Hintergrund, Akteure, Arbeitsplan, Verwertung, Ressourcen SAMBA PATI Smart Application of Magnetic-Based Particle Therapy and Imaging   Anwendung magnetischer Nanopartikel in Therapie und Bildgebung Hintergrund, Akteure, Arbeitsplan, Verwertung, Ressourcen

Thema und Zielsetzung des Vorhabens Magnetic Particle Imaging Magnetische Thermotherapie Diagnostik Therapie http://www.chemiereport.at/von-magnetischem-drug-targeting-energiearmer-trinkwasseraufbereitung-und-neuen-gebaeude-sensoren

Zielsetzung des Vorhabens: Spulen-Einschub Smart Application of Magnetic-Based Particle Therapy and Imaging

Magnetic Particle Imaging Fast tomographic imaging without ionizing radiation Application of nonhazardous tracer Imaging of the tracer with magnetic fields  Images in courtesy of Philips Research, Hamburg

Magnetic Particle Imaging Quantification stenosis, blood flow and perfusion as well as visualization of medical instruments such as catheters Administration of MPI tracer 1 Determination of tracer with MPI scanner 2 3 Medical treatment with a catheter (coated or filled with MPI tracer) Determination of tracer and catheter position with MPI scanner 4  J. Haegele et al., Radiology, 265(3), 2012

Magnetic Particle Imaging Accurate localization of the sentinel lymph node without ionizing radiation with handheld MPI scanner Successful proof of concept with a single-sided MPI to achieve best patient access 2 Accumulation in sentinel lymph node 1 Administration of MPI tracer 3 Determination of tracer with MPI scanner  T. Sattel et al., Single-sided device for magnetic particle imaging, J. Phys. D: Appl. Phys., 42(2), 2009

Neuheit des Lösungsansatzes Lokale fokussierte Erwärmung von Gewebe & Nanopartikeln Überwachung der Elastizitätseigenschaften & Auslenkung der Nanopartikel Temperaturüberwachung Adaptive Fokussierung des Ultraschalltherapiesystems Genaue Katheterplatzierung durch Magnetische Manipulation Verankerung des Katheters im Tumor durch Torsionsbewegung einer geeigneten Katheterspitze Bildgebung der Partikelverteilung mit MPI und Planung und Erwärmungsüberwachung mit HIFU Innovative Kombinationsmöglichkeiten Medizinische Applikationen

Klinische und sozioökonomische Bedeutung

Rollen der Partner Partner Status Rolle Aufwand Universität zu Lübeck Konsortialführer Bereitstellung von MPI System-Know-How; Integration eines MPI-HIFU Thermotherapie-Systemdemonstrators, Spuleninsert für Magnetomotion, Systemintegration und Validierung 5 FTEs p.a. Philips Bereitstellung von MPI System-Know-How und HIFU-Anwendungs-Know-How, ggf. auch von Systemsoftware für bildgeführte HIFU-Therapie; Untersuchung der elektromagnetischen Kompatibilität der HIFU-Instrumentierung mit MPI und Untersuchung von Sicherheitsaspekten. Bereitstellung von Algorithmen für die Lungen-Anwendung und Implementation der Kathetermanipulation mittels MPI. Ggf. Bereitstellung prototypischer CMUT-Arrays 2 FTEs p.a. Universität Bochum Design eines MPI-kompatiblen HIFU-Transducer-Arrays, Magnetomotive Ultrasound Imaging und Strahlformung Bruker Biospin Assoziierter Partner Know-How zu kommerziellen präklinischen MPI-Systemen, die bei Bruker entwickelt werden - Philips Helsinki Unterauftrag von Philips Elektromagnetische Kompatibilität und Patientensicherheits-Aspekte 98 T€

Beantragende Partner: 1. IMT Bildgebung MRT MPI und Tracer CT und Tomosynthese SPECT und PET Biophysik e-m-Felder Wärme Strömung Formmodelle Monte-Carlo Simulation

