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Eine Methode zum Nachweis von Brustkrebs auf der Grundlage von Fotoakustik und dass es zu einer Alternative zu aktuellen Mammographien oder Ultraschall werden könnte. Das ist eine der Forschungslinien von OILTEBIA, ein europäisches wissenschaftliches Projekt, das von Universität Carlos III. Madrid (UC3M) die ihre erste Sommerschule über Laser- und optische Bildtechnik für biochemische Anwendungen abgehalten hat.

Dieses neue wissenschaftliche Forschungsgebiet verspricht, die Art und Weise zu ändern, wie die Medizin in wenigen Jahren betrachtet wird. Das ist ein Beweis für einige der Experten, die sich in der European Summer School von OILTEBIA vom 15. bis 19. September auf dem Campus von Leganés de la UC3M. Dort haben die Forscher dieses Konsortiums ihre vorläufigen Arbeiten und Ergebnisse mit dem Rest des Netzes vorgelegt. "Es werden derzeit zahlreiche biomedizinische Bildtechniken auf der Grundlage von Lasertechnologien untersucht, und jedes Jahr werden weitere Fortschritte erzielt," so der Koordinator von OILTEBIA, Horacio Lamela, Leiter der Gruppe für Optoelektronik und Lasertechnologie (GOTL) der UC3M.

In dieser Zeile erscheinen Techniken wie die Optische CT Difusa, die es ermöglicht, die Funktion und Störungen des Gehirns und anderer Organe nicht invasiv zu studieren. Eine weitere bemerkenswerte Forschung ist die Beschaffung von Fotoakustik-Bildern für Brustkrebs-Erkennung, mit dem Vorteil gegenüber Röntgenaufnahmen, dass sie keinerlei ionisierende Strahlung verwenden. Diese Technologie nutzt die Eigenschaft von Ultraschallwellen in den Geweben, wenn sie mit kurzen, energiereichen Lichtimpulsen beleuchtet werden. Diese Signale ermöglichen die Feststellung von Chromophorenkonzentrationen (z.B. Sauerstoff-Hämoglobin, entoxygene Hämoglobin und Lipide) und die Mappingierung des Gewebes, um eine Angiogenese (Bildung neuer Blutgefäße aus anderen) zu finden, ein Prozess, der bei der malignen Transformation des Tumorwachstums auftritt, erklären die Forscher der UC3M. In der Tat haben sie während der European Summer School einen praktischen Workshop durchgeführt, in dem es darum geht, diese Art von Bildern mit dem LOIS-System (Laser Optoacoustic Imaging System) zu erwerben, das in ihrem Labor zusammen mit einem Brustgewebesimulator erhältlich ist.

Innovationen in der Lasertechnologie

Wissenschaftler erwarten auch wichtige Fortschritte bei der Hardware, wie z. B. die Entwicklung von gedrückten Quellen für hochenergetische Laserdioden und die Charakterisierung von Lasern für die Erzeugung von photoakustischen Wellen. "Da einige Projektpartner große Unternehmen sind, können Forscher sehr interessante und innovative Gerätedesigns präsentieren," meint Horaz Lamela, der darauf hinweist, dass es umfangreiche Signalverarbeitungsarbeiten gibt, bei denen sie neue Fortschritte erzielen können, wie etwa 3D-Rekonstruktionsalgorithmen oder die Zusammenführung von Bildern unterschiedlicher Art wie optische Spektroskopie und Ultraschallsignalverarbeitung. "Die Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen ermöglicht es nicht nur, das Gewebe zu kartieren, sondern auch bestimmte Stoffe und ihre Konzentrationen zu erkennen," erklärt Lamela.

Während des Forschungsprozesses ist es schwer zu sagen, wie lange es dauern kann, bis ein Gerät oder System auf dem Markt verfügbar ist, erklären Wissenschaftler. Und wenn es darum geht, neue Technologien in die klinische Umgebung zu bringen, dann muss man auch die Art und Weise berücksichtigen, wie ein solcher Technologietransfer stattfindet. "Eine vielversprechende Technologie kann mehrere Jahre dauern, bis sie 100% verfügbar ist, da sie eine Reihe umfassender Kontrollen durchlaufen muss, auch wenn die Vorteile im Vergleich zu bereits eingesetzten Techniken offensichtlich sind," so die Wissenschaftler. Planungs-, Entwicklungs- und Testphasen sind in der Regel iterativ, um die Effizienz und Effizienz der Systeme zu verbessern. Danach müssen vorklinische Tests und später klinische Tests an Menschen durchgeführt werden, und alles erfordert eine Reihe von Zertifizierungen und Standards, um dem Anwender die größtmögliche Sicherheit zu bieten.

System verwendet

OILTEBIA versucht, Forscher, die sich im Bereich der neuen elektromagnetischen Bildgebungs-Lasertechniken auf dem Gebiet der Biopharmakologischen Bildgebung befinden, mit fortgeschrittener Ausbildung zu versorgen, die von der Grundlagenforschung bis hin zur Entdeckung von Arzneimitteln bis hin zu neuen Bildern für die klinische Diagnose reicht. Diese neuen medizinischen Bildgebungstechniken beginnen, vom Labor ins Krankenhaus zu wechseln, so dass es in den kommenden Jahren notwendig sein wird, eine neue Generation von Experten für diese Techniken zu haben. Das Hauptziel des OLITEBIA-Netzes in diesem Zusammenhang ist es, einen multidisziplinären Ausbildungsrahmen zu schaffen, indem Experten aus Disziplinen wie Physik, Chemie, Biologie und Ingenieurwesen aus den verschiedenen europäischen Ländern in den Bereichen Biomedizin, Laseroptik, Ultraschallsensoren, Signalverarbeitung und Bildbildungsalgorithmen zusammenkommen.

OILTEBIA (Optical Imaging and Laser Techniques for Biomedical Applications) ist ein europäisches Projekt des Siebten Rahmenprogramms des ITN-Typs (Initial Training Network), das zur Vorbereitung junger Forscher auf ihre Zukunft eingerichtet wurde und ihnen die Möglichkeit gibt, Teil eines internationalen Netzwerks zu werden, das aus Wissenschaftlern aus Universitäten, Forschungszentren und Unternehmen in Europa sowie anderen internationalen Teilnehmern besteht. Das Projekt, das im vergangenen Jahr gestartet wurde und mit einem Budget von 3,5 Mio. EUR ausgestattet ist, wird von Professor Horaz Lamela, der Abteilung für Elektronik der UC3M, koordiniert. Wissenschaftler und Technologe, die auf dem Gebiet der biochemischen Anwendungen erfahren sind, nehmen durch Lasertechniken und optische Bilder aus einem Dutzend Ländern wie Deutschland, Spanien, Frankreich, Griechenland, Italien und den Niederlanden sowie von Industriepartnern aus den Niederlanden, Italien oder der Schweiz teil.

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Nachrichten und Bilder: Universidad Carlos III de Madrid (UC3M)

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