Projekt: UGITT

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Problematik Zielsetzung Ergebnisse Projektpartner

 

Problematik

Die minimal-invasive Medizin hält auch in der Behandlung von Tumoren immer größeres Gewicht. Besonders bei der Behandlung von Lebermetastasen und Prostataerkrankungen zeigt die interstitielle Thermotherapie mit Laser-oder Hochfrequenzapplikatoren vielversprechende Ergebnisse. Diese Verfahren befinden sich bereits im regulären Einsatz, beziehungsweise im Stadium der klinischen Evaluierung. Der Erfolg der Therapie beruht maßgeblich darauf, dass eine moderate, jedoch vollständige Zerstörung der malignen Bereiche unter Schonung der angrenzenden gesunden Strukturen erreicht wird.

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Die interstitielle Thermotherapie ITT ist ein minimal-invasives Verfahren zur thermischen Destruktion pathologischer Weichteiltumore innerhalb der Organe, ohne dabei die umliegenden gesunden Gewebeareale zu schädigen.

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Da sich das Geschehen am intrakorporalen Behandlungsort der direkten Sicht des Arztes entzieht, ist die Kontrolle der Punktion sowie die Online-Überwachung des Therapiefortschritts mittels eines Monitoringverfahrens entscheidend für den Therapieerfolg. Zwar kann die Positionierung der Thermosonden unter US- oder CT-Kontrolle erfolgen, die tatsächliche Temperaturverteilung jedoch lässt sich derzeit nur mit der Magnetresonanztomographie darstellen. Für den Routineeingriff steht bisher kein alternatives kostengünstiges Online-Monitoring zur Verfügung, so dass die Punktion zwar akkurat gesteuert, die Therapieparameter jedoch nur anhand von Normwerten und praktischen Erfahrungen des Anwenders gewählt werden, ohne Kühleffekte durch Blutgefäße berücksichtigen zu können oder eine Therapie bei Tumorrandlage an sensiblen Strukturen sicher (unter Schonung der Strukturen) durchführen zu können.  

Zielsetzung

Um hier kostengünstige Alternativen unter Verwendung von US-Techniken bieten zu können, wurden im Rahmen der ersten Projektphase zwei spezielle Ultraschallverfahren zur Darstellung der thermischen Läsionsausbreitung von dem Status der In-vitro-Evaluierung weiterentwickelt und in ein erstes System zur In-vivo-Evaluierung implementiert.

Basierend auf den Ergebnissen der ersten Projektphase soll in der zweiten Projektphase die Evaluierung des Prototypen zur ultraschallgesteuerten Thermotherapie unter klinischen Bedingungen durchgeführt werden.
Die Zielsetzung dabei ist, zu Ende der Projektlaufzeit ein produktreifes klinisch zugelassenes Funktionsmuster eines Therapiekontrollgerätes zur Verfügung zu stellen. Der Arbeitsschwerpunkt liegt in der Evaluierung der Ergebnisse anhand einer erweiterten Tierstudie und an ausgewählten Patienten. Hierzu ist eine umfangreiche Überarbeitung des Prototypen hinsichtlich der klinischen Tauglichkeit notwendig.  

Ergebnisse

In Abb. 1 sind die im Rahmen der ersten Projektphase entstandenen In-vivo-Ergebnisse am Tiermodell dargestellt, die es ermöglichten, die entstandene Läsion innerhalb der Ultraschalldatensätze anhand der Änderung der frequenzabhängigen Dämpfung darzustellen.

Abb. 1: Dargestellt ist die Rekonstruktion der in vivo aufgenommenen Ultraschalldaten der Leber eines Versuchstieres vor (links) und nach (rechts) der Thermotherapie. Nach der Therapie ist die erzielte Läsion in den Ultraschalldaten anhand der Veränderung der Dämpfungseigenschaften erkennbar.

Weiterhin wurde ein Messaufbau entwickelt, mit dem die makroskopische Läsionsgröße bestimmt und eine optische 3D-Volumenrekonstruktion der Läsion ermöglicht wird. Dies erlaubt einen direkten Vergleich der Läsionsform, Größe und Lage anhand der optischen und akustisch gewonnenen Datensätze.

Anhand dieses Vergleichs der mittels Ultraschall und der optisch gewonnenen Datensätze kann die Zuverlässigkeit und Genauigkeit des US-Verfahren evaluiert werden. In Abb. 2 ist die überlagerte Darstellung beider Datensätze des Koagulationsvolumens gezeigt. Die Berechnung der Volumendifferenz erlaubt eine exakte Beschreibung der Auflösung und Genauigkeit des Verfahrens.

Abb. 2: Überlagerte Darstellung der optischen (rot) und akustischen Datensätze (grün) einer Läsion. Anhand des direkten Vergleichs beider Volumina kann die Eignung und erreichbare Auflösung des Ultraschall-Verfahrens evaluiert werden.

Verglichen mit der chirurgischen Teilresektion ist die Thermoablation ein sehr kostengünstiges und patientenschonendes Verfahren. Die zeitaufwendige Operation einschließlich der üblichen 2-4 Tage post-operativen Intensivpflege sowie der langen nachfolgenden Krankenhaustage machen eine Teilresektion zu einer sehr kostenintensiven Behandlung. Bei einer geschätzten durchschnittlichen Einsparung durch die Behandlung mittels einer Thermotherapie von ca. EUR 5.000 pro Patient wäre eine jährliche Gesamtkosteneinsparung von ca. EUR 65 Millionen pro Jahr allein in Deutschland zu erwarten.

 

Projektpartner

Celon AG, Teltow	Fraunhofer Institut für Biomedizinische Technik, St. Ingbert	Dr. Ritz, Angewandte Chirurgie, Charité - Universitätsmedizin Berlin, Campus Benjamin Franklin

Projektleitung:

Dr. Robert Lemor
Fraunhofer IBMT
Ensheimer Str. 48
66386 St. Ingbert
Tel.: +49 (0)6894 / 980 -225
E-Mail: robert.lemor@ibmt.fhg.de