Billig, sicher und strahlungsfrei: Jetzt ist es möglich, Krebs zu erkennen, indem man die Elastizität von Tumoren misst

Anonim

Als eines der ersten Länder der Welt wird Norwegen eine völlig neue Methode zur Erkennung von Krebs testen. Dies geschieht durch Messung der Elastizität von Tumoren. Die Methode heißt Elastographie. Sie können dieses neue Wort auch gleich lernen; In ein paar Jahren ist die Elastographie so häufig wie Röntgenaufnahmen.

"Die Elastographie bietet Onkologen eine weitere Methode zur Erkennung von Tumoren. Die Elastographie ist möglicherweise besonders geeignet, um zu bestimmen, wie ernst die Krankheit ist", sagt der Radiologe und klinische Berater Per Kristian Hol vom Interventionszentrum des Osloer Universitätskrankenhauses Rikshospitalet.

Um Krebs zu erkennen, zu bestimmen, wie sich der Krebs entwickelt und wie gefährlich er ist, müssen Krankenhäuser oft große und teure Methoden wie Röntgen, MR, CT oder PET einsetzen.

"Einige der Methoden verwenden viel Strahlung. Andere sind sehr teuer zu betreiben."

Jedes Jahr erkranken fast einhundert Norweger an Röntgenstrahlen. Dies hat der Radiologe Lars Borgen im vergangenen Jahr in seiner Dissertation in der klinischen Medizin festgestellt. Die Strahlung einer Runde in einer CT-Maschine ist laut Teilchenphysiker Erlend Bolle zehn Mal höher als die durchschnittliche Hintergrundstrahlung während eines ganzen Jahres. Bei PET-Scans werden dem Patienten radioaktive Tracer injiziert.

"Wir wollen die bestmögliche Diagnostik mit möglichst geringer Strahlung. Die Elastographie ist absolut sicher."

Eine vielversprechende Methode

Die Elastographie kann entweder mit MR oder Ultraschall kombiniert werden. MR-Maschinen sind teuer.

"Ultraschall ist billig, aber das Ergebnis hängt sehr davon ab, wie gut die Ultraschalluntersuchung ist. In Zukunft planen wir, dass die Elastographie in einer normalen Arztpraxis durchgeführt wird", sagt Hol.

Das Universitätsklinikum plant nun, die Methode an Patienten zu testen.

"Wir wissen immer noch nicht viel über Elastographie, aber die Methode sieht vielversprechend aus. Wenn die Elastographie die erhoffte Technik ist, kann dies zu einer wichtigen Untersuchung in der Zukunft werden. Dies würde uns erlauben, Elastographie zu verwenden, um verschiedene Arten von Osteoporose zu charakterisieren." Tumore wie Leberkrebs ", sagt Anne Cathrine T. Martinsen, Leiterin der Abteilung für diagnostische Physik am Interventionszentrum und außerordentliche Professorin am Institut für Physik der Universität Oslo.

Vibrator

Tumore haben nicht die gleiche Elastizität wie gesundes Gewebe. Die Elastizität hängt mit der Dichte der Blutgefäße zusammen. Tumore haben mehr Blutgefäße als gesundes Gewebe. Bösartige Tumore haben in der Regel noch mehr Blutgefäße und einen größeren Blutfluss als gutartige Tumore.

"Unterschiedliche Tumoren in verschiedenen Stadien der Krebsentstehung haben eine unterschiedliche Elastizität. Tumore können weniger oder elastischer als gesundes Gewebe sein. Manche Tumoren können sich ausbreiten, andere nicht. Mit anderen Worten, wir können eine völlig neue Organkarte bekommen und Tumoren durch Messung der Elastizität. "

Die Untersuchung ist einfach. Der Arzt platziert einen Vibrator an der Stelle, die untersucht werden soll. Der Vibrator hat einen Puls von bis zu 200 Schwingungen pro Sekunde. Die Druckwelle vom Vibrator geht durch das Organ. Dies ermöglicht Ärzten, die Elastizität der gesunden und erkrankten Teile zu untersuchen.

Forscher an der Universitätsklinik Hôpital Beaujon in Paris testen bereits die Elastographie bei Patienten mit Leberfibrose, einer Erkrankung, bei der die Leber aufgrund von Hepatitis oder Alkoholschäden steif geworden ist.

Das Interventionszentrum plant nun, die Methode an norwegischen Patienten mit Leberfibrose zu testen. Die Methode kann die Biopsie ersetzen. Dies bedeutet, dass Patienten keine Nadel in ihre Leber eingeführt haben müssen.

