Das FET-Open-Projekt AMPHORA entwickelt ein echtzeitfähiges nicht-invasives In-situ-Dosimetriesystem für die Strahlentherapie bei Krebs.
Im Grunde genommen schätzt man, dass heute etwa jeder Dritte im Laufe seines Lebens an Krebs erkrankt. Und zwar soll diese Zahl in den kommenden Jahren noch deutlich steigt. Die Strahlentherapie bei Krebs ist eine Behandlungsmethode, die sich bei der Heilung von etwa 50% aller Krebspatienten bewährt hat. Außerdem reduziert sie die krebsinduzierte Sterblichkeit.
Strahlentherapie bei Krebs
Bei der Strahlentherapie bei Krebs wird der bösartige Tumor einem Strahl hochenergetischer Photonen ausgesetzt. Typischerweise gibt dabei ein Linearbeschleuniger die Photonen ab. Der Erfolg der Strahlentherapie bei Krebs hängt also davon ab, ob man eine hohe Tumorkonformität erreicht. Und zwar indem man die dem Tumor zugeführte Dosis maximiert und zugleich das gesunde Gewebe so wenig wie möglich mit der Strahlung schädigt.
Zu diesem Zweck setzen die Mediziner immer komplexere Behandlungspläne und Darreichungsformen ein, die zu hochmodulierten räumlichen und zeitlichen Strahlungsprofilen führen. Für eine ideale Behandlung des Tumors bei gleichzeitig minimaler Belastung von gesundem Gewebe muss der Experte die Bestrahlung detailliert planen. Wobei man bisher auf numerische Modelle zur In-vivo-Strahlungsverteilung zurückgreift, um die lokal applizierte Dosis abschätzen zu können. Echtzeitfähige Methoden zur nicht-invasiven Dosimetrie mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung, die ein ideales Therapiemonitoring erlauben würden, stehen bislang noch nicht zur Verfügung.
Ultraschallkontrastmittel für dosisempfindliche zielgerichtete Systeme
Das innovative FET-Open-Projekt AMPHORA (Acoustic markers for enhanced remote sensing of radiation doses), finanziert aus dem Förderprogramm Horizon 2020 der Europäischen Kommission, hat sich zum Ziel gesetzt, ein echtzeitfähiges nicht-invasives In-situ-Dosimetriesystem für die Strahlentherapie bei Krebs zu entwickeln. Dafür werden Ultraschallkontrastmittel (UCAs, Microbubbles) zu injizierbaren dosisempfindlichen und zielgerichteten Systemen aufgerüstet, die sich im Tumorgewebe sammeln und die die verabreichte Strahlendosis in eine Modulation ihrer akustischen Reaktion (Rückstreusignal) bei der Ultraschalluntersuchung umsetzen.
Ein Konsortium aus europäischen Universitäten und außeruniversitären Partnern setzen das visionäre Projekt um. Die Hauptziele sind u. a. Design, Entwicklung und Optimierung von zielgerichteten strahlungsempfindlichen UCAs. Und zwar jene, die sich im (und um) den Tumor ansammeln und deren akustische Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der Strahlendosis verändern. Außerdem wollen die Wissenschafftler Verfahren und Systeme zur Bestimmung von 3D-Dosisverteilungen aus volumetrischen Ultraschalldaten entwickeln. Die Bewertung und Validierung der entwickelten Kontrastmittel, Verfahren, Algorithmen und Systeme soll sowohl in vitro als auch in vivo anhand von Kleintiermodellen erfolgen (https://amphora-project.eu).
IBMT-Ultraschall-Expertise im Einsatz
Ultraschall ist die verbreitetste Methode der medizinischen Bildgebung. Darüber hinaus haben neuere Erkenntnisse den Einsatz von Ultraschall in der Therapie (HIFU) und im Therapiemonitoring gefördert. Das Fraunhofer IBMT verfügt über eine jahrzehntelange Ultraschall-Expertise im Bereich der Entwicklung zukunftsweisender Ultraschall-technologien in Hard- und Software für unterschiedlichste Anwendungsfelder von der Zelle bis zum klinischen Einsatz am Menschen (Translation).
Quelle: Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT