Op licht gebaseerde beeldvormingsplatforms voor het vroegtijdig opsporen van kanker
Fluorescentiebeeldvorming is een krachtige, niet-invasieve techniek voor het detecteren van subtiele biochemische en structurele veranderingen in weefsel die onzichtbaar zijn voor het blote oog.
Bij 2M Engineering ontwikkelen we fluorescentiebeeldvormingssystemen en fotonische platforms die het mogelijk maken kanker in een vroeg stadium op te sporen en de klinische besluitvorming te verbeteren.
Door lichtbronnen met meerdere golflengten, optische vezels, compacte sensoren en intelligente signaalverwerking, vertalen we geavanceerde fotonica naar praktische, klinisch bruikbare diagnostische hulpmiddelen.
Waarom fluorescentiebeeldvorming belangrijk is bij het opsporen van kanker
Vroegtijdige opsporing van kanker blijft een van de grootste onvervulde behoeften in de gezondheidszorg.
Specifiek bij mondkanker:
- de ziekte is gemakkelijk toegankelijk voor inspectie, maar
- veel maligniteiten worden nog steeds te laat ontdekt
- vroege laesies zijn vaak visueel niet te onderscheiden van gezond weefsel
Als gevolg hiervan heeft mondkanker nog steeds een 5-jaars sterftecijfer van ~50%, ondanks het feit dat vroegtijdige opsporing de overlevingskansen kan verhogen tot boven 80%.
Fluorescentiebeeldvorming vult deze leemte op door het onthullen van functionele en biochemische weefselveranderingen lang voordat structurele afwijkingen zichtbaar worden.
Van visuele inspectie tot optische weefseltypering
Beperkingen van de huidige screeningsmethoden
De huidige screening op mondkanker is gebaseerd op:
- visuele inspectie (klinisch mondonderzoek)
- blauwlicht-adjuncten en kleurstoffen
- borstelbiopten en doorverwijzing voor histopathologie
Deze benaderingen:
- onvoldoende gevoeligheid en specificiteit
- bieden geen ondersteuning voor real-time beslissingen
- leiden vaak tot onnodige biopsies of een vertraagde diagnose
De rol van fluorescentiebeeldvorming
Fluorescentiebeeldvorming maakt het mogelijk:
- real-time weefselkarakterisering
- identificatie van verdachte gebieden zonder visuele aanwijzingen
- begeleiding naar optimale biopsielocaties
- eerder en met meer vertrouwen klinische beslissingen nemen
Ontwikkeling fluorescentiebeeldvormingsplatform bij 2M Engineering
2M Engineering ontwikkelt complete systemen voor fluorescentiebeeldvorming, bedekt:
- optische architectuur en golflengteselectie
- Op LED's en lasers gebaseerde excitatiebronnen
- ontwerp van de optische vezelsonde
- detectie op basis van spectrometers en camera's
- ingebedde signaalverwerking en classificatiealgoritmen
- miniaturisatie en draagbaarheid van het systeem
- voorbereiding op klinische validatie en certificering
Onze aanpak is toepassingsgericht: we ontwerpen fotonische oplossingen rond echte klinische workflows, niet rond laboratoriumopstellingen.
Casestudie: EDOCAL - Platform voor vroegtijdige opsporing van mondkanker
EDOCAL is een fluorescentiebeeldvormingssysteem ontwikkeld door 2M Engineering voor de vroegtijdige opsporing van mond- en keelkanker.
Het systeem is gebaseerd op fluorescentie-excitatie met meerdere golflengten, Met behulp van zowel LED's als laserbronnen wordt de autofluorescentie van weefsel gestimuleerd en worden emissiepatronen geassocieerd met pre-maligne en maligne veranderingen geanalyseerd.
Huidige status
- fundamentele optische en medische knowhow gevestigd
- werkend prototype gevalideerd in patiëntonderzoek
- afgeronde klinische onderzoeken
- technologie klaar voor verdere industrialisatie en OEM-toepassing
Het onderliggende technologieplatform is niet beperkt tot mondkanker en kan worden aangepast aan andere kankertypes en anatomische locaties.
