Nachdem mit einem durch die Sächsische Aufbaubank 2019 finanzierten Vorläufer die Machbarkeit gezeigt worden war, finanzierte das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) die Entwicklung des Ganzkörper-MRTs mit Echtzeit-Bildgebung. Krebspatienten während ihrer Bestrahlung mittels Echtzeit-MRT-Bildgebung zu überwachen und damit die Zielgenauigkeit der Protonentherapie deutlich zu verbessern – dieses Ziel haben sich sächsische Mediziner zusammen mit Wissenschaftlern des HZDR und der TUD-Hochschulmedizin gesetzt. In Dresden ist nun eine weltweit einmalige Kombination aus einem sich um den Patienten drehbares Ganzkörper-MRT-Gerät zur Echtzeit-Bildgebung und einer Protonentherapieanlage entstanden. Im Januar 2024 startete der wissenschaftliche Betrieb.
Tumor besser abgrenzen
Das MRT bietet gegenüber herkömmlichen Bildgebungsmodalitäten den Vorteil, dass es Tumore mit einem höheren Bildkontrast abbilden kann. Damit ist es möglich, den Tumor von umliegenden, gesunden Geweben besser abzugrenzen und das zu bestrahlende Volumen akkurater zu definieren. Darüber hinaus 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.
Innovative Arten der Patientenpositionierung für die Protonentherapie
Am OncoRay – Nationales Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie hat die Forschungsgruppe „Experimentelle MR-integrierte Protonentherapie“ um Prof. Aswin Hoffmann das neue System entwickelt. 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“, so Hoffmann. „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.“ Mit dem Prototyp werden künftig Studien durchgeführt, um den Mehrwert dieses neuen Prototyps für bewegliche Tumore im Brustkorb, Bauchraum und Becken aufzuzeigen.
Möglichkeiten der Krebstherapie verbessern
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. Michael Kretschmer, Sächsischer Ministerpräsident, betonte: „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.“
Biologisch individualisierte und technologisch optimierte Strahlentherapie
Prof. Esther Troost, Dekanin der Medizinischen Fakultät und Direktorin der Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radioonkologie, ergänzte: „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. Zur feierlichen Inbetriebnahme waren Firmenvertreter beider Hersteller anwesend.
Quelle: TU Dresden
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