Krebs ist eine lebensbedrohliche chronische Krankheit. Er kann wie durch Zauberhand erscheinen, sich ausbreiten, gedeihen und sehr lange wachsen, ohne diagnostiziert zu werden. Krebs ist bei seinem ersten Auftreten unberechenbar; er kann tödlich oder gutartig sein. Er widersteht Angriffen und ist schwer zu besiegen. Bestrahlung, Chemotherapie und andere Medikamente können sein Wachstum verlangsamen oder deutlich reduzieren, aber sie können ihn selten vollständig ausrotten. Dies führte zur Erfindung eines intelligenten Messers. Professor Zoltan Takats vom Imperial College London hat es entwickelt. Takats und sein Team verbanden ein typisches chirurgisches Messer mit einem Massenspektrometer, oft auch als genaue Molekulargewichtswaage bezeichnet, um das iKnife zu entwickeln. In einer Rauchwolke, die vom Massenspektrometer aufgenommen und analysiert werden kann, werden Gewebemoleküle freigesetzt, wenn das Messer sich durch das Messer brennt. Dies kann Wissenschaftlern helfen, ein mentales Bild verschiedener Gewebe zu erstellen, damit sie sie voneinander unterscheiden können. Ghaem-Maghami, Phelps und ihr Team wollten herausfinden, ob das iKnife die Operation bei Eierstockkrebs verbessern könnte, da es bereits für Brustoperationen getestet wird.
Wissenschaftler haben ein „intelligentes Messer“ entwickelt, das Chirurgen sofort über die Schwere der Krebserkrankung des Gewebes informiert, das sie schneiden. Das iKnife hat im Bereich der klinischen Onkologie Interesse geweckt, da es das Potenzial hat, die Krebschirurgie und -diagnostik zu verändern. Dieses intelligente chirurgische Instrument kann mithilfe von Elektrospray-Ionisation und Massenspektrometrie sofort zwischen krebsartigen und nicht krebsartigen Gewebearten unterscheiden. Zur Gewebedissektion werden in der modernen Chirurgie eine Vielzahl verschiedener „Energieinstrumente“ eingesetzt. Aufgrund ihrer Fähigkeit, Gewebe zu gerinnen und zu versiegeln, um Blutungen zu stoppen, werden sie Klingen vorgezogen. Rauch ist ein Nebenprodukt dieser Instrumente. Während der Operation saugt das iKnife diesen Rauch in ein Massenspektrometer ein, um die Zehntausende darin enthaltenen chemischen Eigenschaften zu analysieren.
Der globale Markt für Gamma-Knife wächst und wird im Prognosezeitraum 2021–2028 weiterhin einen Aufwärtstrend aufweisen. Der Marktwert des Gamma-Knife-Marktes beträgt derzeit 269,53 Millionen USD und wird bis zum Ende des Prognosezeitraums auf 342,23 Millionen USD steigen. Dies ist auf das weltweit wachsende Bewusstsein für die Vorteile dieser Strahlentherapie zurückzuführen. Dem aktuellen Trend zufolge wird der globale Markt für Gamma-Knife also eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 3,03 % aufweisen. Der Markt für Gamma-Knife ist nach Krankheitsindikationen, Anatomie und Endverbrauch segmentiert. Nordamerika nimmt derzeit den Spitzenplatz ein, was den größten Marktanteil für Gamma-Knife-Geräte betrifft. Dies liegt an der guten Gesundheitsinfrastruktur, der steigenden Zahl von Patienten mit neurologischen Störungen und der zunehmenden Überalterung der Bevölkerung.
