Ein neues Medizinprodukt soll die Arthroskopie neu definieren
Die Osteoarthritis, eine degenerative Gelenkerkrankung, wird durch den Abbau von Knorpelgewebe in einem Gelenk verursacht. Sie ist die häufigste Form der Arthrose, von der Millionen Europäerinnen und Europäer betroffen sind – und die Fallzahlen steigen weiter. Nach Angaben eines Sonderberichts in der Zeitschrift „The Economist“(öffnet in neuem Fenster) aus dem Jahr 2019 leiden über 57 Millionen Menschen in Westeuropa an Osteoarthritis. Das entspricht einem Anstieg von 54 % seit 1990. Eine Diagnose ist im Allgemeinen schwierig, da es keinen aussagekräftigen Test gibt. Stattdessen werden meist Arthroskopien durchgeführt, ein minimalinvasiver Eingriff, bei dem nur kleine Schnitte für die Untersuchung und Reparatur des Gelenks notwendig sind.
Mehr Objektivität bei der Arthroskopie
Das Problem mit der Arthroskopie besteht in der hohen Subjektivität und damit einem Mangel an Genauigkeit. „Aktuelle Verfahren beruhen auf der Sichteinschätzung des Zustands des Gewebes im Gelenk durch die behandelnde Fachkraft und hängen somit von der Einschätzung und Erfahrung dieser ab“, erklärt Gabriela Lorite, die Koordinatorin des EU-finanzierten Projekts MIRACLE(öffnet in neuem Fenster). Lorite äußerte, dass das MIRACLE-Projekt die Arthroskopie neu definieren will. „Wir wollen ein innovatives Medizinprodukt entwickeln, das die Arthroskopie objektiver gestaltet“, berichtet sie. „Das Gerät wird während einer Arthroskopie Informationen zum Zustand des Gelenkknorpels bieten. So werden präzise, faktenbasierte Diagnosen und letztendlich ein wirksamerer Behandlungsplan möglich.“
Neu von Anfang an
Etwas Neues zu schaffen bedeutet, ganz von vorne anzufangen. Im Falle des MIRACLE-Projekts bedeutete das nicht nur, neue Technologien zu entwickeln, sondern diese auch in einer einzigen Diagnostik-Lösung zusammenzuführen. Zu den neuen Technologien gehören maßgeschneiderte Quantenkaskadenlaser, integrierte Strahlkombinierer und eine Messsonde für den mittleren Infrarotbereich. „Ein Großteil der Forschung und Zeit wurde für die Miniaturisierung und Konzeption der Messsonde nach den Anforderungen der orthopädischen Fachkräfte investiert“, merkt Lorite an. Doch ein Fortschritt der Technologie bedeutet, auch Hürden aus dem Weg zu räumen, und die MIRACLE-Technologie war keine Ausnahme. Die Forschenden stellten während der Tests zum Beispiel fest, dass die Signale der Messsonde nicht deutlich und stark genug für zuverlässige Messungen waren. Somit musste das Projektteam das Elektronik- und Optiksystem weiter optimieren. „Letztendlich schafften wir es, alle entwickelten wichtigen Technologien in einem einzigen Gerät zusammenzuführen, das die erwarteten analytischen Daten bereitstellt“, kommentiert Lorite. „Das war ein umjubelter Sieg!“
Ein bedeutender Schritt nach vorn
Neben den Technologien und deren Zusammenführung zielte MIRACLE außerdem auf die Validierung des Produkts als medizinisches Instrument ab. Dafür waren Analysen hunderter Proben und die Entwicklung geeigneter Modelle zur Datenauswertung notwendig, die gesundes von geschädigtem Knorpelgewebe unterscheiden können. Doch auch hier warteten Herausforderungen: ein Mangel an Proben von gesundem menschlichem Knorpelgewebe. Lorite erläutert, dass für den Aufbau eines zuverlässigen Modells, das zwischen gesundem und geschädigtem Gewebe unterscheiden kann, viele unterschiedliche Proben notwendig sind, einschließlich gesunden und ungesunden Knorpels. Doch die meisten menschlichen Proben stammen von gespendeten Leichnamen, die bereits gealtert sind oder Unfallopfer waren, sodass ein Großteil eher im ungesunden Bereich liegt. Deshalb mussten die Forschenden die menschlichen Proben mit tierischen Proben ergänzen. So konnten sie mit der Validierung fortfahren. „Trotz dieser Hürden ist das MIRACLE-Projekt bezüglich der Anwendung von Geräten im mittleren Infrarotbereich in der zukünftigen klinischen Praxis und als wirksames Instrument zur Diagnose von Osteoarthritis ein bedeutender Schritt nach vorn“, so Lorite abschließend.
