Weniger als eine Sekunde brauchen modernste CT-Geräte, um einen Oberkörper komplett abzutasten. So erhöhen sich die Chancen auf maßgeschneiderte Behandlungen für Tumor-Patienten.
Mitunter verhalten sich Tumoren ganz und gar nicht so wie erwartet. Einige blähen sich vor dem Absterben auf und täuschen ein Wachstum vor, so dass die eigentlich wirksame Therapie als gescheitert angesehen wird. Andere schrumpfen, obwohl das Medikament gar nicht angeschlagen hat. Das macht die „neoadjuvante Chemotherapie“ nicht einfacher: Sie verfolgt das Ziel, einen Tumor vor der Operation zu verkleinern, um ihn besser und einfacher entfernen zu können. Möglich machen das Medikamente, die das Bilden von Blutgefäßen im Tumor hemmen und damit sein Wachstum hindern.
Um Klarheit über die realen Gegebenheiten zu erhalten, muss man nicht nur die Morphologie des zu behandelnden Gewebes kennen, sondern muss auch dessen Funktion quantitativ erfassen können. Dazu dient ein dreidimensionaler Blick ins Gewebe, dem man zusätzlich Veränderungen über die Zeit (man spricht daher von der 4D-Bildgebung) zuordnet. Mit Hilfe dieser „dynamischen Perfusion“ lässt sich der Durchfluss des Kontrastmittels durch die Blutgefäße sehr genau messen und so exakt quantifizieren, wie gut oder schlecht ein Tumor durchblutet wird.
Hohe Dosiswerte
Bisher waren diese für die Bewertung von Primärtumoren und Metastasen wichtigen Diagnosen mit vergleichsweise hohen Dosiswerten von mitunter 50 Millisievert – etwa für eine Leberdarstellung – verbunden. Das geht künftig schonender. So lassen sich die bis zu 20 000 Bilder eines solchen Perfusions-Scans (jedes Schnittbild ist 0,5 Megabyte groß) mit dem neuen High-End-Computertomographen Somatom Force von Siemens mit bis zu 50 Prozent weniger Röntgendosis erstellen. Mit diesem Gerät, sagt Stefan Schönberg, Direktor des Instituts für Klinische Radiologie und Nuklearmedizin an der Universitätsmedizin Mannheim – hier wurde das erste der neuen Hochleistungs-CT-Geräte aufgestellt -, sei seine Disziplin, die der medizinischen Bildgebung, nicht länger auf die Rolle eines Zulieferers – weil auf die klassische Diagnostik – beschränkt. Mit der neuen Technik kann die Radiologie nun auch wichtige Impulse für die Behandlung und Heilung von Patienten geben. So lässt sich mit dem Somatom Force etwa der Erfolg einer Anti-Angiogenese-Therapie, mit der man versucht, das Bilden von Blutgefäßen in Tumoren medikamentös zu hemmen, deutlich früher abschätzen. Schlägt eine Medizin nicht an, können die behandelnden Ärzte rascher auf eine wirksamere Therapie umschwenken.
Fünf Jahre hat die Entwicklungsarbeit des Somatom Force gedauert. Fünfhundert Ingenieure und Techniker aus den unterschiedlichsten Disziplinen waren beteiligt. Ihre Aufgabe war, alle bisher bekannten Limitierungen systematisch zu analysieren – und „ein Stück nach vorne zu rücken“. Auch das neue Gerät folgt den Prinzipien der Computertomographie: Bei der Messung wird der Patient schnell auf einem beweglich gelagerten Tisch durch einen Ring in der Größe eines Lkw-Reifens, die Gantry, geschoben, in dem zwei (versetzt angeordnete) Röntgenstrahler und gegenüber synchron zwei Detektoren rotieren. Die Detektoren messen die vom Körper des Patienten nicht absorbierte Röntgenstrahlung. In Abhängigkeit von der Abschwächung und damit der Intensität der an den Detektoren „ankommenden“ Strahlung errechnet ein Computer Schnittbilder des Körpers, die nahezu in Echtzeit zu einem 3D-Modell zusammengesetzt werden.
Höchste Präzision
Vier Umdrehungen je Sekunde schafft der stählerne Röntgenstrahler- und Detektorenträger. Das ist deutlich schneller als beim Vorgängermodell, was die Präzision der Bilder steigert, lässt sich die Rotationsgeschwindigkeit doch mit der Verschlussblende eines Fotoapparats vergleichen. Und auch bei der Mechanik ist höchste Präzision gefordert: Der kreisrunde „Kamera“-Träger wiegt 1,6 Tonnen. Die Beschleunigungskräfte entsprechen dem Fünfzigfachen der Erdanziehungskraft und übertreffen damit die auf einen Kampfjet einwirkende Belastung um das Fünffache.
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Lag die Tischgeschwindigkeit beim Vorgängermodell noch bei 450 Millimeter je Sekunde, schafft der Tisch des Somatome Force 737 Millimeter in der Sekunde. Damit lässt sich ein kompletter Oberkörper in weniger als einer Sekunde „abtasten“. Das bisher übliche „bitte jetzt Luft anhalten“ entfällt. Säuglinge und Kleinkinder müssen vor der Untersuchung nicht sediert werden. Sehr deutlich ging auch die Strahlenbelastung zurück. Nach Untersuchungen an der Universitätsmedizin Mannheim lässt sich die Belastung bei einem Lungenscan auf 0,1 Millisievert senken, was der Strahlenbelastung eines zehnstündigen Langstreckenfluges entspricht.
Zusammenführung der Daten
Der Somatom-Force-CT steht im Mannheimer Klinikum nicht allein. Er ist vielmehr das Kernstück eines von öffentlichen (Universität Heidelberg, Universität Mannheim, Hochschule Mannheim, Fraunhofer-Gesellschaft) und privaten Partnern (Siemens AG, KUKA Laboratories GmbH, Carl Zeiss Meditec AG, Klinikum Mannheim GmbH) getragen und in diesen Tagen für eine weitere Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) empfohlenen Forschungscamps (Mannheimer Molecular Intervention Environment). Ziel dieses Gemeinschaftsprojektes ist der Aufbau einer molekularen Diagnostik in Kombination mit einer minimalinvasiven Behandlung von Tumorpatienten mit nur wenigen Metastasen (oligometastasierten Patienten) – in einem für diese Aufgabe konzipierten „Interventionsraum“.
Dazu werden bisher separat und nicht lokal zusammengefasste Analyse- und Diagnostikgeräte zu einer Einheit zusammengefasst: So werden die CT-Daten des Somatome Force mit den Bildern der Magnetresonanztomographie (MRT) und der Positronen-Emissions-Computertomographie (PET-CT) zu einem einzigen Bilddatensatz zusammengeführt – und in den Behandlungsraum übertragen, so dass den Ärzten alle für die Behandlung eines Patienten relevanten Informationen zur Verfügung stehen. Computergesteuerte, mechanische Assistenzsysteme helfen dabei, etwa eine Biopsienadel zielgenau zu führen.