Belangrijkste mogelijkheden van het EDOCAL-platform
- real-time fluorescentiebeeldvorming tijdens onderzoek of operatie
- excitatie met meerdere golflengten (365-625 nm)
- laser- en LED-lichtbronnen
- vezelgebaseerde weefselverlichting en signaalverzameling
- spectrometer-gebaseerde signaalanalyse
- softwaregedreven interpretatie en laesieclassificatie
- draagbare systeemarchitectuur
- ondersteuning voor minder biopsies en verbeterde doelgerichtheid
Het systeem doet biedt geen geautomatiseerde diagnose, maar biedt clinici bruikbare optische informatie om de besluitvorming te ondersteunen.
Fluorescentie combineren met conventionele beeldvorming
De fluorescentiesystemen van 2M kunnen worden gecombineerd met:
- conventionele kleurenbeeldvorming
- laesie volgen in de tijd
- beeldvergelijking en morphing
- gestructureerd beheer van patiëntgegevens
Deze hybride aanpak verbetert:
- longitudinale monitoring
- documentatie en follow-up
- communicatie tussen clinici
Van prototype tot klinisch klaar apparaat
2M Engineering heeft het volledige traject van de ontwikkeling van fluorescentiebeeldvorming ondersteund:
VAN
Eerste functionele demonstrators
- validatie van excitatiegolflengten
- optimalisatie uitgangsvermogen
- feedbacklussen voor clinici
NAAR
Draagbare klinische systemen
- miniaturisatie
- cost-down engineering
- gebruiksvriendelijkheid optimalisatie
- voorbereiding op klinische tests en certificering
Deze ervaring is direct van invloed op nieuwe OEM en PoC diagnostische ontwikkelingen.
Een herbruikbaar platform voor meerdere kankertypes
De principes van fluorescentiebeeldvorming die in EDOCAL worden gebruikt, zijn toepasbaar op:
- mond- en keelkanker
- blaaskanker
- gastro-intestinale kankers
- dermatologie
- intraoperatieve margebeoordeling
2M bouwt actief voort op deze basis in nieuwe projecten op vroegtijdige opsporing van kanker en optische diagnostiek.
Specificaties van het EDOCAL-systeem
Systeem
- Opstelling voor multi-golflengte weefselverlichting en integratie van de detectie
- Technologie: multi-golflengte fluorescentie beeldvorming
- Toepassing: mond- en keelkanker
- Klinisch onderzoek afgerond
- Volledige technische optische, hardware, signaalverwerking & applicatieontwikkeling door 2M
- Draagbaar
Hoofdapparaat
- Golflengtes: 6 laserbronnen en 4 LED's van 365nm tot 625nm
- Spectrometer gebaseerde signaalverwerking
Sensorsonde
- Licht gericht via optische vezels naar menselijk weefsel
- Fluorescentie "terugkeer" emissie verzameld via dezelfde vezel
Signaalverwerking & algoritmen
- Lichtinformatie wordt geanalyseerd met de computer met signaalverwerkingssoftware
Van concept tot klinisch klaar apparaat
Een bewezen vermogen om geavanceerde fotonische concepten te vertalen naar draagbare, klinisch bruikbare medische hulpmiddelen.
VAN - Eerste functionele model
Haalbaarheid en klinische relevantie onderzoeken
- Smalband LED- en laserbronselectie
- Voldoende optisch uitgangsvermogen voor biologisch weefsel
- Initiële validatie van fluorescentiecontrast
- Nauwe interactie met clinici om echte klinische behoeften te definiëren
- Laboratorium- en vroegtijdige patiëntentests
TO - Volledig draagbaar apparaat voor klinische tests
Klaar voor echte medische omgevingen
- Geminiaturiseerde optische en elektronische architectuur
- Multi-golflengte excitatie geïntegreerd in een compact systeem
- Robuuste vezelsensor
- Geoptimaliseerde signaalverwerking en classificatiealgoritmen
- Kostenbesparende engineering en produceerbaarheid
- Ontworpen voor klinisch gebruik, tests en certificeringstrajecten
Waarom samenwerken met 2M Engineering
2M Engineering combineert:
- diepgaande fotonica- en laserexpertise
- engineering van medische hulpmiddelen op systeemniveau
- inzicht in klinische workflow
- ervaring met door de EU gefinancierde onderzoeksprojecten
- Vertaling van onderzoek naar produceerbare producten
We leveren geen geïsoleerde optische componenten - we leveren geïntegreerde diagnostische systemen.
