Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) 02. Nov 2020 Von Bettina Reckter

Otto-von-Guericke-Preis 2020 für Früherkennung von Hautkrebs

Der mit 10 000 € dotierte Otto-von-Guericke-Preis 2020, den die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) vergibt, geht in diesem Jahr an Karl Stock und Steffen Nothelfer von der Universität Ulm für den neuartigen Ansatz zur Tumorerkennung in der Dermatologie.

Steffen Nothelfer (li.) und Karl Stock, die Gewinner des Otto-von-Guericke-Preises 2020.
Foto: AiF

Sie machen sichtbar, was bisher nicht zu sehen war. Karl Stock und Steffen Nothelfer haben an der Universität Ulm auf Basis von hyperspektraler Bildgebung in Kombination mit strukturierter Beleuchtung ein neuartiges Verfahren zur Früherkennung bösartiger Melanome entwickelt. Mit ihm wird die Diagnose in der Dermatologie kostengünstiger, präziser und einfacher.

Mit der herkömmlichen Spektroskopie lassen sich Inhaltsstoffe nicht quantitativ bestimmen. Deshalb gelingt mit ihr beispielsweise nicht, die Sauerstoffsättigung im Blut oder die Schadstoffkonzentration in Lebensmitteln ohne aufwendige Kalibrationsmessungen zu ermitteln, da dafür eine Trennung von Absorption und Streuung vorausgesetzt wird. Durch Kombination eines hyperspektralen Messsystems mit einer strukturierten Beleuchtung sollen die Nachteile einer Punktmessung überwunden werden.

Ortsaufgelöste Erfassung ist maßgeblich

Änderungen in den optischen Eigenschaften der Haut lassen sich mittels hyperspektraler Bildgebung ortsaufgelöst erfassen. Sie können durch strukturierte Beleuchtung mit entsprechenden Algorithmen aus den bei variierender Streifenposition aufgenommenen Bildern entsprechend genau bestimmt werden. In dem Projekt sollte dies am Beispiel der Früherkennung von Vorstufen des malignen Melanoms gezeigt werden.

Kernstück des Projektvorhabens war ein am Institut für Lasertechnologie in der Medizin und Messtechnik (ILM) an der Universität Ulm entwickeltes multifokales hyperspektrales Kamerasystem, das mit vorhandenen Aufbauten zur strukturierten Beleuchtung kombiniert wurde.

Feinste Unterschiede in der Mikrostruktur zuverlässig erkannt

„Im Rahmen des Projekts wurden die vorhandenen Technologien mit Hinblick auf ein möglichst breites Anwendungsfeld optimiert“, erklärt Steffen Nothelfer. Hierzu gehöre vor allem eine kurze Messdauer, einfaches Handling und eine gute Messqualität. Das Ergebnis: Der Funktionsdemonstrator erkannte zuverlässig kleinste Unterschiede in der Mikrostruktur von Gewebemodellen. Zudem wurde mit HSI-plus ein Medizintechnikprodukt entwickelt, das sich bereits zum Projektende am Universitätsklinikum Tübingen im klinischen Einsatz mit 100 Probanden befindet.

Breite Anwendungsmöglichkeiten in der Industrie

„Bei HSI-plus begann die Verwertung bereits in der frühen Projektlaufzeit mit dem Einsatz des Systems zur Früherkennung von Initialkaries im Auftrag von Dentalfirmen“, sagt Markus Safaricz von der Forschungsvereinigung Feinmechanik, Optik und Medizintechnik (F.O.M.). Andere Teilergebnisse führten zur Entwicklung einer LED-Strahlungseinheit zur Keimabtötung. „Wir haben hier wirklich ein Leuchtturmprojekt der industriellen Gemeinschaftsforschung“, sagt Safaricz. Vielfältige Nutzungsmöglichkeiten bei minimalem Investitionsaufwand mache das Messsystem höchst interessant für KMU und eröffne neue innovative Geschäftsmodelle.

Der Otto-von-Guericke-Preis

Mit dem Otto-von-Guericke-Preis zeichnet die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) herausragende Leistungen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern auf dem Gebiet der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) aus. Die Forschungsvereinigungen der AiF können Vorschläge einreichen. Die Jury aus Mitgliedern des Wissenschaftlichen Rates (WR) der AiF wählt zunächst drei Finalistenteams aus. Wichtig: die eingereichten Projekte sollten mit einem besonders hohen Erkenntnisgewinn sowie mit der großen wirtschaftlichen Bedeutung für mittelständische Unternehmen überzeugen. Die diesjährigen Gewinner wurden in einer Online-Live-Veranstaltung der AiF am 28. Oktober im Kölner Schokoladenmuseum vorgestellt.

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