Pressemitteilungen

Im Fokus stehen komplexe Operationen im Oberbauch, insbesondere die Entfernung von Tumoren an der Bauchspeicheldrüse. Anhand von in der Universitätsklinik angefertigten Computertomographie- und Magnetresonanztomographie-Aufnahmen erarbeiten die Forschenden des Fraunhofer MEVIS realistische 3D-Visualisierungen des zu operierenden Organs und seiner Umgebung. Chirurginnen und Chirurgen tragen bei den Eingriffen sogenannte Augmented-Reality (AR)-Brillen, die diese 3D-Darstellungen anzeigen können. Wer eine solche Brille trägt, kann das virtuelle Organmodell wie eine Projektion auf dem Körperteil sehen, an dem er operiert. „Dieses Bild dient als eine Art Landkarte, die den Operierenden ermöglicht, den ungefährlichsten Weg zum Beispiel zum Tumor zu finden. So ist bereits vor dem ersten Schnitt erkennbar, wo empfindliche Gefäße verlaufen, die nicht versehentlich verletzt werden dürfen. Damit wollen wir Eingriffe noch sicherer für Patientinnen und Patienten machen“, erklärt Weyhe.

Anders als in den vorbereitenden Projekten, an denen die Universitätsklinik ebenfalls beteiligt war, ist das Ziel der Forschenden in dieser Phase, Prozesse zu automatisieren – etwa beim Generieren der 3D-Visualisierungen aus CT- und MRT-Bildern. Außerdem soll sich das virtuelle Bild künftig ohne aufwändige manuelle Anpassungen auf die richtige Stelle des Patientenkörpers legen – und dort fest verankert bleiben, auch wenn sich die Operierenden bewegen und sich dadurch ihr Blickwinkel verändert.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitätsmedizin Oldenburg wollen zum einen herausfinden, wie gut die bereits erprobte, aber im Rahmen des Projekts weiterentwickelte Technologie in der Praxis funktioniert. Zum anderen interessieren sie sich für die Arbeitsbelastung der Chirurginnen und Chirurgen: Steigt ihr Stresslevel durch das Tragen der AR-Brille oder ist gar das Gegenteil der Fall? Neben Befragungen können darüber zum Beispiel Messungen auf der Haut Aufschluss geben.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die weitere Entwicklung eines sogenannten Hornhautstromaersatzgewebes zur Augenoberflächenrekonstruktion. Das Hornhautstroma ist die mittlere und mit 90 Prozent dickste Schicht der menschlichen Hornhaut. Wie auch in den Vorgängerprojekten arbeiten die Oldenburger eng mit Forschenden der Universitäten Braunschweig und Würzburg zusammen. Nach Oldenburg fließen Fördermittel in Höhe von rund 250.000 Euro für einen Zeitraum von drei Jahren.

Bereits nachgewiesen haben die Forschenden, dass sie aus Bindegewebszellen der Hornhaut, den sogenannten Fibroblasten, dünne Matrices heranwachsen lassen können. Die Bindegewebszellen gewinnen sie aus gespendeten Hornhautresten, die im Rahmen von Transplantationen bei der Anpassung ans Empfängerauge übrigbleiben. Die auf diese Weise gezüchteten sogenannten Cell-Sheets sind hoch transparent und stabil genug, um sie auf dem Auge vernähen zu können. Diese vielversprechenden Ergebnisse wurden bereits im Fachjournal „Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine“ veröffentlicht und zusätzlich mit dem Brewitt Publikationspreis des Berufsverbands der Augenärzte Deutschlands e.V. ausgezeichnet.

Das Verfahren wollen die Forschenden jetzt weiter entwickeln und die Biokompatibilität des Materials untersuchen. Dazu will das Forschungsteam die Generierung der Matrices in weiten Teilen automatisieren. Am Uniklinikum Würzburg wird dafür ein Bioreaktor entwickelt, in dem die Cell-Sheets automatisch mit Nährstoffen versorgt werden und so kontaminationsfrei wachsen können. Weil das Wachstum aktuell noch rund ein Jahr dauert, untersuchen die Forschungspartner an der TU Braunschweig, inwieweit sich die einzelnen Cell-Sheets schichten lassen, um schneller die erforderliche Dicke zu erreichen.

Mertsch und Schrader werden in Oldenburg die gestapelten Cell-Sheets nähergehend untersuchen und mit nicht-gestapelten Proben aus früheren Untersuchungen sowie mit natürlicher, menschlicher Hornhaut vergleichen. Insbesondere interessieren sie sich für das Wachstum und Verhalten von menschlichen Hornhautzellen auf den Konstrukten sowie die Transparenz und Haltbarkeit der Matrices. Außerdem gehen die Forschenden der Frage nach, ob in den gestapelten Cell-Sheets auch Nervenfasern einwachsen können. Das ist nötig, damit sich die verletzte Augenoberfläche regenerieren kann. Zusätzlich soll der wichtige Aspekt der Biokompatibilität des Gewebes untersucht werden. Davon hängt maßgeblich ab, ob das von den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern künstlich gezüchtete Material langfristig auch bei Menschen zum Einsatz kommen und dazu beitragen kann, dem weltweiten Mangel an Spender-Hornhäuten besser begegnen zu können.