Ein Schritt in Richtung erweiterte Realität für die Behandlung von Krebs
Bei der Durchführung von Resektionen müssen die Tumore für Onkologiechirurgen so klar wie möglich definiert sein. Die bildgeführte Chirurgie hilft dabei, das Risiko von zurückbleibendem Resttumorgewebe (das zu einem erneuten Auftreten von Krebs führt) zu senken, während gleichzeitig die Entfernung von gesundem Gewebe minimiert wird. Dieser Ansatz senkt letztlich die Patientenmorbidität und Krankenhausaufenthalte, und es wird verhindert, dass die Gesundheitskosten außer Kontrolle geraten. Mit der Unterstützung des Marie-Skłodowska-Curie-Programms der EU hat das Projekt PRISAR die Möglichkeiten der bildgeführten Chirurgie erheblich verbessert. Im Rahmen des Projekts wurden Fluoreszenz-/Radionuklidsonden entwickelt, die Krebserkrankungen anvisieren und an ein optisches Molekül gebunden sind. Bei Betrieb mit einem empfindlichen Kamerasystem können so entscheidende Signale erfasst werden, um die chirurgische Präzision und Prognosegenauigkeit zu erhöhen. Optische und radioaktive Detektion Die Technologie wurde entwickelt, indem zunächst ein kleines Molekül für zielspezifische Krebserkrankungen entwickelt wurde. Dieses Molekül wurde daraufhin an eine lichtemittierende Chemikalie gebunden, damit bei der Molekülbindung Licht emittiert wird, das durch eine speziell angepasste Kameraeinheit erfasst werden kann, um die Sichtbarkeit für Chirurgen zu erhöhen. Anschließend wurde ein sekundärer radioaktiver Stoff eines Radioisotops hergestellt, der sich nach Zugabe in das Wundbett, aus dem der Tumor herausgeschnitten wurde, an das Molekül bindet. Das Radioisotop wird lokal im Tumorbereich eingedämmt, um die radioaktive Toxizität in anderen Bereichen des Körpers zu minimieren. Das Radioisotop sucht und vernichtet etwaige nach dem chirurgischen Eingriff übrig gebliebene Krebszellen, um die Wahrscheinlichkeit zu senken, dass verbleibende Krebszellen in den Blutkreislauf gelangen. Das Projekt bildete legte seinen Fokus außerdem auf die Entwicklung einer kleinen hybriden tragbaren Detektionseinheit, die optische sowie radioaktive Signale misst, und das unpraktische Wechseln zwischen zwei Spezialkameras erübrigt. „Dies ist das erste Kamerasystem der Welt, das Multiplexing von Fluoreszenz- und Gammasonden im gleichen Verfahren ermöglicht, wodurch das Potential demonstriert wird, die bildgeführte Chirurgie auf das nächste Level zu bringen, in Richtung erweiterter Realität für die Medizin“, sagt Dr. Alan Chan, Spezialist für Molekularbildgebung. Die modifizierte Fluoreszenzbildgebungskomponente der Kamera wurde ursprünglich an einer immungeschwächten Maus getestet, bei der die Bildgebung nach der Injektion eines chemischen Tracers (111In-DTPA-Trastuzumab-CW800) durchgeführt wurde. Die klinische Bildgebung wurde auch an einer menschlichen Schilddrüse während eines Schilddrüsenszintigraphieverfahrens (Gammascan) durchgeführt. Darüber hinaus wurden für die Entwicklung der Hybridkamera Freiwillige abgebildet, die sich nuklearmedizinischen Untersuchungen am Queen’s Medical Centre in Nottingham unterzogen hatten. Auf dem Weg zur präventiven Medizin Durch Erhöhung der Empfindlichkeit im Bereich der präoperativen Bildgebung gegenüber aktuellen Standards für die visuelle Untersuchung und Palpation (körperliche Untersuchung) im Rahmen der Chirurgie werden die Innovationen von PRISAR Patienten, Onkologen und Chirurgen von Nutzen sein. Ferner werden Chirurgen eine Kombination von Sonden für die Visualisierung verschiedener physiologischer und zellularer Marker verwenden können, um die Empfindlichkeit und Spezifität bei der Detektion insgesamt zu verbessern. Das hybride gammaoptische Bildgebungsgerät beinhaltet zudem ein neues Instrument, um bestehende und neu entstehende medizinische Herausforderungen ambulant und während intraoperativer bildgeführter Chirurgie angehen zu können. „Das Gewirr anatomischer Strukturen, das durch Blut, Bindegewebe und möglicherweise sogar Narbengewebe verborgen ist, kann schwierig zu interpretieren zu sein, sodass jede Unterstützung dabei Hilft, Fehler zu reduzieren“, sagt Dr. Chan. „Der Ansatz der erweiterten Realität von PRISAR kann nicht nur Tumore identifizieren, sondern auch deren Beziehung mit der umgebenden Anatomie, einschließlich von nicht erkranktem Gewebe, abbilden.“ Das Team geht davon aus, dass diese diagnostische Toolbox dazu beitragen wird, den Weg für medizinische Ansätze zu ebnen, die anstelle der Heilung mehr an der Prävention orientiert sind. Ein chirurgischer Eingriff ließe sich beispielsweise vermeiden, wenn die für die bildgeführte Chirurgie verwendeten Kamerasysteme eine hinreichende Empfindlichkeit und Spezifität aufwiesen, um frühe Anzeichen für Metastasen zu erfassen. Derzeit wird davon ausgegangen, dass die Fluoreszenzsonde 2022 erhältlich sein wird. Die hybride gammaoptische Kamera wird indes noch einer klinischen Bewertung unterzogen und soll etwa zur gleichen Zeit marktreif sein.
Schlüsselbegriffe
PRISAR, Fluoreszenzsonde, optische Kamera, Krebs, Chirurgie, Metastasen, Tumor, bildgeführt, radioaktiv, Gewebe, Gamma, Zelle
