A4 – Gewebedifferenzierung mittels Water-Flow Elastografie

Forschungsschwerpunkt A: Sensorentwicklung

Die Morphologie und das abnormale Wachstum von Tumorgewebe verursachen Veränderungen in der Gewebeelastizität. Das Prinzip der hier entwickelten Water-Flow Elastografie konzentriert sich dabei auf die intraoperative Gewebedifferenzierung anhand von mechanischen Gewebeparameter wie das Elastizitätsmodul, um zukünftig in vivo Tumorgewebe von gesundem Gewebe differenzieren zu können.

Gewebeelastizität als diagnostischer Marker

Die mechanische Elastizität ist ein zentraler Parameter lebender Zellen und Gewebe und einer der Parameter, welcher sich bei Tumorerkrankungen deutlich ändert. Daher werden aktuell verschiedene Ansätze verfolgt, um Gewebeelastizität zu einem neuen diagnostischen Marker in der Medizin zu machen. Mit Ultraschall-Elastographie und Magnetresonanz-Elastographie wurde bereits demonstriert, dass die Elastizität des Gewebes zur Identifikation von Tumoren dienen kann. In der Folge wurden weitere Ansätze entwickelt, mit denen die Elastizität von menschlichem Gewebe in vivo gemessen werden kann, z. B. mittels Torsions-Resonanz oder mittels Aspiration. Auch optische Ansätze werden verfolgt, z. B. unter Verwendung konfokaler Mikroskopie oder optischer Kohärenztomographie (siehe Projekt A1). Alle aktuell bekannten Verfahren zur in vivo Elastizitätsmessung von Gewebe sind jedoch mit einem vergleichsweise hohen apparativen Aufwand verbunden.

Prinzip der Water-Flow Elastografie. Der Unterdruck 𝑝𝑠𝑢𝑐 führt zu einer definierten Anpresskraft während der Messung. Der Überdruck 𝑝𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑 verformt das Gewebe lokal und führt zu einer mit Kochsalzlösung gefüllten Indentation. Deren Volumen 𝑉𝑖𝑛𝑑 wird mit einem Durchflussmesser gemessen und ist ein Maß für die Elastizität des Gewebes.

Die Wasserstrahl-Elastografie

Im Projekt soll die Entwicklung und Anwendung der Water-Flow Elastografie (WaFE) vorangetrieben werden. Mit dieser Technik konnten bereits mechanische Gewebeparameter wie der Elastizitätsmodul anhand der Messung des Indentationsvolumens bestimmt werden. Diverse Verbesserungen wie z.B. ein vorgegebener Ansaugdruck während der Messung führten zu definierten Randbedingungen und somit zu einer reduzierten Anwenderabhängigkeit und einer erhöhten Robustheit der Messergebnisse.

 

Kontakt

Dieses Bild zeigt Emily Hellwich

Emily Hellwich

 

Doktorandin A4

[Foto: Emily Hellwich]

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Tilman Schäffer

Prof. Dr.

Teilprojektleiter A4

[Foto: Tilman Schäffer, Universität Tübingen]

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