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.

Verkürzung der Interventionsprozesse, genaue Navigation durch optimierte Bildgebung (M²IBID), unmittelbare Lieferung der Gewebeproben an die Analytik und Applikation von Diagnostika und Therapeutika (M²oBiTE)

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


Fraunhofer IPA
Prof. Dr. Jan Stallkamp


Fraunhofer IPA
Andreas Rothfuß


Fraunhofer IPA
Armin Schäfer


Fraunhofer IPA
Marius Siegfarth


Hochschule Mannheim
Prof. Dr. Marcus Vetter


Hochschule Mannheim
Alina Keller


Universitätsmedizin Mannheim
Prof. Dr. Steffen Diehl


Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
Dr. Michael Kostrzewa


Universität Heidelberg
Dr. Sven Clausen


Universität Heidelberg
Dr. Daniel Bürgy


Projektpartner

Projektverantwortlicher im Forschungscampus M²OLIE:


Prof. Dr. Jan Stallkamp
Fraunhofer IPA
Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie
Theodor-Kutzer-Ufer 1-3
68167 Mannheim
Tel.: +49 172 07101
jan.stallkamp@ipa.fraunhofer.de

Projektpartner:
Akademische Partner

Prof. Dr. Marcus Vetter
Hochschule Mannheim
Institut für eingebettete Systeme und Medizintechnik (EMB-Lab)
Fakultät für Informationstechnik
Paul-Wittsack-Str. 10
68163 Mannheim
Tel.: +49 621 292 6347
m.vetter@hs-mannheim.de

Prof. Dr. Steffen Diehl
Universitätsmedizin Mannheim
Institut für Klinische Radiologie und Nuklearmedizin
Theodor-Kutzer-Ufer 1-3
68167 Mannheim
Tel.: +49 621 383 5097
steffen.diehl@umm.de

Prof. Dr. Frederik Wenz
Universitätsmedizin Mannheim
Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie
Theodor-Kutzer-Ufer 1-3
68167 Mannheim
Tel.: +49 621 383 4960
frederik.wenz@medma.uni-heidelberg.de

Firmenpartner

Carl Zeiss Meditec AG
Rudolf-Eber-Str. 11
73447 Oberkochern

KUKA Laboratories GmbH
Zugspitzstr. 140
86165 Augsburg

MAQUET GmbH
Kehler Straße 31
76437 Rastatt

Siemens Healthcare GmbH
Siemensstr. 1
91301 Forchheim