EndoSens

IGF-Projekt: 17998 N  (2014 - 2016)

DIE HERAUSFORDERUNG

Durch den demographischen Wandel in Deutschland hat sich die Altersstruktur der Bevölkerung in den letzten Dekaden deutlich verändert. Mit dem höheren Durchschnittsalter wird der Gelenkverschleiß (Arthrose) neben weiteren altersassoziierten Krankheitsbildern zunehmende Herausforderungen an das Gesundheitssystem stellen.

Die Ursachen der Arthrose sind multifaktoriell, u. a. führen biomechanische Fehlbelastungen und Traumata zur Entstehung einer Arthrose. Der Krankheitsverlauf mit Verlust der Knorpelmatrix und Abnahme der Knorpelzellzahl ist trotz verschiedener möglicher Ursachen identisch. Durch eine frühzeitige Diagnose und darauffolgende Behandlung der Knorpeldegeneration kann die Ausbildung arthrotischer Gelenkveränderungen aufgehalten bzw. verzögert werden.

Es wird also ein Diagnoseverfahren benötigt, das zerstörungsfrei intra-operativ und somit minimal-invasiv den Knorpelzustand in einem frühen Stadium der Degeneration erfassen kann. Bislang gibt es hierfür keine medizintechnischen Lösungen.

DIE INNOVATIONSIDEE

Das Ziel von EndoSens ist die quantitative Bewertung des Knorpelzustandes während der Operation durch die Entwicklung eines alternativen, leicht zu bedienenden Diagnostikwerkzeugs, das eine direkte Untersuchung und Beurteilung des Knorpelgewebes während der Arthroskopie ermöglicht.

Bei der Optischen Kohärenztomographie (OCT)-Technologie handelt es sich um ein interferometrisches Punktmessverfahren, bei dem Licht mit kurzer Kohärenzlänge in das zu untersuchende Prüfobjekt eingekoppelt wird. Das verschieden stark rückgestreute Licht gibt nach Interferenz mit dem Licht aus dem Referenzarm Aufschluss über die Eigenschaften des Gewebes.

Mithilfe dieser optischen Biopsie soll langfristig die Entnahme einer Gewebeprobe, deren Analyse im Labor und ein weiterer chirurgischer Eingriff zur Durchführung der Gelenktherapie vermieden werden.

DIE ERGEBNISSE

Im Rahmen von EndoSens konnte die opto-mechanischen Gruppe erfolgreich aufgebaut und in ein Handstück, an das eine endoskopische Sonde angeschlossen werden kann, integriert werden.

Die prinzipielle Eignung der optischen Kohärenztomografie zur histologischen Untersuchung von Knorpel wurde in zwei separaten, parallel erstellten Studien nachgewiesen. In diesen Studien wurde gezeigt, dass die mit OCT erzeugten Schnittbilder zu einer guten Deckung mit histologischen Befunden gebracht werden können. Somit ist es prinzipiell möglich, den Zustand und die Vitalität von Knorpelgewebe zerstörungsfrei und minimal invasiv mit einer endoskopischen Untersuchung zu bestimmen.

Der innovative Beitrag des Vorhabens liegt in der Miniaturisierung der opto-mechanischen Baugruppe, sodass diese in das Handstück einer endoskopischen Sonde integriert werden kann. Hierdurch wurde die Möglichkeit geschaffen den Zustand und die mikroskopische Morphologie des Knorpels im Gelenk zerstörungsfrei im Rahmen einer minimal-invasiven Arthroskopie zu erfassen.

KMU-NUTZEN

Ein hoher Nutzen der Forschungsergebnisse für KMU ergibt sich in der Vorentwicklung einer miniaturisierten opto-mechanischen Baugruppe zur Integration der OCT in die endoskopische Handsonde. Dieser zeit- sowie kostenaufwendige und risikobehaftete Prozess muss von einem KMU nicht mehr getragen werden. Stattdessen kann ein KMU auf den im Vorhaben erbrachten Ergebnissen aufbauen und ausgehend von diesen den Demonstrator zur Marktreife bringen.

Die Forschungsergebnisse können von KMUs unterschiedlicher Branchen genutzt werden. Hersteller integrierter Scanspiegel können beispielsweise ihre Produkte auf die Integration kompakter handgeführter Sonden weiter anpassen. Endoskop-Hersteller, vor allem im KMU-Bereich, können die aufwendigen Überlegungen zur Integration der opto-mechanischen Baugruppe in das Handstück übernehmen und mir ihrer Expertise weiter verfeinern.

Laufzeit: 01.01.2014 - 31.03.2016