Weitere Informationen zur Studie finden Sie unter: https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-gamma-knife-market
Wissenschaftler haben ein „intelligentes“ chirurgisches Messer entwickelt, das in Sekundenschnelle feststellen kann, ob das geschnittene Gewebe bösartig ist. Dies ebnet den Weg für künftige Operationen, die präziser und erfolgreicher sind. Durch die Erkennung von Krebs während des Schnitts könnte ein neuartiges chirurgisches Instrument, das sowohl alte als auch neue Technologien nutzt, die Operationszeit verkürzen und zusätzliche Eingriffe überflüssig machen. Während der Operation liefert das iKnife, ein an ein Massenspektrometer angeschlossenes Elektrokauterisationsinstrument, eine Echtzeitanzeige der molekularen Zusammensetzung des untersuchten Gewebes.
iknife: Die Erfindung und Funktionsweise
Eine aktuelle Forschungsstudie wurde vom iKnife-Erfinder Dr. Zoltan Takats durchgeführt. Er verband ein elektrochirurgisches Messer mit einem Massenspektrometer. Er konnte die Chemikalien in einer biologischen Probe profilieren, um Einzelheiten über den Zustand einer bestimmten Gewebeprobe zu erhalten. Verschiedene Zelltypen produzieren Hunderte von Metaboliten in unterschiedlichen Mengen. Chirurgen entfernen normalerweise solide Krebstumore zusammen mit einem Rand gesunden Gewebes. Dennoch sind sie sich einig, dass es häufig schwierig ist, nur durch bloßes Ansehen zu unterscheiden, welches Gewebe krebsartig ist. Beispielsweise benötigt eine von fünf chirurgisch behandelten Brustkrebspatientinnen einen zweiten Eingriff, um die Krankheit vollständig auszurotten. Das iKnife gibt Chirurgen aufgrund seiner hohen Genauigkeit eine schnelle Antwort, anstatt sie bis zu 30 Minuten auf die Ergebnisse von Labortests warten zu lassen.
Um eine Referenzbibliothek zusammenzustellen, haben Forscher das iKnife auch eingesetzt, um Gewebeproben von 302 chirurgischen Patienten zu analysieren. Diese Proben umfassten Tumore aus Leber, Magen, Dickdarm, Lunge und Brust sowie Tausende anderer erkrankter und nicht krebsartiger Gewebe. Das iKnife bestimmt in weniger als drei Sekunden, welche Art von Gewebe geschnitten wird, indem es seine während der Operation gemessenen Werte mit der Referenzbibliothek vergleicht. Derzeit ist das iKnife nicht im Handel erhältlich. Dr. Takats erklärte, dass seine Genauigkeit zwar in Studien nachgewiesen wurde, der nächste Schritt jedoch darin besteht, eine klinische Studie durchzuführen, um festzustellen, ob die Bereitstellung des iKnife für Chirurgen die Ergebnisse bei den Patienten verbessern kann.
Chirurgen verwenden seit über einem Jahrhundert Elektrizität, um Gewebe zu schneiden. Ihre tragbaren elektrischen Instrumente erzeugen Hitze, die Gewebe leicht trennt. Allerdings verbrennen diese elektrischen Klingen das Gewebe, anstatt es wie ein Skalpell zu schneiden. Obwohl diese Methode sauber ist und den Blutverlust minimiert, erzeugt sie auch eine Rauchwolke, die das Geheimnis für präzisere Operationen sein könnte. Diese Art der Operation ist für viele Krebspatienten als Teil der Behandlung fast selbstverständlich. Unter bestimmten Umständen heilt sie sie. Für manche Menschen ist sie jedoch nur der Anfang einer Krebserkrankung, die durch verschobene Behandlungen und längere Krankenhausaufenthalte gekennzeichnet ist, da sie weitere Operationen benötigen.
Quelle: Cancer Research UK
Den neuesten Daten aus Großbritannien zufolge benötigen etwa 20 von 100 Patientinnen mit invasivem Brustkrebs eine weitere Operation. Bei Personen mit Zellen mit präkanzerösen Veränderungen, die sich zu Krebs entwickeln könnten, steigt dieser Wert auf 30 von 100 Patientinnen. Da Brustkrebs die häufigste Krebserkrankung bei Frauen ist und Lumpektomien oder brusterhaltende Operationen im Allgemeinen sehr häufig durchgeführt werden, gibt es eine beträchtliche Zahl von Frauen, denen diese Technologie helfen könnte. Da bei Frauen so viele Nachoperationen notwendig sind, ist Brustkrebs eine der „leicht zu erreichenden Krankheiten“.
