Gleichzeitiges Tracking und Sensing von mehreren magneto-mechanischen Resonatoren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Tobias Knopp
• Fachliche Zuordnung: Biomedizinische Systemtechnik ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555456057

Minimalinvasive Eingriffe spielen in der klinischen Routine eine immer größere Rolle. Sie ermöglichen es, häufige Erkrankungen wie ischämischen Schlaganfall, intrakranielle Blutungen und Herzstillstand deutlich komplikationsärmer und weniger invasiv zu behandeln als durch offene Eingriffe. Zudem können minimalinvasive Eingriffe in den meisten Fällen ambulant durchgeführt werden. Gegenwärtig ist die Führung interventioneller Instrumente durch Röntgenstrahlen mit ionisierender Strahlung unerlässlich, und es werden spezielle Röntgenmarker benötigt, um ihre Position zu bestimmen. Die röntgenbasierte Methode liefert jedoch nur 2D-Projektionen ohne Tiefeninformation. Alternative Trackingmethoden haben sich nicht durchgesetzt, da sie entweder einen optischen Zugang erfordern oder zu groß sind, um an Kathetern und Führungsdrähten befestigt zu werden. Kürzlich wurde eine völlig neue Klasse passiver Sensoren entwickelt, die auf dem Effekt der magneto-mechanischen Resonanz (MMR) basieren. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer kostengünstigen Echtzeit-Tracking- und Sensorplattform, die sowohl die Position und Ausrichtung des MMR-Sensors verfolgen als auch gleichzeitig Umgebungsparameter wie Temperatur oder Druck messen kann. Darüber hinaus werden in unserem Projekt Methoden für die Verfolgung und Erfassung mehrerer MMR-Sensoren in einer nicht abgeschirmten Umgebung entwickelt. Das entwickelte Gerät soll eine präzise Verfolgung innerhalb eines definierten Volumens ermöglichen. Die Integration mit Kathetern, Führungsdrähten und Stents wird im klinischen Kontext erprobt, bei die Bildgebung nur zur Generierung einer Landkarte benötigt wird. Das Projekt erfordert ein hohes Maß an Grundlagenforschung, da es sich um eine völlig neue Technologie handelt, die bisher nur auf der Ebene einer Machbarkeitsstudie validiert wurde. Daher wird unser interdisziplinäres Forschungsteam einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen, der theoretische, informationstechnische, technische und translationale Forschung umfasst. Das Projekt hat mehrere Schwerpunkte : Die Sensorentwicklung konzentriert sich auf das Design, die Modellierung, die Herstellung und die Charakterisierung der Sensoren sowie auf die Definition von Kriterien für ihre qualitative Bewertung. Die Entwicklung des Sensorsystems zielt auf die Schaffung einer skalierbaren, kostengünstigen Hard- und Softwareplattform für die Echtzeitsteuerung und Datenauslesung der Sensoren. Im Bereich Tracking und Sensing werden Echtzeitalgorithmen zur genauen Bestimmung der Position, Orientierung und Eigenfrequenz der Sensoren entwickelt. Im Rahmen der technischen Validierung und der klinischen Erprobung werden die Tracking- und Sensing-Fähigkeiten der gesamten Sensorplattform sowohl aus technischer Sicht als auch hinsichtlich ihres Potenzials für den Einsatz in der klinischen Praxis evaluiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen