Beeld: depositphotos

Chemotherapie en bestraling bij een kankerbehandeling werken beter door de tumor te verwarmen. Het gaat hierbij om koortsachtige temperaturen. De Eindhovense onderzoeker Daniel Deenen heeft het zelflerend algoritme ontwikkeld dat de verwarming van de tumor kan voorspellen en controleren. 

De behandeling van kanker hangt sterk af van de vorm van de ziekte. Chemotherapie, een behandeling met medicatie, en bestraling, waarbij gebruik wordt gemaakt van ioniserende straling, zijn twee veel gebruikten behandelingen. Beiden hebben flinke bijwerkingen en zijn niet voor iedere patiënt geschikt. Het verhogen van de temperatuur van de tumor tussen de 42 en 43 graden Celcius kan de werking verbeteren, waardoor een behandeling met een lagere doses medicatie of straling volstaat.

De Eindhovense Daniel Deenen deed onderzoek naar het verbeteren van de behandeling van tumoren bij deze hogere temperatuur. Daarvoor heeft hij het voorspellend algoritme ontwikkeld dat de tumor nauwkeurig kan verwarmen. Hij promoveerde donderdag 3 december 2020 aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e).

Buiten het lichaam:

Het algoritme maakt gebruik van een combinatie van een MRI-scanner en ultrasoon geluid, genaamd magnetic-resonance-guided high-intensity focused ultrasound (MR-HIFU). De tumor wordt verwarmd met gebundeld ultrasoon geluid en de temperatuur wordt gemeten met de MRI-scanner. Deze behandeling vindt buiten het lichaam plaats, er is dus geen operatie van de patiënt nodig. 

De uitdaging van deze techniek is om te weten wat het verband is tussen de hoeveelheid ultrasoon geluid de tumor wordt ingestuurd en wat de daadwerkelijke verwarming van het weefsel is. Op het moment gebruiken artsen de temperatuurmetingen van de MRI-scanner slechts om in de gaten te houden of het weefsel niet te heet wordt. 

'Rond de 42 graden neemt de doorbloeding van het weefsel toe. Daardoor is de medicijntoevoer tijdens een chemokuur beter en bij bestraling is er daarom meer zuurstof in het weefsel, wat de behandeling bevordert', zegt Deenen. 'Wordt de temperatuur te hoog, dan vernauwen de bloedvaten juist en is het effect dus het tegenovergestelde.' Daarnaast kan deze methode alleen verwarmen, niet koelen. Wordt de temperatuur te hoog, dan is er dus geen weg terug.

Achterlopen:

Het algoritme van Deenen zorgt voor een controle over deze techniek. Dit voorspelt de temperatuursverandering in het weefsel aan de hand thermische modellen. 'Eigenlijk lopen deze modellen altijd achter', zegt Deenen. 'Al tijdens een behandeling, als de temperatuur oploopt, verandert de doorbloeding van de tumor en daarmee de eigenschappen van het weefsel.'

Daarom heeft Deenen een zelflerend algoritme ontwikkeld. Tijdens de behandeling van de patiënt gebruikt het algoritme de gemeten temperatuur van de tumor om te controleren of de voorspellingen kloppen.

Wijkt deze temperatuur af, dan kan het algoritme binnen een minuut het voorspellend vermogen optimaliseren. 'Zo'n behandeling duurt zeker dertig minuten tot een uur, dus een zelflerend vermogen binnen een minuut is genoeg', zegt Deenen. 'Op deze manier is de behandeling helemaal afgestemd op de tumor van de patiënt.

De behandeling van de patiënt vindt plaats in een MRI-scanner. Het algoritme bepaalt het vermogen van het ultrasoon geluid en aan de hand van de gemeten temperatuur via de MRI corrigeert het zichzelf.

Beeld: Daniel Deenen.

Beter voorspellen:

De techniek is tot nu toe getest op namaakweefsel en op een levend varken. De volgende stap is het testen op patiënten, maar dat zal volgens Deenen nog even duren. Wel hoopt hij dat deze methode zal bijdragen aan het verder ontwikkelen van de behandeling van tumoren bij hogere temperaturen.

'Doordat de temperatuur tot nu toe niet kon worden voorspeld, is deze behandeling nog weinig geoptimaliseerd', zegt Deenen. 'Nu er een algoritme is dat een goede controle van deze behandeling biedt, draagt dat hopelijk ook bij aan een betere behandeling in het ziekenhuis?.'

Bron: www.deingenieur.nl