Kürzlich platzierte unter der Federführung des Doktoranden Julian Alpers eine interdisziplinäre Gruppe aus medizinischen und wissenschaftlichen STIMULATE-Beteiligten eine wissenschaftliche Arbeit im renommierten Fachjournal Nature Scientific Reports. Zur verbesserten Behandlung von Krebsleiden erarbeitete die Gruppe Rekonstruktionsalgorithmen zum Monitoring der Hitzeverteilung bei dem minimal-invasiven Therapieverfahren Thermoablation.
Der Einsatz von Mikrowellen emittierenden Thermoablationsnadeln ist bei Tumoren in der Leber eine vielversprechende Technik zur minimal-invasiven Zerstörung des Tumorgewebes. Die thermoablative Therapie benötigt nur einen Nadelstich in das Zielgewebe und ist dadurch mit weniger Komplikationen im Vergleich zu herkömmlichen offenen Operationen behaftet. Die örtliche Verfolgung der Nadel im Körperinneren wird durch bildgebende Verfahren gewährleistet, wobei in diesem Fall häufig die Magnetresonanztomographie zum Einsatz kommt. Gleichzeitig ist das bildgebende Therapiemonitoring Stand der aktuellen Forschung und Entwicklung. Das Monitoring der Hitzeverteilung während der Ablation soll die vollständige Zerstörung des Tumors inklusive eines Sicherheitssaumes garantieren, was von größter Wichtigkeit für eine erfolgreiche Behandlung ist.
In der publizierten Arbeit stellen die Autoren drei Ansätze zur volumetrischen Wärmekartenrekonstruktion vor: Delaunay-Triangulation, Minimum Volume Enclosing Ellipsoids (MVEE) und Splines. Alle genannten Methoden basieren auf gleichmäßig verteilten 2D-Phasenbildern aus dem Magnetresonanztomographen, die um die Hauptachse der Applikationsnadel gedreht wurden. Als Versuchsobjekte dienten 13 Ex-vivo-Bioprotein-Phantome, darunter sechs Perfusions-Phantome, die eine Wärmeableitung simulieren, um die das Gewebe durchziehenden Blutgefäße zu simulieren. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass der Spline- und der MVEE-Ansatz das Potenzial für eine hochpräzise Rekonstruktion des ablatierten Volumens aufweist und die ursprünglich vorgeschlagene Temperaturinterpolationsmethode in einem realistischeren Setup hinsichtlich Genauigkeit und Robustheit übertrifft. Zur Überwindung lokaler Inhomogenitäten, die durch Rauschen oder MR-abhängige Artefakte verursacht werden, sollte in Zukunft der Einsatz von adaptiven Simulationen in Betracht gezogen werden. Zukünftige Arbeiten sollten auch Studien in Ex-vivo- und In-vivo-Tierversuchen durchführen, um die Übertragbarkeit von den Phantomen auf eine realistischere Umgebung zu überprüfen.
Die vollständige Publikation ist frei zugänglich hier zu finden: https://www.nature.com/articles/s41598-022-15712-7
Mit unserem Newsletter erhalten Sie regelmäßig aktuelle Informationen rund um STIMULATE
