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Etwa 23.000 Menschen erkranken jedes Jahr in Deutschland an Hautkrebs, rund 3.000 Menschen sterben jährlich daran. Bislang sind Untersuchungen zur Hautkrebsfrüherkennung in hohem Maße von der Erfahrung des untersuchenden Arztes abhängig: So erfolgen Biopsien, also die chirurgischen Entnahmen von tumorverdächtigem Gewebe, bisher meist ausschließlich auf Basis visueller Kontrollen. Manche bösartigen Melanome werden dabei übersehen oder nicht frühzeitig genug erkannt.

Ulmer Wissenschaftler haben jetzt ein neuartiges Verfahren zur Hautkrebsfrüherkennung entwickelt, das die Diagnostik präziser, kostengünstiger und einfacher macht. Mithilfe eines hyperspektralen Kamerasystems, kombiniert mit strukturierter Beleuchtung, können Vorstufen bösartiger Melanome und kleinste Unterschiede in der Mikrostruktur des Gewebes zuverlässig detektiert werden. Für ihre Leistungen sind Dr. Karl Stock und M. Sc. Physik Steffen Nothelfer vom Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Messtechnik an der Universität Ulm gestern in Köln mit dem Otto von Guericke-Preis der AiF ausgezeichnet worden. Durchgeführt wurde das Projekt vom AiF-Mitglied Forschungsvereinigung Feinmechanik, Optik und Medizintechnik e. V. (F. O. M.). Der Preis wird einmal im Jahr für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der IGF vergeben und ist mit 10.000 Euro dotiert. Die vorwettbewerbliche IGF wird im Innovationsnetzwerk der AiF und ihrer 100 Forschungsvereinigungen organisiert und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit öffentlichen Mitteln gefördert.

Einen Film zum ausgezeichneten Projekt finden Sie hier.

Unsichtbares sichtbar machen

„Wir haben ein Gerät entwickelt, das den Arzt bei der Erkennung von schwarzem Hautkrebs unterstützen soll“, erklärt Stock das Ergebnis der Forschungsarbeiten. „Damit können wir die optischen Eigenschaften eines Gewebes in jedem Punkt exakt bestimmen und daraus auf Gewebeveränderungen schließen.“ Sein Kollege Nothelfer beschreibt das Vorgehen: „Zunächst beleuchten wir die Haut bei der Untersuchung in unterschiedlichen Farben und mit unterschiedlichen Streifenmustern. Einfach gesagt projizieren wir bestimmte Muster auf die Haut und erfassen dann das zurückgestreute Licht mit einer empfindlichen Kamera.“ Aus Abweichungen oder Verzerrungen des ursprünglichen Musters lassen sich mithilfe von Auswertealgorithmen sehr genau Änderungen der optischen Gewebeeigenschaften, auch in der Tiefe, ableiten. Diese können erste Hinweise einer krankhaften Gewebestörung sein. „In erster Linie kommt das Gerät den Patienten zugute, denn je früher das Melanom entdeckt wird, desto höher sind die Überlebenschancen des Patienten“, resümiert Stock.

Den komplette Pressetext der AiF finden Sie hier.

Ansprechpartner zum Projekt

Dr. Karl Stock, Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Messtechnik (ILM) an der Universität Ulm, E-Mail: karl.stock(at)ilm-ulm.de, Telefon: +49 (0) 731 1429-220

Dr. Markus Safaricz, Forschungsvereinigung Feinmechanik, Optik und Medizintechnik e. V. (F.O.M.), E-Mail: info(at)forschung-fom.de, Telefon: +49 (0) 30 414021-39

28. Oktober 2020, 18:00 Uhr

In diesem Jahr ist alles anders, auch die Verleihung des Otto von Guericke-Preises der AiF. Live und in Farbe und sogar bei Ihnen zu Hause, lädt die AiF Sie herzlich dazu ein, das IGF-Projekt des Jahres zu feiern: Drei Finalisten-Teams präsentieren ihre nominierten Projekte mit besonderen Innovationsleistungen auf dem Gebiet der vorwettbewerblichen Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF). Schauen Sie rein und nehmen Sie teil – https://ovg-2020.aif.de/#/

