, že technológia kvantových senzorov ešte viac zlepší prideľovanie funkcií špecifickým oblastiam mozgu – prostredníctvom nových diagnostických zariadení, ktoré okrem iného spresňujú neuronavigáciu. Na tom pracuje konzorcium Univerzity Johannesa Gutenberga Mainz (JGU) a Helmholtzovho inštitútu Mainz (HIM) v novom projekte DiaQNOS spolu s rôznymi partnermi z výskumu, medicíny a priemyslu. Päťročný projekt, ktorý sa začal v októbri 2022, financuje Federálne ministerstvo školstva a výskumu (BMBF) celkovou sumou takmer 11 miliónov eur. Univerzita v Mainzi ako projektový manažér dostane 1,5 milióna eur.

Základ projektu DiaQNOS položil spoločný projekt BrainQSens, v ktorom mala zastúpenie aj JGU. Konzorcium BrainQSens vyvinulo vysoko citlivé magnetické senzory, ktoré umožňujú lepšiu lekársku diagnostiku.

„V tomto projekte ukážky kvantových senzorov sme už dokázali vylepšiť technológiu senzorov magnetického poľa do takej miery, že v princípe dokáže detekovať magnetické polia mozgu,“ vysvetľuje Dr. Arne Wickenbrock z JGU a HIM, ktorý koordinuje spoločný projekt. "Teraz ide o to, urobiť ďalšie kroky smerom k medicínskej aplikácii a urobiť kvantové senzory použiteľné pre spoločnosť." Konzorcium DiaQNOS zohľadňuje toto zameranie aplikácie tým, že zahŕňa neurochirurgov z Fakultnej nemocnice Freiburg, teda budúcich používateľov technológie, a výrobcu zdravotníckych pomôcok inomed Medizintechnik GmbH. Okrem toho Sacher Lasertechnik GmbH a TTI GmbH ako spoločnosti so skúsenosťami s komercializáciou nového vývoja prispievajú svojim know-how.

Zariadenie vhodné na použitie v chirurgii sa bude vyvíjať v priebehu troch rokov, po ktorých budú nasledovať dva roky lekárskeho výskumu. Okrem iného sa vzorky mozgového tkaniva z tkanivovej banky vo Freiburgu prvýkrát skúmajú na ich magnetické vlastnosti, najmä s ohľadom na nové možnosti diagnostiky mozgových nádorov.

Mainz odbornosť v budovaní kvantového senzora

Vedci z University of Mainz a HIM sa okrem iného venujú aj konštrukcii kvantového senzora. Výskumná skupina profesora Dmitrija Budkera v priebehu rokov posilnila magnetografiu ako kľúčovú kompetenciu v Mainzi a on sám prispeje svojimi odbornými znalosťami k projektu.

Tieto kvantové senzory sú založené na voľných miestach dusíka v diamante, to znamená na senzoroch magnetického poľa nanometrov zachytených v diamante. Veľký počet týchto snímačov magnetického poľa môže byť prítomný v tenkej diamantovej vrstve. To nám umožňuje vytvoriť magnetický obraz objektu, ktorý senzor vidí.“

Dr. Arne Wickenbrock z JGU a HIM

Nervová komunikácia v ľudskom tele funguje prostredníctvom elektrických nábojov, ktoré prechádzajú nervovými dráhami. Každý pohybujúci sa náboj vytvára magnetické pole, takže v ľudskom tele, vrátane mozgu, je množstvo magnetických polí. Senzor ich má detekovať a analyzovať, a tak povedať chirurgovi viac o funkcii príslušných oblastí mozgu. Lekárom to umožňuje presnejšie a pre pacienta príjemnejšie plánovať priebeh rezu.

Zdroj:

Univerzita Mainz

.