Optische Biopsie von sinunasalen Tumoren mit konfokaler Laser-Endomikroskopie: Eine klinische und Deep Learning-basierte Auswertung und Visualisierung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Marc Aubreville; Privatdozent Dr. Miguel Goncalves
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545049923

Die konfokale Laserendomikroskopie (CLE) ist eine Bildgebungstechnologie, die eine mikroskopische Betrachtung des oberflächlichen Epithels auf Zellebene ermöglicht. Sie nutzt eine kleine Lasersonde, die auf den zu untersuchenden Bereich gesetzt wird und eine bis zu 1000-fache Vergrößerung erreicht. Die Hauptmotivation für die nicht-invasive In-vivo-Diagnostik ist die genauere Definition und Kontrolle von Resektionsrändern in funktionell kritischen Bereichen. So könnte CLE die Möglichkeit bieten, das Tumorresektionsvolumen so gering wie möglich zu halten und gleichzeitig eine ausreichende Beurteilung des gesamten Resektionsrandes zu realisieren. Obwohl unsere Forschungsgruppe vielversprechende Ergebnisse hinsichtlich des Einsatzes von CLE im Aerodigestivtrakt (Mundhöhle, Rachen- und Kehlkopfbereich) erzielt hat, wurde eine systematische Analyse der CLE im sinunasalen Bereich bisher weder von uns noch von anderen Forschungsgruppen durchgeführt. Dieser Bereich ist anatomisch anspruchsvoll, da u.a. die Arteria carotis interna, der Nervus opticus, die Orbita und die Schädelbasis in unmittelbarer Nähe liegen. Übermäßige Gewebeentnahme kann schwerwiegende Komplikationen verursachen, während eine unzureichende Resektion das Risiko eines Rezidivs erhöht. Die navigationsgesteuerte Chirurgie mit Photon-Counting CT, die ggf. mit MRT fusioniert wird, kann eine exakte Platzierung der CLE-Sonde auf dem interessierenden Gebiet ermöglichen. Mit diesem Projekt beabsichtigen wir, während der 36-monatigen Förderperiode eine Datenbank mit CLE-Bilddaten für den sinunasalen Bereich zu erstellen, die sowohl für die klinische Bewertung durch Ärzte als auch für maschinelle Lernalgorithmen geeignet ist. Diese Datenbank wird entzündliche, benigne (z.B. invertierte Papillome) sowie maligne Schleimhautläsionen und physiologische Schleimhaut enthalten. Als Nächstes beabsichtigen wir, klinische Bewertungsparameter und Scoring-Systeme für die Beurteilung von CLE-Videosequenzen des sinunasalen Raumes auf der Grundlage unserer gewonnenen Daten zu definieren, zu validieren und zu verbessern. Auf der Grundlage der kurierten Datenbank soll eine automatische Erkennung und Klassifizierung der verschiedenen Erkrankungen des sinunasalen Raumes auf der Grundlage von CLE-Aufnahmen bis zu einem klinisch anwendbaren Genauigkeitsniveau entwickelt werden. Schließlich wollen wir durch die Möglichkeit der intraoperativen Navigation einen Prototyp der virtuellen CLE-gestützten Endoskopie, d.h. eine 3D-Visualisierung der anatomisch kartierten automatischen Tumoranalyseergebnisse, generieren. In der sinunasalen Chirurgie als Grenzbereich zwischen Schleimhaut, Gehirn und anderen sensiblen Strukturen wie dem Orbitalinhalt, ist die CLE konzeptionell eine ideale Technik zur Eingrenzung von Over- und Undersampling und könnte so eine präzisere lokale Resektion ermöglichen, was der wichtigste Überlebensfaktor für Patienten sinunasalen Malignomen ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Konfokales Laserendomikroskop
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope