Entwicklung eines Prototyps zur Verbesserung der Darmkrebserkennung während der Vorsorgekoloskopie
Abbildung: Links: Das Team des GIET-Labs. Oben rechts: Professor Alexander Meining, Leiter der Gastroenterologie am Universitätsklinikum Würzburg und Co-Leiter des GIET-Labs. Unten rechts: Professor Andreas Nüchter, Leiter der Robotik an der Julius-Maximilians-Universität und Co-Leiter des GIET-Labs.
Team
Das GIET-Lab ist eine Zusammenarbeit zwischen Fachleuten aus den Bereichen Medizin und Ingenieurwesen. Es entstand durch die Kooperation der Robotik-Arbeitsgruppe der Julius-Maximilians-Universität und der Gastroenterologie-Arbeitsgruppe des Universitätsklinikums Würzburg. Geleitet wird das GIET-Lab von Prof. Dr. med. Alexander Meining und Prof. Dr. Andreas Nüchter, während die Koordination von Joel Troya (M.Sc.) übernommen wird.
Motivation und Innovation
Wir greifen Probleme aus der täglichen Patientenversorgung mit Schwerpunkt Gastrointestinale Endoskopie auf und versuchen, sie durch die Verbindung von Medizin und Technologie zu lösen. Durch die Zusammenarbeit zwischen klinischen Experten und Ingenieuren sind wir in der Lage, erste Prototypen zu entwickeln, die den klinischen Anforderungen entsprechen.
Welche Ziele verfolgt das Projekt?
Die Screening-Koloskopie ist das wirksamste Verfahren zur Prävention von Darmkrebs. Das Ziel sollte eine Inspektion und Beurteilung von mehr als 95% der Schleimhautoberfläche des Dickdarms sein. Mit der derzeitigen Methode der Koloskopie lässt sich dieses Ziel jedoch nicht erreichen. Die Rate der übersehenen Adenome wird auf 26% geschätzt. Einer der Gründe dafür ist das begrenzte Sichtfeld der Koloskopiekameras.
In dem vorliegenden Projekt entwickeln wir ein Zusatzgerät, das sich an jedes vorhandene Koloskop anpassen lässt. Dieses Gerät enthält zwei zusätzliche Mikrokameras, die Bereiche der Schleimhaut einsehen können, welche durch die normale Kamera des Endoskops nicht untersucht werden können. Mithilfe von künstlicher Intelligenz kann das Zusatzgerät die untersuchende Person warnen, wenn ein Polyp in einem verborgenen Bereich der Schleimhaut entdeckt wird.
Abbildung: Links: 3D-Drucker für biokompatibles Material. Mitte: Miniatur Kamera zur Erkennung von Polypen (Krebsvorstufe). Rechts: Selbst entwickelte Elektronik zum Einbau in ein Koloskop und zur Übertragung von Koloskopie-Videos über WiFi.
Ansatz des Forschungsprojektes
Nachdem wir einen ersten Prototyp gebaut und eine Machbarkeitsstudie veröffentlicht haben, erkannten wir das Potenzial des Projekts und wollten den Prototyp professionalisieren. Dazu müssen wir die elektronischen Komponenten miniaturisieren, die Signalübertragungskabel eliminieren und ein mechanisches Modell entwerfen, das wasserdicht und sicher für den Patienten ist. Das Ergebnis sollte ein Gerät sein, das sich leicht in die medizinische Routine integrieren lässt und die Polypenerkennungsrate von Endoskopikern erhöht.
Abbildung: Computer-Rendering des fertigen Geräts.
Welche Krebserkrankung soll behandelt werden?
Dieses Projekt zielt darauf ab, das Risiko von Darmkrebs zu minimieren, der in Deutschland die zweit- bzw. dritthäufigste Krebstodesursache bei Frauen und Männern ist. Mit Hilfe des von uns entwickelten Geräts wird die Erkennung von Polypen zunehmen, was zu einer möglichen Verringerung der Prävalenz von Darmkrebs führen kann.
Warum soll das Forschungsprojekt unterstützt werden?
Die Unterstützung für dieses Projekt ermöglicht den Kauf der für die Entwicklung eines zweiten Prototyps erforderlichen Ausrüstung. Da das Gerät so klein wie möglich sein muss, sind die Kosten für die Herstellung der Elektronik hoch. Darüber hinaus muss das Material des Geräts biokompatibel sein, was bedeutet, dass spezielle 3D-Drucker verwendet werden müssen.
In der Praxis kann das Gerät eine sehr kosteneffiziente Option für jede Klinik oder Schwerpunktpraxis sein, um die Erkennungsrate von Polypen zu erhöhen und damit die Zahl der Darmkrebserkrankungen beim Menschen zu senken.