Bevor das iKnife zum Werkzeugsatz eines Krebschirurgen hinzugefügt werden kann, ist noch viel zu tun. Darüber hinaus wird noch an verschiedenen Krebsarten geforscht. Laut einer kürzlich veröffentlichten Studie von Takats und einem weiteren Kollegen am Imperial College London, Dr. David Phelps, konnte das iKnife Eierstockkrebsproben im Labor identifizieren. Sie gehen davon aus, dass es Zellen mit DNA-Anomalien identifizieren kann, die sich zu Eierstockkrebs entwickeln könnten und derzeit äußerst schwer zu erkennen sind. Mit mehr Forschung und Entwicklung können Chirurgen in Zukunft ihren Patienten daher möglicherweise versichern, dass der Eingriff gut verlaufen ist, und gleichzeitig mit Sicherheit wissen, dass jede Krebszelle ausgerottet wurde.
Data Bridge Market Research analysiert, dass der Markt für Eierstockkrebsdiagnostik, der im Jahr 2021 1.084,7 Millionen USD betrug, im Prognosezeitraum 2022 bis 2029 voraussichtlich 1.836,03 Millionen USD erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 6,80 % entspricht. Die Symptome von Eierstockkrebs werden häufig übersehen und leicht mit denen anderer Krankheiten verwechselt, was zu einer mangelnden Früherkennung und genauen Diagnose führt. Aufgrund der steigenden Zahl an Eierstockkrebsfällen wird für den Prognosezeitraum 2022 bis 2029 im asiatisch-pazifischen Raum die höchste Wachstumsrate erwartet.
Weitere Informationen zur Studie finden Sie unter: https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-ovarian-cancer-diagnostics-market
Mit der Entwicklung des NaviKnife, eines hochmodernen Bildgebungs- und Software-Navigationssystems, haben Forscher der Abteilung für Chirurgie, der Fakultät für Informatik sowie der Fakultät für Biomedizin und Molekularwissenschaften diese Technologie verbessert und die Ergebnisse bei Krebspatienten dramatisch verbessert. Das NaviKnife kann einen Tumor vollständig entfernen und dabei so wenig Gewebeschäden wie möglich verursachen. NaviKnife nutzt modernste Echtzeit-Metabolomik-Gewebetypisierung und modernste multiparametrische Ultraschallbildgebung, um die Bösartigkeit vor der Resektion präzise zu erfassen und die Tumorgrenzen während der Exzision zu identifizieren und zu verfolgen, während es von einem einfachen Roboterarm geführt wird. Das umfassende Ziel beinhaltet die Integration in die Gefäß- und Neurochirurgie sowie in andere onkochirurgische Bereiche, auch wenn sich die aktuelle Studie, in der diese bildgeführte Technologie eingesetzt wird, auf Hirn- und Brustkrebstumore konzentriert. Ein Beispiel dafür, wie unsere Klinikwissenschaftler mit Unternehmen zusammenarbeiten, um Lösungen für die globale Gesundheit zu kommerzialisieren, ist das NaviKnife.
iKnife-Zusammenfassung
Das optimale Ergebnis einer Krebsoperation besteht darin, das gesamte bösartige Gewebe zu entfernen und dabei kein umliegendes gesundes Gewebe zu hinterlassen. Ärzte verwenden hierfür ihre Augen, egal ob sie makroskopisches oder mikroskopisches Gewebe betrachten. Ein internationales Team stellte die Hypothese auf, dass dieser Eingriff von der Bestimmung des Stoffwechselstatus des Gewebes durch Massenspektrometrie profitieren könnte. Dies führte zur Erfindung des iKnife.
