2022

Extrazelluläre Vesikel zur Diagnose von COVID-19 R3

Über den Blutstrom transportierte extrazelluläre Vesikel bilden ein wichtiges interzelluläres Kommunikationssystem und dienen im Organismus als Transportmittel für nicht-codierende RNA und andere Signalmoleküle, die in spezifischen Zielzellen die Immunantwort auf bakterielle und virale Erreger orchestrieren.


Neuronale Netze in der Cholangioskopie

Durch die Entwicklung der Cholangioskopie ist es möglich geworden, Veränderungen der Gallengänge endoskopisch zu visualisieren und auch unter Sicht zu biopsieren. Die Differenzierung von benignen, häufig entzündlichen Gallengangsveränderungen von malignen Veränderungen ist dabei immer noch herausfordernd und die Sensitivität und Spezifität der visuellen Diagnostik immer noch unbefriedigend. Deep Learning Algorithmen haben sich bereits in anderen Bereichen der Medizin und auch Endoskopie als effektive Werkzeuge in der Detektion und Charakterisierung bewiesen.

Ziel des Projekts ist die Etablierung eines Deep-Learning-Algorithmus für die Detektion und Charakterisierung von Gallengangspathologien, insbesondere für die Detektion von Malignomen in der Differenzierung zu entzündlichen Veränderungen auf Basis der digitalen Bildinformation aus der Cholangioskopie. Vorgesehen ist die Aufbereitung vorhandener, anonymisierter Bild- und Videodaten aus unterschiedlichen Cholangioskopien zu einem hochwertigen Trainingssatz und das Anlernen eines neuronalen Netzwerks. Diese Deep-Learning-Algorithmen sollen in einem zweiten Datensatz validiert und in Form einer Benutzeroberfläche an der Schnittstelle zum endoskopischen Endgerät für die klinische Anwendung integriert und realisiert werden.


SMART-3D

Mit dem Projekt SMART-3D soll das Feld der neuartigen optoakustischen/photoakustischen Bildgebung signifikant für großflächige 3D-Bildgebung weiterentwickelt werden. Somit können neue Anwendungs- und Diagnosemöglichkeiten erschlossen werden. Im Kern der Entwicklung steht ein Algorithmus, der aus den mit hoher Datenrate erzeugten, nur sehr kleinen Einzelbildern in Quasi-Echtzeit ein großes Gesamtbild des Muskels erstellt. Zur fehlerfreien räumlichen Anordnung der Bilder soll ein Demons-trator für eine Art medizinisches „Klebe-Tattoo" mit einem für die Anwendung optimierten Muster aus optisch und akustisch weitgehend transparentem Material entwickelt werden.

Der primäre Fokus für das geplante Verfahren liegt auf der Diagnose von neuromuskulären Erkran-kungen bei Kleinkindern im Frühstadium. Der lebensbedrohliche Verlauf dieser Erkrankungen ist stark von einer frühzeitigen Diagnose und Behandlung abhängig. Allerdings gibt es bislang keine geeignete Diagnosemethode.


TubUS – Ultraschall-sichtbarer Mikroschlauch

Die meisten chirurgischen Eingriffe ohne Vollnarkose erfordern die örtliche Betäubung der Patienten durch die Verabreichung eines Anästhetikums. Dies erfolgt zunehmend stark lokalisiert über einen Schlauch, dessen Platzierung mittels Injektionsnadel über röntgenographische oder Ultraschall (US)-basierte Verfahren kontrolliert wird. Der Schlauch selbst ist durch US-Verfahren nicht und mittels Röntgen-Verfahren nur teils sichtbar, weshalb die Präzision und die Gewährleistung der korrekten Schlauchposition nach Entfernung der metallischen Nadel begrenzt sind. Dieser Mangel wird kompensiert durch eine Verabreichung von größeren Mengen an Anästhetika und den Einsatz von teureren Röntgenverfahren mit Kontrastmitteln, die zu Nebenwirkungen führen können.

Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines neuen Kunststoffschlauchs, welcher mittels innovativer Mikrostrukturen deutlich in US sichtbar ist. Hierzu werden die Projektpartner sowohl die Mikrostruktur im Polymer als auch an der Oberfläche und an der Schlauchspitze durch Strukturierung sowie mikro­extrudierende Prozesse verändern. Damit wird die US-Visibilität maßgeblich verbessert, wodurch die Positionierung des Schlauchs durch den Anästhesisten deutlich erleichtert wird und die reibungsarme Führung des Schlauchs (Spitze) das Gewebe schont.


2021

Bildgestützte robotische Mikrochirurgie in der Ophthalmologie – BiRoMicO

In der Ophthalmochirurgie erstreckt sich das Operationsfeld über wenige Millimeter, sodass seitens des Operateurs eine extrem hohe Präzision und Geschicklichkeit vorausgesetzt sind. Ein für die geforderte Präzision limitierender Faktor ist der physiologische Tremor, der sich im Bereich von 100 bis 200 μm bewegt und auch auf die feinen Instrumente übertragen wird. Neue Therapieverfahren setzen jedoch eine enorm hohe Präzision voraus: Die Behandlung der altersbedingten Makuladegeneration mittels Stammzelltherapie zeigt sich z. B. als hocheffiziente Therapie. Hierfür werden Stammzellen über subretinale Injektion zwischen den Photorezeptoren und dem retinalen Pigmentepithel eingebracht; ein Injektionsbereich, der nur wenige Mikrometer umfasst. Das sichere Auffinden dieses Injektionsbereiches stellt besondere Anforderungen an die Bildgebung aber auch an die Instrumenten­führung.

Um die technischen Rahmenbedingungen für diese Behandlungen bereitzustellen, wird in dem Projekt ein volldigitales 3D-Operationsmikroskop mit integrierter simultaner Kohärenztomographie für die Ophthalmologie entwickelt. In die multimodale Bildgebung des Mikroskops wird parallel ein robotischer Mikromanipulator integriert, der über die 3D-Bildgebungsinformation exakt und intuitiv gesteuert werden kann. Zudem können durch den volldigitalen Ansatz Bild- und Positions­informationen aller Systemkomponenten abgeglichen und dokumentiert und dadurch die erfolgreiche Therapie sichergestellt werden.


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Projektfinder
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Forschungsverbünde

In strategisch wichtigen Bereichen werden von der Forschungs­stiftung auch Forschungs­verbünde initiiert und gefördert.

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