Unser Institut tritt mit einem Projekt an, bei dem Unsichtbares sichtbar gemacht wird. Das Forscherteam um Dr. Karl Stock stellt Untersuchungen an, die der Hautkrebsfrüherkennung dienen. So erfolgen Biopsien, also die chirurgischen Entnahmen von tumorverdächtigem Gewebe, bisher meist ausschließlich auf Basis visueller Kontrollen. Optimal ist diese Methode nicht, denn dabei werden manche bösartigen Melanome übersehen bzw. nicht frühzeitig genug erkannt. Andererseits werden auch viele gutartige Muttermale unnötigerweise entfernt. Wir haben jetzt ein neuartiges Verfahren zur Hautkrebsfrüherkennung entwickelt, das die Diagnostik nicht nur präziser, sondern auch kostengünstiger und einfacher macht. Mithilfe eines multifokalen hyperspektralen Kamerasystems können Vorstufen bösartiger Melanome und kleinste Unterschiede in der Mikrostruktur des Gewebes zuverlässig detektiert werden. Dies stellt auch die Weichen für die Telemedizin.

Der diesjährige Forschungstag fand am 20.10.2020 als Online-Veranstaltung statt. Neben Vorträgen hochrangiger Rednerinnen und Redner aus der Wissenschaft, Wirtschaft und Politik wurde das Thema „Wissenschaftskommunikation im Zeichen polarisierter Debatten“ in einem Panel diskutiert. Unser Mitarbeiter Felix Glöckler gewann beim Posterpreis den 2. Platz. Das Poster kann heruntergeladen werden.

Die Baden-Württemberg Stiftung veranstaltet den Forschungstag seit 2007 im zweijährigen Rhythmus. Es gilt dabei nicht nur, die Forschungsvorhaben zu präsentieren, die von der Stiftung unterstützt werden. Der Forschungstag ist für die Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik vielmehr eine gute Gelegenheit, sich auszutauschen und miteinander ins Gespräch zu kommen. Der Forschungstag ist die perfekte Gelegenheit, gemeinsam spannende Ideen zu entwickeln und fruchtbare neue Kooperationen anzubahnen.

Weitere Details zum Forschungstag finden Sie hier: https://www.bwstiftung.de/forschungstag/

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft bewilligt dem ILM entsprechend dem Antrag von Herrn Professor Dr. Alwin Kienle, den er zum Thema "Grundlegende theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Wellenfrontformung tief im biologischen Gewebe" gestellt hat, Investitions- und Personalmittel für 36 Monate.

Ziel des Projektes ist die erstmalige grundlegende Untersuchung der Wellenfrontformung tief in streuenden, insbesondere biologischen, Medien und deren Anwendungen basierend auf exakten und effizienten - sowohl analytischen als auch numerischen – Lösungen der Maxwellgleichungen und der Strahlungstransportgleichung. Beispielsweise soll die Fokussierung durch Wellenfrontformung systematisch in Abhängigkeit aller optischen Eigenschaften und der Tiefe des streuenden Mediums sowohl für gepulste als auch für kontinuierliche Lichtquellen charakterisiert werden. Des Weiteren sollen verschiedene Techniken, beispielsweise Korrelationsuntersuchungen mithilfe des remittierten elastisch gestreuten Lichts und des remittierten Ein- bzw. Mehrphotonen-Fluoreszenzlichts, für eine erfolgreiche und nicht-invasive Kontrolle der Bildung eines scharfen Fokus tief im streuenden Medium untersucht werden. Die theoretischen Ergebnisse sollen mit Messungen vorwiegend an optisch und geometrisch, teilweise mikroskopisch, genau charakterisierten statischen und nicht-statischen Phantomsystemen, aber auch an tierischen Ex-Vivo-Geweben validiert werden. Obige Arbeiten versprechen im Erfolgsfall eine Reihe äußerst wichtiger Anwendungen, insbesondere die Möglichkeit der mikroskopischen Bildgebung in weitaus größeren Gewebetiefen als es momentan der Fall ist.