Im Moment der Operation ist das iKnife ein chirurgisches Instrument, das Krebs im Gewebe finden kann. Die Technologie der schnellen Verdunstungs-Ionisations-Massenspektrometrie (REIMS) und die Elektrochirurgie zur Gewebediagnostik werden kombiniert, um das intelligente Messer zu schaffen. Im Moment der Operation ist das iKnife ein chirurgisches Instrument, das Krebs im Gewebe finden kann. Die Technologie der schnellen Verdunstungs-Ionisations-Massenspektrometrie (REIMS) und die Elektrochirurgie zur Gewebediagnostik werden kombiniert, um das intelligente Messer zu schaffen. Eine sich entwickelnde Technologie namens schnelle Verdunstungs-Ionisations-Massenspektrometrie ermöglicht es, menschliches Gewebe in vivo sofort zu charakterisieren, indem das Aerosol („Rauch“) untersucht wird, das während der elektrochirurgischen Dissektion entsteht. Direkt aus Gewebeschnitten können Metaboliten, Proteine und Lipide gleichzeitig durch Massenspektrometrie (MS)-Analyse biologischer Proben nachgewiesen werden.
Die chirurgische Behandlung von Eierstockkrebs ist noch immer unzureichend. Nach der Entfernung nur eines Eierstocks können Krebszellen zurückbleiben, die eine zusätzliche Behandlung oder Operation erforderlich machen. Wenn das Instrument jedoch während der Operation bösartiges Gewebe identifizieren könnte, könnten Chirurgen es möglicherweise auf einmal entfernen und dabei gesundes Gewebe schützen. Forscher haben begonnen, Borderline-Ovarialtumoren, die bei jüngeren Frauen häufiger auftreten, mit dem iKnife zu behandeln. Ziel ist es, diese Tumoren genauer zu identifizieren, damit eine speziellere Behandlungsstrategie den Patientinnen dabei helfen kann, ihre Fruchtbarkeit zu erhalten.
- Um das iKnife „intelligent“ zu machen, werden die Forscher die Probendatenbank des Messers weiter erweitern und weitere Eierstockkrebsarten untersuchen. Die Arbeit des Teams wird nie beendet sein, wie David Phelps, BM, DipHE, MRCOG, ein von Cancer Research UK unterstützter Chirurg am Imperial College London, erklärt. Je mehr Daten man der Sammlung hinzufügt, desto genauer wird sie, sagte er und fügte hinzu, dass er nicht glaube, dass wir jemals fertig sein würden.
- Neben der Erstellung ihrer Datenbank möchte das Team das Messer weiter testen, damit es in tatsächlichen Operationen eingesetzt werden kann, so Sadaf Ghaem-Maghami, MBBS, PhD, MRCOG, eine beratende Spezialistin für gynäkologische Krebschirurgie. Sie sagte, dass wir beabsichtigen, eine klinische Studie durchzuführen, um zu sehen, ob das iKnife Eierstockkrebs in einem chirurgischen Kontext anhand der Stärke der Ergebnisse erkennen kann. Das Team möchte das iKnife an verschiedenen Krebsarten testen. Forscher behaupten, dass der Einsatz des iKnife während einer Gehirnoperation enorme potenzielle Folgen hat. Wenn diese Technologie zum Funktionieren gebracht werden kann, können Ärzte den gesamten Tumor entfernen und dabei gesundes Gehirngewebe schonen. Das Team ist optimistisch, was das iKnife für die Zukunft der Krebschirurgie bedeuten könnte, auch wenn in diesem Bereich noch viel Arbeit zu tun ist. „Die von uns angewandte Operationstechnik könnte sich völlig ändern, wenn das iKnife uns während der Operation eine genaue Diagnose liefern kann“, fügte Phelps hinzu.
Data Bridge Market Research analysiert, dass der Markt für Krebsdiagnostik bis zum Jahr 2029 voraussichtlich einen Wert von 28,21 Milliarden USD erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 7,29 % während des Prognosezeitraums entspricht. Der Anstieg der Krebsfälle bietet dem Markt Wachstumschancen. Der Markt für Krebsdiagnostik ist nach Typ, Anwendung und Endbenutzer segmentiert.
Weitere Informationen zur Studie finden Sie unter: https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-cancer-diagnostics-market
