Fokussierter Ultraschall

Burn, Tumor, burn – bald auch in der Leber?

Das Projekt läuft bereits seit Januar 2014 und endet im kommenden Jahr. Die Europäische Union fördert die Entwicklung dieser Technologie mit insgesamt 4 Millionen Euro.

Quelle: Frauenhofer MEVIS/ Trans-Fusimo

Das EU-Projekt Trans-Fusimo will die sehr patientenfreundliche Behandlung mit hochintensivem, fokussiertem Ultraschall auch bei Organen ermöglichen, die sich bewegen - etwa der Leber. Die technische Entwicklung ist weit fortgeschritten. Bald soll diese innovative Technologie am echten Patienten getestet werden. von Philipp Grätzel

„Patienten mit abdominalen Tumoren müssen oft mehrfach invasiv behandelt werden. MRT-gelenkter fokussierter Ultraschall kann eine echte Alternative zu solchen Eingriffen sein. Das neue System wird in der klinischen Routine sehr hilfreich sein, den Krebs sehr präzise und effektiv zu zerstören“, sagt Mario Bezzi, Radiologe an der Universität La Sapienza in Rom. Das EU Projekt Trans-Fusimo läuft seit 2014 und wird unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Bildgestützte Medizin (MEVIS) in Bremen durchgeführt. Beteiligt sind insgesamt elf Institutionen aus sieben Ländern. Dazu gehören Unternehmen wie GE Medical Systems und InSightec in Israel, der Mediri GmbH in Deutschland und der IBSmm in der Tschechischen Republik. Die Forscher gingen nun an die Öffentlichkeit und erklärten die Entwicklung für so weit abgeschlossen, dass die Technologie auch am Menschen getestet werden könne. 

MRT-HIFU erlaubt bessere Zielsteuerung

Der hochintensive, fokussierte Ultraschall, kurz HIFU, ist eine Methode, die bei Tumorpatienten als Alternative zu einer Operation oder einer Strahlentherapie eingesetzt werden kann. Der Ultraschall wird dabei nicht diagnostisch genutzt, sondern therapeutisch: Eine Ultraschallsonde ist bestückt mit zahlreichen kleinen Ultraschallsendern. Diese können so ausgerichtet werden, dass sich die Wellen in einem Punkt treffen, der so klein wie ein Reiskorn ist. In diesem Fokuspunkt – und nur dort – entsteht starke Hitze: Das Tumorgewebe wird im wahrsten Sinne des Wortes verkocht.

Der Vorteil gegenüber operativen Eingriffen ist offensichtlich: Es muss nicht geschnitten werden, und entsprechend treten keine Wundkomplikationen auf. Das Prinzip ist ähnlich der Strahlentherapie, nur dass im Gegensatz zur Strahlentherapie keine ionisierende Strahlung nötig ist. So wird unter anderem das an den Tumor angrenzende, gesunde Gewebe weniger in Mitleidenschaft gezogen.

Diese Technologie wird seit den 90-er Jahren schrittweise vorangetrieben. Mediziner behandeln Patienten bei ein paar Indikationen bereits regelmäßig mithilfe des fokussierten Ultraschalls. Zu nennen sind hier vor allem gutartige Myome der Gebärmutter, bei denen mit Vaginalsonden gearbeitet wird. Auch bei einigen Knochenmetastasen und bei Krebserkrankungen der Prostata wird der HIFU genutzt. Für die Prostatatherapie setzen Urologen rektale Ultraschallsonden ein.

Seit einiger Zeit wird beim Prostatakrebs neben der traditionellen HIFU, bei der der Arzt die Zielsteuerung per Ultraschall vornimmt, die sogenannte MRT-HIFU beforscht. Bei der MRT-HIFU erfolgt die Zielsteuerung per Kernspin, und der Patient wird „in der Röhre“ behandelt. Das eröffnet zum einen neue Möglichkeiten der Applikation: Im Rahmen der Heidelberger PROFOUND-Studie beispielsweise erfolgt die HIFU-Applikation bei Prostatatumoren über eine Sonde in der Harnröhre. Zum anderen kann mit der MRT in einem Thermographie genannten Verfahren auch die Gewebetemperatur gemessen werden. Und das erlaubt eine sehr viel exaktere Dosierung des HIFU.

Software berechnet Leberbewegungen im Voraus

In dem vom MEVIS koordinierten EU-Projekt wird das HIFU-Prinzip in Richtung Leber vorangetrieben. Ähnlich wie bei der Heidelberger Prostatastudie kommt auch hier die MRT-gesteuerte HIFU zum Einsatz. Allerdings ist die Situation an der Leber noch etwas komplexer. Denn die Leber bewegt sich im Rhythmus der Atmung. Deswegen muss der Fokuspunkt des hoch intensiven Ultraschalls sehr präzise gesteuert werden. Sonst besteht die Gefahr, dass gesundes Lebergewebe „verkocht“ wird.

Um den Schall, der von einer auf dem Bauch liegenden Ultraschallsonde mit mehr als 1.000 kleinen Ultraschallsendern ausgeht, an die Atembewegung anzupassen, nimmt das MRT pro Sekunde zehn Bilder von der Leber auf. Das reicht aber nicht. Denn wenn der Ultraschall nur nachgezogen würde, wäre das System nicht genau genug. „Wir haben deswegen eine Software entwickelt, die in die Zukunft schaut und berechnet, wo genau sich die zu beschallende Region im nächsten Augenblick befindet“, erläutert die Mathematikerin Sabrina Haase vom Fraunhofer MEVIS.

Das ist nicht der einzige Sicherheitsmechanismus. Auch die MRT-Thermographie wird genutzt, um zu prüfen, ob an den richtigen Stellen erhitzt wird und ob die Hitze lange genug appliziert wird. Um auch noch die zwischen Ultraschallsonde und Leber liegenden Rippen zu schonen, werden – erneut in Abhängigkeit von der Atembewegung – jene Ultraschallsender gezielt abgeschaltet, deren Schall die Rippen „treffen“ würde.

Erste Patientenbehandlung im Jahr 2018?

Technisch ist das alles relativ komplex, doch die Entwicklung ist mittlerweile weit fortgeschritten. Erste Tests an einem Modell fanden bereits statt. Dabei bewegte ein Roboterarm im MRT-Scanner ein Gelkissen hin und her, ähnlich wie die Leber sich bei Atemzügen bewegt. Dabei wurde dann mit der Thermographie die Temperaturverteilung gemessen – mit guten Resultaten. Mitte 2018 könnten erste Testbehandlungen mit „echten“ Patienten erfolgen.

Mehr dazu im Internet:

EU Projekt TRANS-FUSIMO

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