15.01.2024 – Kategorie: Medizintechnik

Protonentherapie: Neuer Prototyp zur Behandlung von Krebs

Weltweit erster Prototyp zur Echtzeit-Verfolgung beweglicher Tumore während der Protonentherapie geht in den wissenschaftlichen Betrieb.

Am 9. Januar 2024 wurde in Dresden ein wissenschaftlicher Prototyp für die MRT-geführte Protonentherapie eingeweiht. Mit dieser Anlage begeben sich Experten aus Medizin, Medizinphysik, Biologie und Ingenieurwissenschaften auf den Weg zur wissenschaftlichen Erprobung einer neuen Form der Strahlentherapie zur Behandlung von Krebserkrankungen. Erstmals weltweit wird in Form eines Prototyps ein Ganzkörper-MRT-Gerät zur Echtzeit-Bildgebung mit einer Protonentherapieanlage kombiniert.

Mit einem durch die Sächsische Aufbaubank 2019 finanzierten Vorläufer-Prototyp wurde die technische Machbarkeit mittels eines kompakten MRT-Geräts ohne Echtzeit-Bildgebung gezeigt. Nun finanzierte das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) die Entwicklung eines einzigartigen Ganzkörper-MRTs mit Echtzeit-Bildgebung. Die Infrastruktur sowie anteilig auch Personalkapazitäten werden durch die Hochschulmedizin Dresden gestellt. 

Weltweit einzigartige Protonentherapie möglich

Krebspatienten während ihrer Bestrahlung mittels Echtzeit-MRT-Bildgebung zu überwachen und damit die Zielgenauigkeit der Protonentherapie deutlich zu verbessern – dieses Ziel setzten sich sächsische Mediziner zusammen mit Wissenschaftlern des HZDR und der TUD-Hochschulmedizin. In Dresden entstand so eine weltweit einzigartige Kombination aus einem sich um den Patienten drehbares Ganzkörper-MRT-Gerät zur Echtzeit-Bildgebung und einer Protonentherapieanlage. Im Januar 2024 startete der wissenschaftliche Betrieb. 

Und das MRT bietet gegenüber herkömmlichen Bildgebungsmodalitäten einen großen Vorteil. Es kann Tumore mit einem höheren Bildkontrast abbilden. So ist es möglich, den Tumor von umliegenden, gesunden Geweben besser abzugrenzen und das zu bestrahlende Volumen akkurater zu definieren. Außerdem kann die MRT-Bildgebung zwischen aufeinanderfolgenden Bestrahlungssitzungen eventuelle Veränderungen in Form und Größe des zu bestrahlenden Volumens abbilden. So lässt sich die Strahlapplikation individuell und unmittelbar anpassen. Darüber hinaus ermöglicht die Echtzeit-MRT-Bildgebung, die Tumorbewegung während einer Bestrahlungssitzung darzustellen und mit der Strahlapplikation zu synchronisieren. Mit dem nun installierten Prototyp kann weltweit erstmals untersucht werden, ob und wie die Treffgenauigkeit der Protonentherapie mit Hilfe der Ganzkörper-Echtzeit-MRT-Bildgebung verbessert werden kann.

Experimentelle MR-integrierte Protonentherapie

Am OncoRay – Nationales Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie hat die Forschungsgruppe „Experimentelle MR-integrierte Protonentherapie“ um Professor Aswin Hoffmann das neue System entwickelt. Aber dies war eine technologische Herausforderung, da sowohl das MRT-Gerät als auch das Protonen-Bestrahlungssystem mit Magnetfeldern arbeiten, welche aufeinander einwirken und damit die Qualität der Bildgebung ebenso wie die der Applikation des Protonenstrahls beeinflussen.

Nachdem die Forschungsgruppe bereits mit einem früheren Prototyp die technische Machbarkeit der gleichzeitigen Bestrahlung und Bildgebung zeigen konnte, kann nun mit dem neuen System zum weltweit ersten Mal untersucht werden, inwieweit dies mit Echtzeit-MRT-Bildgebung möglich ist.