Op zoek naar een oplossing voor fluorescentiebeeldvorming?
Als je werkt aan:
- vroegtijdige opsporing van kanker
- alternatieven voor optische biopsie
- real-time weefselkarakterisering
- fotonische PoC diagnostische apparaten
2M Engineering kan u ondersteunen vanaf concept en haalbaarheid tot en met productontwikkeling die klaar is voor certificering.
→ Neem contact op met 2M Engineering
Eerdere H2020 projecten op het gebied van de opsporing van kanker met behulp van laserfotonica
EDOCAL Demonstrator
Het project wordt gefinancierd in het kader van het KP7-programma. Projectnaam: EDOCALD (FP7-projectnummer 605254)
Bij kanker hebben weefselcellen de neiging om veel extra bloedvaten aan te maken om hun groei te ondersteunen. De molecule protoporphyrine (PpIX) is over het algemeen aanwezig in de bloedvaten en vertoont rode fluorescentie wanneer het wordt opgewekt met UV- of blauw licht in het bereik van 360-425 nm. Kankercellen en pre-kankercellen worden gedetecteerd door het observeren van de rode fluorescentie op een bijpassende excitatiegolflengte. De golflengte van de laser moet afstembaar zijn omdat de bijbehorende golflengte afhankelijk is van de persoon, het soort ziekte en de aanwezigheid van andere chemicaliën.. De basislijnen worden gecreëerd met behulp van het omringende gezonde weefsel.
Meer over het EDOCAL Demonstrator project
Geavanceerde Blaaskanker LAser Diagnostics en ThErapy (ABLADE)
Zevende kaderprogramma, Subsidieovereenkomst nr.: 324370
Startdatum van het project: 10/04/2013
Het ABLADE-project komt voort uit het innovatieve idee om de technologieën van multifunctionele lasers over te brengen naar de endoluminale benadering voor het beheer van de diagnose en behandeling van urineblaaskankers, waardoor de vroegtijdige diagnose en de nauwkeurigheid over de huidige op wit licht gebaseerde endoscopische benadering en transurethrale resectie met behulp van elektrodiathermie worden verbeterd.
Deze kennisoverdracht wordt mogelijk gemaakt door de integratie van nieuwe laserbronnen met verschillende golflengten in een compact systeem dat speciaal is ontworpen om tegemoet te komen aan enkele van de onvervulde klinische behoeften die zijn vastgesteld door een grote systematische evaluatie met met een meta-analyse en een kosten-batenanalyse.
Het uiteindelijke doel van ABLADE is om de voordelen van de traditionele flexibele endoscopische inspectie van de urineblaas drastisch te vergroten door de integratie van nieuwe multifunctionele laserdiagnose- en fototherapietechnologieën om een systeem te realiseren dat geschikt is voor poliklinische patiënten of voor de diagnose en behandeling van de urineblaas op basis van daggevallen.
Vroege Kankerdetectie met behulp van Photonic Crystal Lasers (EDOCAL)
Het EDOCAL-project wordt gefinancierd door het 7e kaderprogramma voor onderzoek en technologische ontwikkeling, subsidieovereenkomst nummer 231993, van de Europese Unie.
Het doel van het EDOCAL-project is om een baanbrekend instrument te creëren voor de vroegtijdige detectie van kankercellen door de allernieuwste laser- en beeldvormingstechnologie te combineren met toonaangevend medisch onderzoek. Het combineert geavanceerde, bewezen, goedkope telecom- en geavanceerde halfgeleidertechnologieën met de nieuwste ontwikkelingen en inzichten in medische procedures van de RTD-partners.