Ehrgeizige Vorhaben erreicht man nur mit großer Energie.

LEITPROJEKT 1: M²INT

Entwicklung einer Systemplattform für die minimalinvasive, assistierte molekulare Intervention

Das Leitprojekt 1, M²INT, befasst sich mit der Entwicklung eines teilautomatisierten Interventionssystems für die effiziente Durchführung von minimalinvasiven, individualisierten Maßnahmen der Radiologie und der Radiotherapie bei oligometastasierten Patienten. Im Mittelpunkt steht in der ersten Phase die Einbindung von klinischen Verfahren der interventionellen Radiologie, z. B. Biopsie, und der Strahlentherapie, z. B. Brachytherapie, in das Interventionssystem. In einem zweiten Schritt werden Verfahren der minimalinvasiven Chirurgie sowie der narbenlosen Operation (NOTES) integriert.

Ziel ist es, die Prozesszeiten bei gesteigerter Präzision so zu verkürzen, damit die Behandlung (Biopsie, Diagnose, Therapie) von oligometastasierten Patienten in einem durchgängigen Prozess an höchstens einem Tag durchführbar wird (One-Stop-Shop) und der erhöhte technische Aufwand wirtschaftlich zu rechtfertigen ist. Dieses Ziel soll durch den Einsatz von Assistenzsystemen und durch eine Erhöhung des Automatisierungsgrades erreicht werden.

Mit dem langfristigen Ziel einer medizinischen Behandlung in einem geschlossenen Kreislauf (Closed-Loop-Prozess) wird die Entwicklung von Schnittstellen für die Integration der Diagnostik und Bioanalytik ebenso wie für die Herstellung von Diagnostika oder Therapeutika (M²oBiTE) unmittelbar am oder im Interventionsraum erforderlich. In der ersten Phase werden diese Schnittstellen geschaffen, in der zweiten Phase soll der Prozess im Interventionsraum experimentell evaluiert werden.

Das Leitprojekt M²INT besteht aus drei Teilvorhaben:

1. Das Teilvorhaben „Systemplattform für die Applikation der molekularen Intervention“ der Fraunhofer-Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie beschäftigt sich gemeinsam mit den anderen beiden Teilvorhaben mit der Bereitstellung der Infrastruktur und der Entwicklung von Komponenten und Technologien für die assistierte Entnahme von Gewebeproben für die Diagnose und assistierte minimalinvasive Therapie und bildet somit das Bindeglied zwischen diagnostischer Bildgebung (M²IBID) und molekularer Bioanalytik und Theranostika-Entwicklung (M²oBiTE) sowohl auf diagnostischer als auch auf therapeutischer Seite und ermöglicht dadurch die Schließung des Closed-Loop Prozessablaufs.
2. Das Teilvorhaben „Navigierte molekulare Diagnostik und Therapie“ der Hochschule Mannheim liefert der Systemplattform und angeschlossenen Assistenzsystemen - basierend auf neuen Konzepten zum multimodalen Tracking in Echtzeit - die Patienten-, Roboter- und Instrumentenpositionen und untersucht geeignete intelligente Sensorik zur Detektion von Zielregionen für die diagnostische und therapeutische Intervention.
3. Im Teilvorhaben der Universität Heidelberg „Klinische Anwendungen am oligometastasierten Patienten“ werden verschiedene minimalinvasive Therapiemethoden entwickelt, die in der durch die beiden anderen Teilvorhaben eingerichteten optimierten OP-Umgebung zukünftig durch intelligente Robotik automatisiert appliziert werden können.

Arbeits- und Forschungsschwerpunkte von M²INT:

• Entwicklung eines Interventionsassistenten und Integration des Artis zeego® Systems für die automatische Instrumentenpositionierung mit Instrumentenwechselsystem
• Entwicklung einer „intelligenten“ Biopsienadel zur Gewebeklassifikation und Unterscheidung von tumorösem und gesundem Gewebe
• Entwicklung eines Navigationssystems mit Erfassung sämtlicher Personen und Objekte im Interventionsraum
• Entwicklung und Integration eines automatischen Registrierungsverfahrens
• Entwicklung eines App-Konzeptes für Interventionen mit dem Artis zeego® System

Erreichte Ziele

• Aufbau eines experimentellen Interventionsraums bestehend aus einem interventionellen Cone Beam CT (Artis zeego® System) und einem robotischen Interventionsassistenten
• Implementierung eines automatisierten Systems zur Biopsieentnahme

Industriepartner von M²INT

• Carl Zeiss Meditec AG
• KUKA Roboter GmbH
• MAQUET GmbH
• Siemens Healthcare GmbH

Akademische Partner von M²INT

• Fraunhofer IPA - Fraunhofer-Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie (Mannheim)
• Hochschule Mannheim - Institut für eingebettete Systeme und Medizintechnik (EMB-Lab)
• Universität Heidelberg - Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen
• Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim - Institut für Klinische Radiologie und Nuklearmedizin des Universitätsklinikums Mannheim - Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie im Universitätsklinikum Mannheim

Unsere Teammitarbeiter

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Fraunhofer IPA
Prof. Dr. Jan Stallkamp

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Fraunhofer IPA
Andreas Rothfuss

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Fraunhofer IPA
Armin Schäfer

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Fraunhofer IPA
Marius Siegfarth

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Hochschule Mannheim
Prof. Dr. Marcus Vetter

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Hochschule Mannheim
Alina Keller

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Universitätsmedizin Mannheim
Prof. Dr. Steffen Diehl

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Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
Arman Smakic

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Universität Heidelberg
Dr. Sven Clausen

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Universität Heidelberg
Dr. Daniel Bürgy

Projektverantwortlicher im Forschungscampus M²OLIE: