BURNTwo - Diagnose von Brandwunden mit mikrowellenbasierter Nahfeldbildgebung - Phase II

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Ole Goertz; Professor Dr.-Ing. Martin Vossiek
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 272145185

Die schnelle und exakte Bestimmung des Schweregrades von Brandverletzungen ist äußerst komplex, aber essentiell, um die Wundbehandlung im Sinne einer konservativen oder operativen Therapie zielgerichtet wählen zu können. Die Komplexität der Diagnostik wird nicht zuletzt dadurch begründet, dass sich trotz Bedarfs bis heute keine technischen Systeme zur diagnostischen Abbildung von Brandwunden klinisch durchgesetzt haben. Im Forschungsprojekt BURNT, das in der ersten Phase des Schwerpunktprogramms (Essence) gestartet wurde, wurden mikrowellenbasierte Verfahren zur berührungslosen Abbildung von Brandwunden erforscht und ein internationaler Spitzenstand in diesem Bereich erarbeitet. Im Rahmen der BURNT-Experimente stellte sich jedoch heraus, dass ex-vivo Evaluierungs¬methoden – die heutzutage den üblichen Stand der Technik darstellen – nicht zur Bewertung des Potentials der avisierten Diagnosetechnik geeignet sind. Es konnte gezeigt werden, dass schon eine stärkere Hautrötung in einem in-vivo Experiment detektierbar ist, aber ein Brandmal auf abgestorbener Haut im ex-vivo Experiment kaum zu erkennen ist. Hieraus lässt sich folgern, dass eine aussagekräftige Erforschung des diagnostischen Potentials der mikrowellenbasierten Brandwundendiagnostik nur mit in-vivo Experimenten zielführend ist. Die bisherigen in-vivo Messungen in BURNT an den Ohren von Mausmodellen konnten erste ermutigende aber nicht abschließend aussagekräftige Ergebnisse liefern, da die extrem kleinen Mäuseohren an der Auflösungsgrenze und der apparativen Grenze der bisher verfügbaren Abbildungstechnik liegen. Das hier beantragte Folgeprojekt BURNTwo baut unmittelbar auf den bisher gewonnenen Erkenntnissen von BURNT auf und hat das Ziel, die identifizierten Wissenslücken und Unzulänglichkeiten zu überwinden und einen neuen Stand der Technik zu manifestieren. Hierzu wollen wir zweigleisig vorgehen: Zum einen soll die bisher erarbeitete Technik der Millimeterwellenmikroskopie u.a. durch kleinere, verbesserte, hochauflösendere Nahfeldsonden weiter ertüchtigt werden, um so aussagekräftige in-vivo Experimente mit Mausmodellen durchführen zu können. Wie auch schon in BURNT sollen fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen als Referenz verwendet werden, um den Zusammenhang zwischen Mikrozirkulation, Permittivität und Verbrennungsgrad zu bewerten. Zum anderen sollen ein von den Antragstellern mit der Firma R&S entwickeltes echtzeitfähiges Millimeterwellen-Abbildungssystem umgebaut und die Rekonstruktionsalgorithmen zur optimalen Abbildung der Hautoberfläche angepasst werden, um dann weltweit erstmals im klinischen Umfeld menschliche Brandwunden mikrowellenbasiert abbilden und den Heilungsverlauf monitoren zu können. Von den in BURNTwo geplanten Forschungsarbeiten und in-vivo Experimenten versprechen sich die Antragsteller einen ganz substantiellen und weltweit einzigartigen Erkenntnisgewinn hinsichtlich des diagnostischen Potentials der mikrowellenbasierten Brandwundendiagnostik

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1857: Elektromagnetische Sensoren für Life Sciences (ESSENCE)
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Helmut Ermert; Professor Dr. Marcus Lehnhardt