Interstitielle Elektrochemotherapie: Grundlagen- und Materialentwicklung für eine minimal-invasive, bildgeführte Behandlung maligner Lebertumore
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Projektes waren die Grundlagen und Materialentwicklung für die perkutane „Interstitielle Elektrochemotherapie“. Ziel war es die für oberflächliche Anwendungen beschriebene Technik für interstitielle Anwendungen zu entwickeln und im Idealfall den Transfer zum Großtiermodel zu erreichen. Für die Entwicklung wurde ein neu zu entwickelnder Applikator unter Verwendung klinischer Erfahrungen aus der interventionellen Tumortherapie spezifiziert. Anschließend erfolgte eine Simulation und Optimierung der benötigten elektrischen Felder mit unterschiedlichen räumlichen Anordnungen der einzelnen Elektroden. Die so erarbeitete Applikatorgeometrie wurde zum Design eines Prototypen verwendet. Unter Beachtung von elektrischer Leitfähigkeit, Biokompatibilität, Sterilisierbarkeit sowie die Induktion von Artefakten in der Computertomographie wurde ein erster Prototyp aus Nitinol und Edelstahl sowie ein zweiter, bereits partiell miniaturisierter Prototyp angefertigt. Parallel wurde ein Gütemodell zur Optimierung von Geometrieparametern und Polungen entwickelt, um die elektrische Feldgeometrie der Tumorgeometrie möglichst optimal anzugleichen. Die möglichen elektrischen Felder wurden ausgiebig simuliert. Danach wurde die Funktionsfähigkeit der entwickelten Prototypen in einer Kadaverstudie erfolgreich getestet. Die geplante tierexperimentelle Studie verzögerte sich u.a. aufgrund von Problemen mit der Isolierung des zweiten Prototyps sowie der Einführung neuer Tierschutzbestimmungen, so dass zum Zeitpunkt der Berichterstellung lediglich ein vom Tierschutzbeauftragten unterstützter Antrag bei der zuständigen Landesbehörde eingereicht wurde. Künftige Optimierungen des Applikators werden v.a. auf die Isolierung und eine weitere Modifikation des elektrischen Feldes insbesondere durch komplexere Schaltungen zielen. Eine wesentliche Perspektive ist die Schaffung eines MR-kompatiblen Aufbaus, mit dem Ziel neue Therapieindikationen zu ermöglichen. Darüber hinaus kann der Prototyp als reine IRE-Sonde die Dauer der CT-gesteuerten perkutanen Platzierungen von IRE-Elektroden um ein vielfaches verkürzen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Establishment of electrochemotherapy for interstitial application by developing and optimizing an electrode. Proceedings of Annual Conference of the German Society of biomedical engineering (BMT 2011), Freiburg. Zeitschrift Biomedical Engineering (Vol. 56)
Ritter A, Baumann M, Bruners P, Schmitz-Rode T, Mahnken AH
- A fully functional prototype for establishing electrochemotherapy in interstitial usage. Proceedings of Annual Conference of the German Society of biomedical engineering (BMT 2012), Jena. Biomedical Engineering (Vol. 57, 08/2012)
Ritter A, Baumann M, Bruners P, Pfeffer J, Schmitz-Rode T, Mahnken AH
- Entwicklung und erste ex-vivo Versuche eines Prototypen zur interstitiellen Elektrochemotherapie. Deutscher Röntgenkongress 2013, Fortschr Röntgenstr 2013;185:S181
Bruners P, Isfort P, Ritter A, Baumann M, Penzkofer T, Schmitz-Rode T, Kuhl CK, Mahnken AH
- FEM-driven parameter optimization of an electrochemotherapy catheter prototype. Biomedical Engineering, Vol 58, 09/2013
Ritter A, Baumann M, Menzel M, Bruners B, Pfeffer J, Schmitz-Rode T, Mahnken AH
- Electroporation of cells: It's more than field strength (E). Proceedings of Annual Conference of the German Society of biomedical engineering (BMT 2014), Jena. Biomedical Engineering, Vol. 59(S1), S. 315, 2014)
Ritter A, Busch D, Hilswicht S, Aldag P, Binnebösel M, Neumann U, Eßer A, Baumann M
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1515/bmt-2014-4137) - FEM-driven parameter optimization of a fully functional prototype for establishing electrochemotherapy in interstitial usage. Conference Proceedings 8th IWBEEMF, Varna; Sept. 2014
Ritter A, Bruners B, Pfeffer J, Schmitz-Rode T, Baumann M
- FEM-driven parameter optimization of a fully functional prototype for establishing electrochemotherapy in interstitial usage. Bulgarian journal of public health, Vol. 7(2), S. 206-210, 2015
Ritter A, Bruners B, Pfeffer J, Schmitz-Rode T, Baumann M
- Presentation of a fully functional prototype for establishing electrochemotherapy in interstitial usage with a Q factor optimization model for the physican. Conference Proceedings Annual Meeting of the Bioelectromagnetics Society (BEMS) and the European BioElectromagnetics Association (EBEA), BioEM2015, Monterey
Ritter A, Bruners P, Pfeffer J, Schmitz-Rode T, Baumann M
