Leberkrebs ist weltweit die zweithäufigste tumorbedingte Todesursache. Eine neue Behandlungsmethode könnte nun schon bald die Zerstörung von erkranktem Gewebe in der Leber für Patienten und Ärzte erheblich erleichtern: Im EU-Projekt TRANS-FUSIMO entwickelten Partner aus Forschung und Industrie ein »mitatmendes« Ultraschall-Skalpell. Sabrina Haase vom Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS erklärt im Interview, wie das System funktioniert.

Hallo Frau Haase. Im Projekt »TRANS-FUSIMO« verwenden Sie Ultraschall, um Tumorzellen im Körper des Patienten zu zerstören. Ist das nicht ein Widerspruch? In der Diagnose sind Ultraschallgeräte doch genau deswegen so erfolgreich, weil die Schallwellen keine zerstörerische Wirkung auf den Körper des Patienten haben.

Mit den Ultraschallgeräten, wie sie in nahezu in jeder Arztpraxis stehen, lässt sich in der Tat kein Tumor zerstören. Die dafür eingesetzte Methode ist eine komplett andere. Sie funktioniert mit hochintensivem, fokussierten Ultraschall. Das Gerät dazu ist nicht mit einem, sondern mit zahlreichen kleinen Ultraschallsendern bestückt. Jeder von ihnen sendet seine Ultraschallwellen durch den Körper. Diese einzelnen Schallquellen sind also durchaus vergleichbar mit denen eines gewöhnlichen Ultraschallgeräts: Auf ihrem Weg durch den Körper haben sie keine negative Wirkung auf das Gewebe. Entscheidend ist, dass die vielen Schallquellen nun aber elektronisch so gesteuert werden können, dass sie sich an einem genau definierten Punkt im Körper treffen. Hier bündelt sich ihre Energie. Es entstehen Temperaturen, die das Gewebe eines Tumors regelrecht »verkochen«. Solche »Ultraschall-Skalpelle« werden seit Jahren erfolgreich im Operationssaal eingesetzt, um zum Beispiel Myome in der Gebärmutter oder Knochenmetastasen zu zerstören. Dieses Verfahren hat sich also längst bewährt.

Aber was ist dann das Neue beim TRANS-FUSIMO Projekt? Fachleute sprechen davon, dass Ihre Arbeit in der Medizin einen wichtigen Meilenstein setzt.

Das Neue ist, dass wir die Behandlung mit fokussiertem Ultraschall auch an Organen ermöglichen, die sich bewegen. Bisher ist der Einsatz der Technologie nur zugelassen, wenn sich das Ziel des Ultraschallskalpells während des Eingriffs nicht bewegt. Ein Organ wie die Leber aber ist durch die Atmung des Patienten immer in Bewegung. Obwohl gerade Metastasen und Tumore in der Leber besonders häufig sind, konnten die Ärzte die schonende Behandlung mit Ultraschall bisher nicht nutzen. Genau das wollen wir jetzt möglich machen.

Sie »verfolgen« ein krankes Organ, auch wenn es sich bewegt?

Richtig. Das Prinzip dabei ist einfach: Wir bewegen den Zielpunkt simultan mit der Bewegung des Organs, so dass wir weiterhin immer genau diejenige Stelle erhitzen, bei der krankhaftes Gewebe abgetötet werden soll. Die technische Umsetzung ist allerdings alles andere als trivial. Wir mussten eine Softwarelösung entwickeln, die es schafft, den Zielpunkt des Ultraschalls hochpräzise mit der Bewegung des zu zerstörenden Tumorgewebes mitzuführen. Dazu liegt der Patient während der ganzen Behandlung in einem Kernspintomografen. Dieser liefert uns jede Zehntelsekunde ein MRT-Bild mit der aktuellen Position des Tumors. Mit einer zusätzlichen Software können wir dann die Bewegung der Leber in der nächsten Zehntelsekunde vorhersagen und richten das Ultraschall-Skalpell entsprechend aus.

Vorhersage klingt nach Wetterbericht, dessen Prognosen dann zu oft doch nicht eintreten. Wie erreicht Ihr System die in der Medizin erforderliche Genauigkeit?

Das sind zwei Welten: Eine Wettervorhersage ist immer eine Schätzung auf der Basis einer Vielzahl unkontrollierbarer Variablen. Bei der Bewegung der Leber dagegen können wir das Verhalten des Organs sehr genau beobachten und können alle erforderlichen Parameter sehr exakt kontrollieren. Die erste wichtige Wissensbasis für uns sind die MRT-Bilder der Patientenleber. Unsere Software wertet diese Bilder in Echtzeit aus. Die zweite Wissensbasis ist ein spezielles 3D-Bewegungsmodell der menschlichen Leber. Aus dem Vergleich der MRT-Bilder mit dem Bewegungsmodell können wir dann mit einem Höchstmaß an Genauigkeit vorausbestimmen, wo sich unser Zielpunkt innerhalb der nächsten Zehntelsekunde Schritt für Schritt befindet.

Ist Ihre Technologie schon reif für die Praxis?

Die technische Entwicklung ist abgeschlossen und das System hat sich bereits in umfangreichen Tests mit einem »Phantom« bewährt. Ein Gel-Präparat, das im MRT-Scanner von einem Roboterarm bewegt wird, simuliert dabei die Patientenleber. Die Testergebnisse zeigen, dass unser Gesamtsystem mit der erforderlichen Präzision und Zuverlässigkeit funktioniert. Aktuell bereiten wir nun die weiteren Testphasen mit Patienten vor. Danach ist vorgesehen - gemeinsam mit einem Industriepartner - die Zulassung als Medizinprodukt zu starten. (stw)

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Sabrina Haase
  • Fraunhofer-Institut für Digitale Medizin MEVIS
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