Der Trick: teile die Wellen!

In den letzten vier Jahren hat Professor Sverre Holm an der Fakultät für Informatik der Universität Oslo eng mit den französischen Forschern zusammengearbeitet. Holm hat 20 Jahre lang Ultraschall erforscht und ist außerdem Adjunct Professor an der Abteilung für Zirkulation und medizinische Bildgebung an der norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie.

"Der Elastographie-Ultraschall unterscheidet sich grundlegend von der heutigen Verwendung von Ultraschall. Traditioneller Ultraschall sendet ein Signal aus, das als Echo zurückkehrt. Das Problem ist, dass man nicht zwischen malignen und gutartigen Tumoren mit normaler Ultraschalluntersuchung unterscheiden kann", sagt Holm.

Und hier kommt Apollon auf den Punkt: Ultraschall erzeugt zwei Arten von Wellen. Der häufigste Typ sind Druckwellen. Druckwellen gehen in das Gewebe hinein. Die anderen Wellen werden durch den Strahlungsdruck von Druckwellen erzeugt und verlaufen horizontal. Diese Wellen werden Scherwellen genannt.

Während Druckwellen hauptsächlich von Flüssigkeiten beeinflusst werden, erfassen die Scherwellen die Eigenschaften der anderen 30 Prozent des Körpers, der nicht aus Wasser besteht.

Bis heute war es nicht möglich, Scherwellen zu messen.

"Wir untersuchen, wie sich die Scherwellen im Gewebe verhalten, und betrachten die Viskosität (untersucht, wie flüssig die Flüssigkeit ist), die Dämpfung und die Geschwindigkeit", sagt Holm.

Scherwellen werden erzeugt, wenn Druckwellen an bestimmte Punkte gesendet werden. Von dort werden die speziellen diagonalen Energiewellen erzeugt. Der Trick besteht darin, die regulären Ultraschallwellen zu verwenden, um den diagonalen Energiepuls zu messen.

"Wir müssen rekonstruieren, was passiert. Wir müssen alle Informationen aus den Druckwellen verwerfen und nur die Informationen aus den Scherwellen behalten", sagt Holm.

Die Druckwelle hat eine Geschwindigkeit von 1.500 Metern pro Sekunde. Die Scherwelle hat eine Geschwindigkeit von einer bis zehn Metern pro Sekunde.

"Ein normaler Ultraschall-Scanner nimmt hundert Bilder pro Sekunde auf. Die Geschwindigkeit muss auf tausend Bilder pro Sekunde erhöht werden, um Scherwellen zu erfassen. Um diese Geschwindigkeit zu bewältigen, müssen wir einen Teil der Bildqualität opfern", sagt Postdoktorand Peter Näsholm in der Fakultät für Informatik.

Wenn sich die Frequenz ändert, ändert sich die Geschwindigkeit der Wellen. Es stellt sich heraus, je gefährlicher ein Tumor ist, desto höher ist die Geschwindigkeit der Wellen. Um diese Wellen zu interpretieren, ist eine große Rechenkapazität erforderlich. Die Mathematik ist alles andere als einfach.

Hoffe, Mammographie zu ersetzen

Französische Forscher glauben, dass Elastographie in Zukunft die Mammographie ersetzen kann. Mammographie verwendet Röntgenstrahlen, um Brüste zu untersuchen. Jede Dosis Strahlung ist unglücklich.

"Die Elastographie kann eine wichtige ergänzende Untersuchung bei der Diagnose von Brustkrebs sein. In naher Zukunft werden große klinische Studien durchgeführt werden, um zu sehen, ob wir die Mammographie durch Elastographie ersetzen können", sagt Professor Mickael Tanter von der ESPCI, der technischen Hochschule für Industrie Physik und Chemie, die hinter der Technologie der französischen Ultraschallfirma Supersonic Image steht.

Das Interventionszentrum ist weniger sicher als der französische Professor.

"Wenn die Elastographie das Brustkrebs-Screening ersetzen soll, muss sie in der Lage sein, kleinere Tumoren zu sehen und die Tumoren besser zu sehen als bisher. In der Mammographie ist es schwierig, kleine Tumore zu erkennen. Es besteht die Hoffnung, dass die Elastographie auch verwendet werden kann." sehen kleine Tumoren, aber es ist noch ein weiter Weg ", bemerkt der Radiologe Per Kristian Hol.