_{FORSCHUNGSPROJEKT · INSTITUT FÜR DIAGNOSTISCHE UND INTERVENTIONELLE RADIOLOGIE, UKD}

PERIPHER

Gelenkschmerzen behandeln, ohne Röntgenstrahlung.

Ein neues Verfahren soll Kathetereingriffe bei chronischen Knieschmerzen künftig unter MRT-Kontrolle statt unter Röntgen durchführen lassen — geführt von künstlicher Intelligenz.

Ausgangslage

Warum dieses Projekt notwendig ist

Die Kniearthrose gehört zu den häufigsten Gelenkerkrankungen überhaupt und verursacht bei vielen Betroffenen dauerhafte, oft therapieresistente Schmerzen. Ein vergleichsweise neuer, minimal-invasiver Behandlungsansatz aus der interventionellen Radiologie ist die Embolisation der Genikulararterien: Über einen millimeterfeinen Katheter werden gezielt die kleinen, krankhaft neu gebildeten Gefäße verschlossen, die die Entzündung im arthrotischen Gelenk unterhalten. Studien zeigen dadurch bei einem Großteil der Patient:innen eine deutliche und langanhaltende Schmerzlinderung.

Damit ein solcher Eingriff sicher gelingt, muss die Ärztin oder der Arzt den Katheter und Führungsdraht während der gesamten Prozedur exakt im Bild verfolgen können. Das gelingt heute fast ausschließlich unter Röntgendurchleuchtung mit jodhaltigem Kontrastmittel — mit allen bekannten Nachteilen: Strahlenbelastung für Patient:innen und Personal, eingeschränkte Weichteildarstellung und ein Risiko für kontrastmittelbedingte Nierenschäden.

Das Problem im Kern

Die MRT wäre die bessere Alternative — könnte man das Instrument nur sehen

Die Magnetresonanztomographie (MRT) bietet gegenüber dem Röntgen entscheidende Vorteile: keine ionisierende Strahlung, ein hervorragender Weichteilkontrast und Echtzeit-Schnittbilder in beliebiger Ebene. Für Interventionen hat sich die MRT bislang dennoch nicht durchgesetzt, denn Katheter und Führungsdrähte sind im MR-Bild kaum präzise zu erkennen — insbesondere in den nur 0,5 mm feinen Gefäßen rund um das Kniegelenk. Ohne verlässliche Sichtbarkeit des Instruments ist eine sichere Steuerung im Gefäßsystem nicht möglich.

Der Lösungsansatz

Ein Katheter-System, das sich selbst im MRT „zeigt“

Das Projektteam entwickelt eine hauchdünne Beschichtung aus Nanopartikeln, die auf bestehende Führungsdrähte und Katheter aufgebracht wird. Diese Beschichtung macht die Instrumente gleichzeitig in MRT, CT und Röntgen sichtbar — sodass Kliniken das Verfahren flexibel in ihre gewohnte Bildgebung einbinden können. Damit die feine Markierung im MR-Bild auch zuverlässig erkannt und nicht mit Bildstörungen verwechselt wird, übernimmt ein eigens trainiertes KI-System die automatische Erkennung und Verfolgung von Spitze und Verlauf des Instruments in Echtzeit.

1. Sichtbare Beschichtung

   Nanopartikel-Coating für Katheter und Führungsdraht, entwickelt von Nano4Imaging.

2. KI-gestützte Verfolgung

   Deep-Learning-Software erkennt die Markierung im MR-Bild und verfolgt sie in Echtzeit.

3. Maßgeschneidertes Gefäßphantom

   Ein 3D-gedrucktes Modell der Knie-Gefäße des UKD zum realitätsnahen Testen vor dem Einsatz am Tier.

4. Klinische Validierung

   Erprobung des Gesamtsystems in Tierversuchen als Grundlage für eine spätere klinische Studie.

Nutzen

Was sich für Patient:innen und Praxis ändern würde

✓  Keine Strahlenbelastung — weder für Patient:innen noch für das über Jahre wiederholt exponierte Behandlungsteam.

✓  Weniger bzw. kein Kontrastmittel — relevant besonders für Patient:innen mit eingeschränkter Nierenfunktion.

✓  Präzisere Bildgebung — die MRT zeigt Gefäße, Entzündungsareale und umliegendes Weichteilgewebe gleichzeitig und in Echtzeit.

✓  Übertragbar auf weitere Verfahren — das Prinzip lässt sich perspektivisch auch auf andere embolisierende Eingriffe übertragen, etwa an Leber, Prostata oder Gebärmutter.

Wer beteiligt ist

Zwei Partner, ein Prototyp

Klinischer Partner — Universitätsklinikum Düsseldorf

Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie. Entwickelt das Gefäßphantom, testet geeignete MRT-Sequenzen und führt die Validierung im Tierversuch durch.

Technologiepartner — Nano4Imaging GmbH

Entwickelt die multimodal sichtbare Beschichtung sowie das fertige Katheter-Führungsdraht-System bis zum einsatzbereiten Prototyp.

Gefördert im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).