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Computational Biophotonics for Endoscopic Cancer Diagnosis and Therapy

Projektbeschreibung

Minimalinvasive Tumordiagnose mit maximaler Präzision

Bei der endoskopischen Tumordiagnose und -behandlung mangelt es derzeit an Sensibilität und Spezifizität. Das führt zu übermäßiger oder mangelnder Behandlung, Tumorrezidiven, Komplikationen bei Operationen und hohen Kosten. Durch das EU-finanzierte Projekt COMBIOSCOPY soll die klinische endoskopische Bildgebung revolutioniert werden, indem Biophotonik mit computergestützten Interventionen kombiniert wird. Im Projekt sollen quantitative, multimodale Biomarker für die Bildgebung entwickelt werden, die mehr Informationen bieten, als mit dem bloßen Auge erfassbar sind. Das wird erreicht, indem Weißlichtbilder mit multispektralen optischen und photoakustischen Bildern kombiniert werden, um so die sichtbare Oberfläche in 3D sowie tieferliegende anatomische und funktionale Details zu rekonstruieren. Letztendlich soll über das Projekt die minimalinvasive Tumordiagnose und -behandlung mit hoher Präzision zu geringen Kosten ermöglicht werden. Mit COMBIOSCOPY könnten übermäßige oder mangelnde Behandlungen verhindert werden.

Ziel

Key challenges in endoscopic tumor diagnosis and therapy consist of the detection and discrimination of malignant tissue as well as the precise navigation of medical instruments. Currently, a low level of sensitivity and specificity in tumor detection and lack of global orientation lead to both over- and undertreatment, tumor recurrence, intra-operative complications, and high costs. The goal of this multidisciplinary project is to revolutionize clinical endoscopic imaging based on the systematic integration of two new but independant fields of research up until this point: Biophotonics and computer-assisted interventions (COMputational BIOphotonics in endoSCOPY).

For the first time, quantitative multi-modal imaging biomarkers based on structural and functional data are being developed to enhance the physician’s view by providing information that cannot be seen with the naked eye. To this extent, white light images co-registered with multispectral optical and photoacoustic images will be processed in a combined manner to dynamically reconstruct not only the visible surface in 3D but also subsurface anatomical and functional detail such as 3D vessel topology, blood volume and oxygenation. Spatio-temporal registration of multi-modal data acquired before and during the procedure will enable (1) the highly specific local tissue classification and discrimination based on tissue shape, texture, function and radiological contrast imagery as well as (2) global context-aware instrument guidance.

This innovative approach to radiation-free real-time imaging will be implemented and evaluated by means of computer-assisted colonoscopy and laparoscopy. The potential socioeconomic impact of providing high precision minimally-invasive tumor diagnosis and therapy at low cost is extremely high.

Finanzierungsplan

ERC-STG - Starting Grant

Gastgebende Einrichtung

DEUTSCHES KREBSFORSCHUNGSZENTRUM HEIDELBERG
Netto-EU-Beitrag
€ 1 256 437,50
Adresse
IM NEUENHEIMER FELD 280
69120 Heidelberg
Deutschland

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Region
Baden-Württemberg Karlsruhe Heidelberg, Stadtkreis
Aktivitätstyp
Research Organisations
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Gesamtkosten
€ 1 256 437,50

Begünstigte (3)