Innerhalb des gesamten Closed-Loop-Prozesses von M²OLIE befasst sich das Verbundprojekt M²INT mit der Gestaltung und Optimierung der diagnostischen und therapeutischen Prozesse im Interventionsraum. Eine effektive Behandlung erfordert eine komprimierte und flexible sowie effiziente Abfolge diagnostischer und therapeutischer Maßnahmen. Aufbauend auf den Ergebnissen der vorangegangenen Phase sollen im Rahmen der 2. Förderphase bestehende Limitationen (wie beispielweise Effizienzhemmnisse im Bereich des OP-Setups) aufgehoben und ein Fokus auf vermarktungsfähige Technologien für die Gestaltung zukünftiger Interventionsräume gelegt werden. Das Gesamtziel von M²INT als Verbund ist die integrierte (Weiter-)Entwicklung der medizinischen Methoden, technischen Lösungen und Prozesse für die Behandlung von Patienten mit Oligometastasen mit Methoden der molekularen Medizin basierend auf dem Closed-Loop Prinzip. Am Projektende sollen die Teillösungen von M²INT im Interventionsraum zu einem System integriert und als Teil des M²OLIE Gesamtprozesses in der Klinik mit Patienten evaluiert werden. Konkret sollen in M²INT die Effizienz des interventionellen Prozesses gesteigert und das Patienten-Outcome sowie die intraoperative Situation bei der Behandlung von Patienten mit Oligometastasen verbessert werden. Die technologischen Entwicklungen bilden die Grundlage für die Fortentwicklung der therapeutischen Anwendungen, die wiederum als Prüfaufgabe für die klinische Evaluierung der Technologien verwendet werden sollen.
Um diese Ziele zu erreichen ist das Verbundprojekt M²INT aus drei Teilvorhaben zusammengesetzt, in denen die erforderlichen Teillösungen erarbeitet werden. Neben den Teilergebnissen besteht die übergeordnete Innovation im hohen Integrationsgrad des Gesamtsystems einschließlich der klinischen Evaluierung. Die Projekte bauen teilweise auf den Ergebnissen der ersten Förderphase von M²INT auf bzw. übernehmen diese vollständig.
Das erste Teilvorhaben “Systemplattform für die Applikationen der molekularen Intervention” wird vom Fraunhofer IPA koordiniert. Als Ergebnis der ersten Projektphase wurde die Bedeutung der effizienten Gestaltung des Gesamtprozesses im Interventionsraum als wesentliche Voraussetzung für die Etablierung aufwändiger Technologien deutlich. Daher befasst sich dieses Teilvorhaben mit der Erforschung von Methoden und Technologien zur Effizienzsteigerung des OP-Setups und speziell der interventionsspezifischen, automatisierten Patientenlagerung. Ein weiteres Ziel besteht in der Weiterentwicklung des Assistenzsystems für die Nadelplatzierung und dessen Erweiterung für die telemanipulierte und vollautomatische Durchführung von auf Nadelsonden basierten Prozeduren. Als wichtiges innovatives Element wird außerdem ein System für die interventionelle Qualitätssicherung etabliert, das mit Hilfe von Messsonden zunächst einen Rückschluss auf Ergebnisse minimalinvasiver ablativer Therapien und in Zukunft eine modellbasierte Planung ermöglichen soll. Unabhängig von den technologischen Teilentwicklungen wird die medizinische Anwendungsentwicklung mit der Integration aller neuen Teillösungen und der Ergebnisse aus der 1. Förderphase von M²OLIE fortgesetzt. Im Einzelnen wird ein robotergestütztes Verfahren zur gezielten intraoperativen Bestrahlung von Hirntumoren erforscht, eine Möglichkeit zur multimodalen In-vivo-Messung der klinischen Wirkung von minimalinvasiven ablativen Therapien etabliert und die klinische Translation von robotergestützten interventionellen Verfahren mit Multi-Detektor-Computertomographen (MDCT) und Cone-Beam-Computertomographen (CBCT) unterstützt.
Das zweite Teilvorhaben “Navigierte molekulare Diagnostik und Therapie” wird durch das Emb-Lab der Hochschule Mannheim koordiniert. Im Mittelpunkt des Teilvorhabens steht die Entwicklung und Implementierung von Methoden für die automatische Situationserkennung im Interventionsraum. Zu diesem Zweck werden die Trackinglösungen aus der ersten Phase für die Personenerkennung und der Interpretation von Situationen im Interventionsraum anhand von Algorithmen des Machine-Learnings weiter erforscht und ergänzt. Auf dieser Basis wird ein System zur Unterstützung der Patientenlagerung erforscht. Des Weiteren wird die im Raum befindliche Strahlendosis visualisiert. Die in der vorangegangenen Phase bereits gestartete Erforschung einer gewebedifferenzierenden Biopsienadel wird ebenfalls von der Hochschule Mannheim in der klinischen Anwendung fortgesetzt.
Das dritte Teilvorhaben „Methoden der Molekularen Intervention“ wird von der Klinik für Strahlentherapie und dem Institut für Klinische Radiologie und Nuklearmedizin (IKRN) der Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg koordiniert. In der ersten Projektphase von M²OLIE hat sich eine Reihe von interventionellen Methoden für den Einsatz von Assistenzsystemen bzw. für die Anwendung von Closed-Loop Konzepten empfohlen. Diese Anwendungen sollen mit den Technologien aus beiden Förderphasen von M²OLIE in klinischen Szenarien aus medizinischer Sicht evaluiert werden. Für diese Anwendungen werden die Abläufe für den Aufbau des Leitsystems analysiert und neue Anwendungen für molekulare Interventionen identifiziert sowie für eine Umsetzung als Closed-Loop-Prozess entworfen. Für die Abläufe wird eine Datenbasis ermittelt, mit deren Hilfe die Ergebnisse der Systemevaluierung im Interventionsraum, z. B. im Hinblick auf Outcome und Effizienz, bewertet werden können. Die Ergebnisse der Evaluierung bilden eine wichtige Grundlage für eine potenzielle Vermarktung des Gesamtsystemkonzepts. Weiterhin unterstützt das dritte Teilvorhaben bei Teilaufgaben der Echtzeit-Personendosimetrie, der Dosisverteilungssimulation für die robotergestützte Bestrahlung von Hirntumoren sowie der Erarbeitung einer Ground-Truth für die multimodale In-vivo-Messung und der Erforschung von Möglichkeiten der Endoradiotherapie mit funktionalisierten Goldnanopartikeln und mit 212Pb-markierten Peptiden zur Verbesserung des Outcomes von Patienten. In Ergänzung zu den oben genannten Themen leisten die Ärztinnen und Ärzte der Universitätsmedizin Mannheim einen unverzichtbaren Beitrag zur klinischen Translation der Entwicklungen durch ihr Engagement bei der Planung und Durchführung erster klinischer Experimente und Studien mit den entwickelten Technologien.