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Projekt
Dual-Mode Mikrowellenapplikator zur Diagnose und thermischen Ablation organischen Gewebes
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Rolf Jakoby; Professor Dr. Thomas J. Vogl
Fachliche Zuordnung
Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
Förderung
Förderung von 2015 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 272324575
Für die Mikrowellenablation wird ein Dual-Mode Applikator mit zusätzlichem Detektionsmodus vorgeschlagen, um die Positionierung des Applikators zu verbessern und eine präzise Lokalisierung des Tumorgewebes zu gewährleisten. Durch die MRT Kompatibilität des Applikators wird eine multimodale Bildgebung realisiert, indem die Information des MRTs mit denen der Mikrowellen Sensorik kombiniert werden kann. Neben den schon etablierten Vorteilen der Mikrowellenablation, wie die minimal invasive Natur des Eingriffs und die deutlich kürzere Behandlungszeit gegenüber klassischen Operationen, wird CT Bildgebung während der Intervention nicht mehr notwendig sein und ionisierende Strahlenbelastung für den Patienten und Radiologen vermieden.Für die Optimierung des Designs des Dual-Mode Applikators, wird das aus der ersten Phase in ESSENCE eingeführte Simulationsmodell erweitert. Dafür wird die Temperaturabhängigkeit von dielektrischen Eigenschaften sowie der Flusskoeffizient durch konvektive Wärmeverteilung während der Ablation untersucht und in eine bidirektionale Simulation implementiert. Zur Charakterisierung der Applikator Prototypen wird ein Phantom entwickelt, das die dielektrischen Eigenschaften sowie die thermischen- und Koagulationsparameter von Lebergewebe darstellt. Dies ermöglicht reproduzierbare Messungen des Detektions- und Behandlungsmodus und minimiert die Verwendung von tierischem Gewebe. Im Detektionsmodus des Dual-Mode Applikators wird während des Einführens des Applikators ein Feedback über den Zustand des umgebenden Gewebes ermöglicht. Dafür wird eine angepasste Kalibrierprozedur entwickelt, die den dielektrischen Kontrast in Echtzeit während der Bewegung des Applikators, dem Benutzer darstellt. Sobald der Applikator im anvisiertem Tumorgewebe platziert ist, wird dies dem Benutzer angezeigt und in den Behandlungsmodus geschalten, um das maligne Gewebe zu abladieren. Der Applikator wird im Laufe der Entwicklung auf MRT Kompatibilität getestet, indem MRT Bildartefakte während der Nutzung ausgewertet werden. Zudem wird MRT Thermometrie während der Ablation mit dem Dual-Mode Applikator angewandt und getestet. Dadurch können geeignete Maßnahmen zur weiteren Verbesserung der MRT Kompatibilität der Prototypen getroffen werden. Am Ende des Projekts wird der finale Dual-Mode Applikator im klinischen Umfeld getestet, wobei ein MRT geführter Eingriff mit ex-vivo Schweineleber Gewebe sowie resezierten menschlichen Leberproben durchgeführt wird, um die Handhabung und Positionierung des Applikators im Gewebe zu testen. Nach unserem besten Wissen, ist in der Literatur lediglich in den Veröffentlichungen unserer Gruppen ein vergleichbarer Dual-Mode Applikator erwähnt. Zukünftig wird der Mikrowellen Applikator mit Diagnose- und Behandlungsmodus signifikant die bisherige Mikrowellenablationstherapie verbessern und ein großer Schritt hin zu einer kurativen Behandlung sein, anstelle nur als Palliativtherapie eingesetzt zu werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