„Mit diesem neuen Prototyp mit integriertem Ganzkörper-MRT ist es möglich, bewegliche Tumore durch Hochkontrast-Echtzeit-Bildgebung darzustellen. Die Entwicklung einer Technik, Tumore nur dann zu bestrahlen, wenn sie zuverlässig mit dem Protonenstrahl getroffen werden, ist Ziel unserer Arbeit. Das sich um den Patienten drehbare MRT-Gerät bietet die Möglichkeit, innovative Arten der Patientenpositionierung für die Protonentherapie in sowohl liegender als auch aufrechter Position anzuwenden.“

Professor Dr. Aswin Hoffmann

Mit dem Prototyp werden künftig Studien durchgeführt, um den Mehrwert dieses neuen Prototyps für bewegliche Tumore im Brustkorb, Bauchraum und Becken aufzuzeigen.  Aufgebaut ist der Prototyp im Experimentalraum der Protonentherapieanlage am OncoRay auf dem Gelände der Hochschulmedizin Dresden. Dort beschäftigt sich ein internationales Team mit innovativen Möglichkeiten der Krebstherapie. Die Dresdner Protonentherapieanlage bietet dank eines großen Experimentalraums neben dem eigentlichen Behandlungsraum für Patienten die Möglichkeit, diese einzigartige Forschungsarbeit in einem interdisziplinären Team voranzutreiben. 

Prominente Stimmen:

Michael Kretschmer, Sächsischer Ministerpräsident sagt: „Die Einweihung dieser weltweit einzigartigen Kombination aus MRT-Gerät mit einer Protonentherapieanlage markiert einen Meilenstein für den Wissenschaftsstandort Sachsen. Es zeigt exemplarisch, welches Potenzial und Wissen hier vorhanden sind. Zugleich wird deutlich, wie wir gemeinsam in starken internationalen Kooperationen Großes erreichen können. Es ist gut und richtig, dass der Freistaat Sachsen gezielt innovative Vorhaben wie dieses hier am Universitätsklinikum unterstützt.“

Prof. Michael Albrecht, Medizinischer Vorstand Universitätsklinikum Dresden: „Das Besondere an der Hochschulmedizin Dresden ist die enge Verbindung zwischen Patientenversorgung und Wissenschaft. Wir haben schon immer einen besonderen Fokus auf innovative, moderne Therapieansätze gelegt – besonders in der Onkologie. Der innovative Sprung, den wir jetzt mit dem neuen Prototyp machen, zeigt, dass wir dabei stets Vorreiter sind. Eine Rolle, die wir nur dank der guten Zusammenarbeit mit unseren wissenschaftlichen und industriellen Partnern übernehmen können. Nur so sind Leuchtturmprojekte wie dieses möglich.“

Prof. Sebastian M. Schmidt, wissenschaftlicher Direktor Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf: „Das Thema strahlenbasierte Krebsforschung gehört zu den großen Forschungsfeldern des HZDR. Wir forschen, um zu heilen. Unser besonderes Anliegen ist es, Forschungsergebnisse schnell zum Wohle der Patientinnen und Patienten in die Praxis umzusetzen. Genau diesem Anspruch werden wir mit dem neuen Prototyp gerecht.“

Prof. Esther Troost, Dekanin der Medizinischen Fakultät und Direktorin der Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radioonkologie: „Der Forschungsverbund OncoRay – Nationales Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie – versteht sich als institutsübergreifende Forschungsplattform der medizinischen Strahlenforschung in Dresden mit besonderem Fokus auf Translationale Forschung. Der jetzt eingeweihte Prototyp passt hervorragend in diese besondere Forschungsumgebung. Unser Ziel der Forschung ist die Verbesserung der Behandlung von Krebserkrankungen durch eine biologisch individualisierte und technologisch optimierte Strahlentherapie. Das erhoffen wir uns auch von der hier weltweit zum ersten Mal entwickelten MRT-geführten Protonentherapie.“

Die Entwicklung und Installation des Prototyps wurde in enger Zusammenarbeit mit internationalen Industriepartnern ermöglicht. Die Firma ASG Superconductors, Genua/Italien, ist Hersteller des MRT-Gerätes, die Firma MagnetTx Oncology Solutions, Edmonton/Kanada, konstruierte die drehbare Gantry.


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