Überwachung von Temperatur und Denaturierung für die Hyperthermiebehandlung mit Hilfe von nichtinvasiven, orts- und zeitaufgelösten Messungen von Schallgeschwindigkeiten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Elfgard Kühnicke
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme ; Akustik
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 260366138

Bei der Krebstherapie stellen lokale Hyperthermie und ablative thermische Verfahren zur Destruktion von Tumorgewebe eine Alternative bzw. Ergänzung zur Strahlen- und Chemotherapie dar. Zur komplikationsarmen und effektiven Anwendung ist eine Überwachung von Temperaturverteilung und Gewebsveränderungen notwendig. Dies ist besonders im Bereich verletzlicher Strukturen, wie Nerven oder Blutgefäße, wichtig. Zur ultraschallbasierten Überwachung bieten sich die Messungen der Longitudinalwellen- und der Transversalwellengeschwindigkeit an, wobei erstere sensitiv auf Temperaturänderungen reagieren, und letztere auf Änderungen der Gewebestruktur. Diese ultraschallbasierten Messungen stellen eine Alternative zu anderen kostspieligen Temperaturüberwachungen, wie z.B. MRT, dar und haben daher großes Potential für eine effektive therapiebegleitende Temperaturüberwachung bei Radiofrequenzablation und HIFU. Ziel des Projekts ist die Fortsetzung der erfolgreichen Arbeiten des Vorgängerprojekts. Es konnte ein Verfahren zur ortsaufgelösten Messung der Longitudinalwellengeschwindigkeit entwickelt werden, dass ohne zusätzliche Wandler oder Reflektoren an bekannten Positionen arbeitet und allein Streuechos von Gewebsstrukturen auswertet. Verglichen mit anderen Verfahren, die in den letzten 3 Jahren in der internationalen Literatur vorgestellt wurden, erfüllt das Verfahren in puncto Orts- und Zeitauflösung als Einziges die für medizinische Anwendungen geforderten Leistungsmerkmale. Dieses innovative Verfahren ist somit prädestiniert zur Erstellung von Schallgeschwindigkeits- und Temperaturkarten, zur Verbesserung des Beamformings und zur Korrektur klassischer B-Bilder. Die orts- und zeitaufgelöste Schallgeschwindigkeitsmessung des Verfahrens ermöglicht außerdem eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Scherwellenelastografie. Für die SWEI wird die Genauigkeit bei der Bestimmung der Transversalwellengeschwindigkeit deutlich gesteigert und die Quelllokalisation ermöglicht. Im Folgeprojekt soll die Leistungsfähigkeit des Verfahrens für eine Vielzahl medizinischer Anwendungen demonstriert und somit der Weg für eine klinische Anwendung geebnet werden. Hierfür werden folgende Aufgaben bearbeitet: 1. die Genauigkeit des Verfahrens wird durch schallfeldbasierte Optimierung der Wandler deutlich erhöht; 2. Weiterentwicklung des Verfahrens für Linienarrays (statt der bisher verwendeten Annular-Arrays); 3. Implementierung des Verfahrens auf das Verasonic-Gerät RESEARCH ULTRASOUND PLATFORM VANTAGE 64 LE; und 4. die durch diese Implementierung ermöglichte Bildgebung. Nach systematischen Untersuchungen an komplexen Gewebephantomen sind abschließend Messungen an ex-vivo Präparaten in Zusammenarbeit mit dem auf HIFU-Behandlung spezialisierten medizinischen Anwendungspartner am SRH Wald-Klinikum Gera geplant.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Ultraschallforschungsplattform
• Gerätegruppe: 3900 Ultraschall-Diagnostikgeräte
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Christian Kupsch