Übersicht der Arbeitsschwerpunkte IMT Fokus-Bereiche AP02 AP03 AP05 Frontend- und Backend-Installation Magnetische Manipulation Partikelerwärmungsgenerator und -analysator Installationsarbeiten und Raumvorbereitung Einarbeitung in das Präklinische System Herstellung von magnetisch manipulierbaren Devices Migration der Sequenzen auf das kommerzielle präklinische MPI-System Technische Validierung der magnetischen Manipulation Definition des Gerätes und Anforderungskatalog Design Elektrische und mechanische Realisierung Messung der Partikelerwärmung

Übersicht der Arbeitsschwerpunkte IMT Fokus-Bereiche AP07 AP08 AP10 Prädiktive Heizmodelle Therapie-Monitoring durch Motion-Imaging Bestimmungen von Gewebeeigenschaften über Partikelimmobilisierung Vorhersage des Heizverlaufes Untersuchung von individuellen Nanopartikeln Theoretische Vorhersage der Magnetfeld-Induzierten Partikelbewegung Gradientenspulensatz, Bestimmung der Anregungsfrequenzen und Signalgenerierung für das Monitoring-Feld Konstruktion einer geeigneten Spulenhalterung mit Proben- und US-Einsatz HF-Magnetfeld-basierte Signalauswertung zur Bestimmung von Materialparametern Durchführung der HF-Magnetfeld-basierten Elastographie-Messungen

Übersicht der Arbeitsschwerpunkte IMT Fokus-Bereiche AP11 AP15 AP16 Herstellung geeigneter Partikel und Phantome Magnetfeld-basiert HF-Therapie MPI-basierter Ansatz zur Gewebeerwärmung Herstellung unterschiedlicher Nanopartikel für die Therapie Herstellung geeigneter Phantome zur Bestimmung der E-Module Herstellung anatomieähnlicher Anthropo- und Zoomorpher Phantome zur technischen Gesamtvalidierung Simulation der gesamten Therapiesteuerung Realisierung eines Kühlsystems für Therapiespulen Realisierung der elektrischen Ansteuerungskette der Therapiespulen sowie der Therapiespulen selbst Testung der Therapiespulen unter Volllast / Integration der Therapiespulen Migration der MPI-Sequenzen in das kommerzielle MPI-System Validierung der Erwärmungssequenzen für selektierte Partikel

Übersicht der Arbeitsschwerpunkte IMT Fokus-Bereiche AP17 AP19 Realisierung der Gantry für den Theranostik-Einschub Kreuzvalidierung des Therapieansatzes im MRT Definition der Gantry und Anforderungskatalog und Design einer geeigneten Gesamt-Gantry für den Theranostik-Einschub Realisierung des Prototyps der Gantry im 3D-Druckverfahren Integration aller Teilsysteme auf der Gantry sowie Validierung des Zusammenspiels aller Teilkomponenten Durchführung von MRT-messungen der verwendeten Phantome und Gewebeproben Bildfusion MPI-MRT MRT/MPI-basierte Auswertung des Therapieerfolges

Übersicht der Arbeitsschwerpunkte IMT Weitere Bereiche / Unterstützenden Arbeiten AP01 AP04 AP18 Spezifikation Katheter- und Partikelvisualisierung Untersuchung der mögl. gegenseitigen Störeinflüsse und der Sicherheitsaspekte

Gesamtauslastung Lübeck Philips Bochum 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Verwertung Verwertung von Therapie-Einschub-Innovationen Lizensierung an Philips über Medisert EXIST-gestützte Ausgründung MPI Einschub kommerzialisieren Lübeck besitzt exzellente Infrastruktur als EXIST-Gründerhochschule Verwertung über Schulungsangebote Schulungs- und Traningszentrum für MPI und US Hohes wirtschaftliches Potential durch Wissensvorsprung Verwertung von Spulenprototypen Verkauf von Spuelen an Partner oder Externe Wirtschaftskontakte Große Expertiese am IMT und damit verbundener Vorsprung