Utilisation de la technologie des capteurs quantiques pour améliorer les opérations des tumeurs cérébrales
La technologie quantique en route vers la société : projet commun DiaQNOS pour développer des capteurs quantiques pour améliorer la chirurgie des tumeurs cérébrales
L’ablation d’une tumeur cérébrale présente des défis particuliers pour les chirurgiens : ils doivent retirer la tumeur sans endommager les tissus cérébraux sains. Entre autres choses, il est important de garder un œil sur le cortex moteur responsable du mouvement. Si, par exemple, une voie nerveuse menant de celui-ci au bras est sectionnée, le patient ne pourra plus bouger ce bras après l’opération. Des diagnostics appropriés aident déjà à identifier et à épargner ces voies nerveuses et ces régions cérébrales.
photo: Arne Wickenbrock
Les chercheurs utilisent les soi-disant centres de couleur dans les diamants, alimentés par une lumière laser verte, pour développer une technique de diagnostic innovante pour les tissus cérébraux.
DiaQNOS : projet phare dans la technologie des capteurs quantiques
À l’avenir, la technologie des capteurs quantiques devrait encore améliorer l’attribution de fonctions à certaines zones du cerveau – via de nouveaux dispositifs de diagnostic qui, entre autres, affinent la neuronavigation. Un consortium de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) et de l’Institut Helmholtz de Mayence (HIM) y travaille dans le nouveau projet DiaQNOS avec divers partenaires de la recherche, de la médecine et de l’industrie. Le projet de cinq ans, qui a débuté en octobre 2022, est financé par le ministère fédéral allemand de l’éducation et de la recherche (BMBF) avec un total de près de 11 millions d’euros. L’Université de Mayence, en tant que chef de file du projet, recevra 1,5 million d’euros.
La base du projet DiaQNOS a été posée par le projet collaboratif BrainQSens, dans lequel JGU était également représenté. Le consortium BrainQSens a développé des capteurs magnétiques très sensibles qui permettent d’améliorer les diagnostics médicaux. « Dans ce projet phare de capteur quantique, nous avons déjà pu améliorer la technologie des capteurs de champ magnétique à tel point que, en principe, les champs magnétiques du cerveau peuvent y être enregistrés », a expliqué le Dr Arne Wickenbrock de JGU et HIM. , qui coordonne le projet commun. « Il s’agit maintenant de franchir les prochaines étapes sur la voie de l’application médicale et de rendre la technologie des capteurs quantiques utile à la société. » Le consortium DiaQNOS reflète cette orientation applicative dans la mesure où, outre les neurochirurgiens de l’hôpital universitaire de Fribourg, c’est-à-dire les utilisateurs éventuels de la technologie, le fabricant de dispositifs médicaux inomed Medizintechnik GmbH est également représenté. De plus, Sacher Lasertechnik GmbH et TTI GmbH, en tant qu’entreprises expérimentées dans la commercialisation de nouveaux développements, apportent leur expertise.
Un dispositif adapté à une utilisation en chirurgie doit être développé sur une période de trois ans, suivie de deux années de recherche médicale. Entre autres choses, des échantillons de tissus cérébraux provenant d’une banque de tissus à Fribourg seront examinés pour la première fois pour leurs propriétés magnétiques, en particulier en ce qui concerne les nouvelles possibilités de diagnostic des tumeurs cérébrales.
Expertise de Mayence dans la construction d’un capteur quantique
Entre autres choses, les chercheurs de l’Université de Mayence et de HIM se consacrent à la construction du capteur quantique. Le groupe de recherche du professeur Dmitry Budker a renforcé la magnétographie en tant que compétence de base à Mayence au fil des ans et il apportera lui-même son expertise au projet. « Ces capteurs quantiques sont basés sur les lacunes d’azote dans les diamants, c’est-à-dire des capteurs de champ magnétique à l’échelle nanométrique confinés dans le diamant. Un grand nombre de ces capteurs de champ magnétique peuvent exister dans une fine couche de diamant. Cela nous permet de créer une image magnétique de l’objet que le capteur voit », a expliqué Wickenbrock. La communication nerveuse dans le corps humain fonctionne via des charges électriques qui traversent les voies nerveuses. Chaque charge en mouvement génère un champ magnétique de sorte qu’il existe de nombreux champs magnétiques dans le corps humain, y compris dans le cerveau. Le capteur est conçu pour les détecter et les analyser et ainsi en dire plus aux chirurgiens sur la fonction des zones cérébrales respectives. Cela permettra aux médecins de planifier le chemin d’incision plus précisément et d’une manière plus douce pour le patient.