Während einer Tumoroperation entscheiden Millimeter über den Erfolg des Eingriffs. Chirurginnen und Chirurgen müssen krankes Gewebe vollständig entfernen, ohne dabei gesunde Strukturen wie Nerven zu verletzen. Ein neues Bildgebungssystem soll diese Arbeit künftig präziser machen. Im Verbundprojekt STAIN entwickelt das Team um Prof. Dr. Marianne Maktabi eine Kamera, die mit unsichtbarem Licht arbeitet und Tumorgewebe von gesundem Gewebe unterscheiden kann.
Hyperspektrale Bildgebung als diagnostisches Werkzeug
Das Prinzip ist bekannt: Licht strahlt auf das Gewebe, das reflektierte Licht wird in seine einzelnen Wellenlängen zerlegt. Jedes Gewebe hinterlässt dabei eine charakteristische spektrale Signatur, das mit einem Fingerabdruck vergleichbar ist. Die Besonderheit: Das intraoperative Bildgebungssystem arbeitet im kurzwelligen Infrarotbereich zwischen 1000 und 2500 Nanometern. In diesem Wellenlängenbereich lassen sich zusätzliche Informationen über Moleküle im Gewebe gewinnen, die in anderen Bereichen verborgen bleiben.
Bisherige klinische Verfahren nutzen meist Kontrastmittel, die in den Körper gespritzt werden, um Gewebe unter speziellen Kameras zum Leuchten bringen. Diese Fluoreszenzbildgebung birgt Risiken: Allergische Reaktionen sind möglich, nicht alle Patient:innen vertragen die Substanzen. Aktuelle spektrale Kameras arbeiten zwar bereits ohne Kontrastmittel, erfassen aber nur den visuellen und nahen Infrarotbereich bis 1000 Nanometer. Studien zeigen: Die Genauigkeit reicht für den klinischen Einsatz noch nicht aus.
Vorarbeiten der Forschungsgruppe weisen den Weg
Das Projektteam baut auf fundierten Vorarbeiten auf. In mehreren wissenschaftlichen Publikationen hat die Forschungsgruppe bereits nachgewiesen, dass hyperspektrale Bildgebung Darmkrebs erkennen und Durchblutungsstörungen nach mikrochirurgischen Gewebetransplantationen aufspüren kann. Diese Erkenntnisse bilden die Grundlage für den nächsten Schritt: die klinischen Messungen im erweiterten Infrarotbereich.
An dem Projekt werden zwei Doktoranden und wissenschaftliche Mitarbeitende sowie studentische Hilfskräfte arbeiten. Das interdisziplinäre Forschungsvorhaben setzt auf die Partnerschaft mit der HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen, drei deutschen Kliniken und dem Hannoveraner Unternehmen HAIP. Die Kliniken liefern Daten aus dem OP-Saal und testen das System unter realen Bedingungen. HAIP steuert technologische Expertise im Bereich hyperspektraler Kameras bei.
Einsatz in zwei chirurgischen Bereichen geplant
Die Forschenden fokussieren sich auf zwei Anwendungsfelder: In der Viszeralchirurgie soll das System bei Darmresektionen zum Einsatz kommen, in der Hals-Nasen-Ohren-Chirurgie bei Eingriffen im Kopf-Hals-Bereich. Beide Bereiche stellen hohe Anforderungen an die Präzision, weil dort viele empfindliche Strukturen auf engem Raum liegen.
„Wir entwickeln hier kein fertiges Produkt, sondern erforschen die Anwendungsmöglichkeiten", erklärt Projektleiterin Prof. Dr. Marianne Maktabi, die seit 2022 am Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen der Hochschule Anhalt tätig ist. „Die Medizinprodukteentwicklung ist komplex und langwierig. Nach diesem Projekt können in Folgevorhaben zusammen mit Industriepartnern und Kliniken einsatzfähige klinische Produkte entstehen."
Förderung im Verbund durch HAW-ForschungsPraxis
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert STAIN im Rahmen der Richtlinie HAW-ForschungsPraxis mit insgesamt 2,5 Millionen Euro. Davon gehen 1,38 Millionen Euro an die Hochschule Anhalt, 1,12 Millionen Euro an die HAWK Göttingen. Das Projekt läuft vom 1. Januar 2026 bis zum 31. Dezember 2029.
„Der Auswahlprozess war anspruchsvoll", berichtet Forschungsschwerpunktmanagerin Dr. Johanna Berg vom KAT-Team der Hochschule Anhalt. „Von rund 300 eingereichten Skizzen wurden nur 63 zur Antragstellung aufgefordert. Dass unser Vorhaben zu den wenigen gehört, die den Zuschlag erhalten haben, bestätigt die Bedeutung des Projekts für eine zukunftsweisende Gesundheitsvorsorge."
International ist ein solches System noch nicht klinisch etabliert. Zwar wird in verschiedenen Projekten an hyperspektraler Bildgebung geforscht, der kurzwellige Infrarotbereich ist aber bisher nicht umfassend untersucht worden. Hier können neue Anwendungsmöglichkeiten erschlossen werden.
Beitrag zur digitalen und präventiven Medizin
Das Projekt passt ins Wissenschaftsjahr 2026, das unter dem Motto „Medizin der Zukunft" steht. STAIN verbindet zwei zentrale Aspekte: die digitale Verarbeitung von Informationen im OP-Saal und die Vorbeugung von Komplikationen durch frühzeitige Erkennung von Risikostrukturen.
Profitieren könnten letztlich viele Patienten – nicht nur bei onkologischen Eingriffen, sondern bei allen chirurgischen Operationen, bei denen Nerven geschont werden müssen. Das System könnte Chirurginnen und Chirurgen ein technisches Auge geben, das mehr sieht als das menschliche.
Informationen und Kontakt:
Prof. Dr. Marianne Maktabi
Hochschule Anhalt
Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen
marianne.maktabi@hs-anhalt.de
