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Quantencomputing für die Neurochirurgie

Mobile Quantum-Sensoren erkennen bösartige Tumorzellen

28. Januar 2025, 15:55 Uhr | Elektronik Medical (uh)

V.l.n.r.: Tareq Juratli, Andriy Chmyrov und Oliver Bruns und Partner.

Ist der Krebs vollständig entfernt? Diese Frage sollen bald supraleitende Nanodraht-Einzelphotonendetektoren (SNSPDs) in zeitaufgelösten Fluoreszenzmikroskopen direkt im OP-Saal beantworten. Für die präzise Echtzeit-Bildgebung erhält das Entwicklungsprojekt »PoQus« 5 Millionen Euro EU-Förderung.

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Optische Messverfahren zur Echtzeit-Gewebeanalyse gewinnen in der Chirurgie zunehmend an Bedeutung, insbesondere bei der Entfernung von Tumoren. Ein internationales Forschungskonsortium unter Beteiligung des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen (NCT/UCC) Dresden und des Universitätsklinikums Dresden (UKD) plant nun, diese Technologie durch den Einsatz von Quantensensoren auf ein neues Niveau zu heben.

Quantentechnologie im OP-Saal

Das Projekt "PoQus" zielt darauf ab, supraleitende Nanodraht-Einzelphotonendetektoren (SNSPDs) für den Einsatz in Operationssälen weiterzuentwickeln. Diese hochempfindlichen Sensoren, bisher nur in der Quanteninformationstechnologie verwendet, sollen in ein zeitaufgelöstes Fluoreszenzmikroskop integriert werden. Prof. Oliver Bruns, Leiter der Abteilung für funktionelle Bildgebung am NCT/UCC Dresden, erklärt: »Die Integration von Quantensensoren in die Neurochirurgie verspricht, Tumoroperationen durch hochpräzise Echtzeit-Bildgebung revolutionär zu verbessern«.

Die ein bißchen nach Sciene-Fiction klingendeTechnologie kombiniert zum Einen die Fluoreszenz-Lebensdauer-Imaging-Mikroskopie, welche Tumor- und gesundem Gewebe durch eine Analyse der Lebensdauer angeregter fluoreszierender Moleküle unterscheidet, mit zum Zweiten supraleitenden Nanodraht-Einzelphotonendetektoren (SNSPDs), die eine höhere Zeitauflösung und größere Eindringtiefe bieten. SNSPDs müssen jedoch stark gekühlt werden. Die bisherigen Systeme sind so sperrig, dass sie für den klinischen Einsatz ungeeignet sind.

Prof. Bruns beschreibt das Ziel: »Wir wollen einen tragbaren Quantensensor entwickeln, der in ein zeitaufgelöstes Fluoreszenzmikroskop für den Einsatz in Operationssälen integriert ist. Der Prototyp wird ein kompaktes kryogenes System zur Kühlung, optimierte Detektoren mit höchster Effizienz und Geschwindigkeit sowie Software für die Bildanalyse umfassen«.

Höhere Heilungs- und Überlebenschancen

Die neue Technologie verspricht erhebliche Vorteile für Patienten. Prof. Tareq Juratli, stellvertretender Direktor der Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie am UKD, betont: »Die Quantentechnik ermöglicht es, bösartige Zellen sicherer zu erkennen und gesundes Gewebe zu schonen«. Durch die präzisere Erkennung von Tumorgrenzen könnten Chirurgen Krebsgewebe vollständiger entfernen und gleichzeitig gesundes Gewebe besser schonen. Dies soll zur besseren Therapie, höheren Heilungs- und Überlebenschancen sowie mehr Lebensqualität für Krebspatienten führen.

Das Projekt wird von einem internationalen Konsortium durchgeführt, das neben den deutschen Partnern auch das niederländische Unternehmen Single Quantum und das französische Beratungsunternehmen Absolut System SAS umfasst. Die EU fördert das vierjährige Projekt mit fünf Millionen Euro. (uh)