GRK 2543:  Intraoperative multisensorische Gewebedifferenzierung in der Onkologie

• Fachliche Zuordnung: Systemtechnik ; Medizin
• Förderung: Förderung seit 2020
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409474577

Im onkologischen Kontext ist die Unterscheidung pathologischer Zustände des Gewebes in situ von höchster Relevanz, um eine verbesserte Diagnostik, vollständige Tumorentfernung und somit eine verbesserte Patientensicherheit und Prognose zu ermöglichen. Der derzeitige Goldstandard, der histopathologische Schnellschnitt, bringt eine Zeitverzögerung mit sich, da Gewebe entnommen, transportiert und im Labor untersucht werden muss. Das Ziel des Graduiertenkollegs ist, durch multisensorische Messungen die Beurteilungsfähigkeit der intraoperativen Situation in vivo zu verbessern und perspektivisch den Schnellschnitt für möglichst viele Indikationen zu ersetzen. Hierfür werden neue multimodale Ansätze zur Gewebedifferenzierung erforscht, um aktuelle Diagnoseverfahren zu ergänzen und präzisere Informationen während chirurgischer Eingriffe zu liefern. Dabei standen bislang die Konzeptionierung und der Funktionsnachweis neuartiger, multimodaler Sensortechnologien anhand Anwendungsfällen aus der Gynäkologie und Urologie im Fokus. Um eine umfassende Differenzierung des Gewebes zu ermöglichen, erfassen die Sensoren optische Gewebeeigenschaften mittels Infrarot- oder Raman Spektroskopie, sowie elektrische und mechanische Parameter. Es konnte in der 1. Kohorte gezeigt werden, dass alle Sensorkonzepte im ex vivo Kontext eine Sensitivität zur Gewebedifferenzierung aufweisen. Die Sensorprinzipien müssen nun weiterentwickelt werden, um neben punktuellen auch flächige und tieferliegende Gewebeeigenschaften zu bestimmen und den Einfluss von Vortherapien zu untersuchen. Die weitere Miniaturisierung und Adaption für die intraoperative Anwendung ist notwendig, um schließlich mehrere Sensoren in einer multimodalen Sonde zu kombinieren. Das Klassifikationsproblem wird von einer rein binären Unterscheidung zwischen gesundem Gewebe und Tumor auf eine Einstufung des Malignitätsgrades, des Tumortyps sowie anderer pathologische Veränderungen wie Entzündung auf Basis multimodaler Gewebedifferenzierungsmessungen erweitert. Durch die Fusion der Sensorprinzipien soll die präzise Detektion der Tumorränder erfolgen. Hierfür ist insbesondere die Kopplung der Messdaten zu den pathologischen Befunden, sowie die Modellierung und Kartierung der Organe zur Verortung der aufgenommenen Daten erforderlich. Die enge klinische Zusammenarbeit mit den Ärzt*innen für die Sensorentwicklung und Interpretation der Ergebnisse wird fortgeführt und ausgebaut. Die Promovierenden werden von einem interdisziplinären Team aus drei Betreuer*innen angeleitet. Zusammen mit einem umfassenden begleitenden Qualifikationsprogramm, sowohl fachlich als auch fachübergreifend, werden sie damit optimal auf die Forschung und Entwicklung in der Medizintechnik vorbereitet. Alle acht Doktorand*innen (1. Kohorte) der naturwissenschaftlichen/technischen Bereiche haben ihre Promotion abgeschlossen.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Universität Stuttgart
• Mitantragstellende Institution: Eberhard Karls Universität Tübingen
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Oliver Sawodny
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Privatdozent Dr. Bastian Amend; Professorin Dr. Sara Brucker; Professor Dr. Falko Fend; Professor Dr. Alois Herkommer; Professor Dr.-Ing. Hendrik Lensch; Professor Dr.-Ing. Stephan Reichelt; Professorin Dr. Katja Schenke-Layland; Professor Dr. Tilman Schäffer; Professorin Dr.-Ing. Cristina Tarín Sauer