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HIFU - hochintensiver fokussierter Ultraschall

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Hochintensiver fokussierter Ultraschall (HIFU, engl. high intensity focused ultrasound) ist eine Anwendung von Ultraschall, bei der durch eine Schallbündelkonzentrierung Gewebe erhitzt und zerstört wird. Es ist ein medizinisches Verfahren, womit überwiegend onkologische Geschwülste schonend behandelt werden können. Dieses Verfahren wird als HIFU-Therapie, Ultraschallablation, fokussierte Ultraschallchirurgie (FUS) oder Pyrotherapie bezeichnet.

Funktionsweise

HIFU basiert auf denselben Prinzipien wie der gewöhnliche Ultraschall. Beim HIFU-Verfahren werden die Schallwellen gebündelt, die am Fokus entstehenden Temperaturen erreichen bis zu 90° C, was Gewebsnekrose (Läsion) verursacht. Das passiert ohne das umliegende Gewebe zu schädigen. Die HIFU-Geräte bestehen in der Regel aus einem Behandlungstisch, Computer und dem Bedienpult, von dem aus der Arzt den Behandlungsablauf plant und die Ultraschallsonde millimetergenau steuert. Die Computersteuerung hilft, das Risiko von Nebenwirkungen und Komplikationen zu reduzieren.

Einsatzgebiet Medizin

Prostatakrebs

Besonders oft wird HIFU bei der Behandlung von Prostatakrebs eingesetzt.
In den Enddarm wird ein Schallkopf eingeführt. Dieser hat zwei Funktionen: Einerseits erstellt er ein Ultraschallbild von der Prostata, andererseits erfasst und berechnet er den Bereich, der behandelt werden soll. Ein Rechner bestimmt während der Behandlung dreidimensional den korrekten Behandlungsbereich und markiert diesen auf dem Ultraschallbild. Nun sendet der Schallkopf Schallwellen mit einer Frequenz von vier Megahertz (MHz) aus. Die Schallwellen werden wie bei einem Hohlspiegel in einem etwa drei bzw. vier Zentimeter entfernten Fokus gebündelt. Das zu beschallende Areal wird mit Ultraschallbildern und Computerhilfe exakt berechnet. Durch genaue computergesteuerte Definition des Behandlungsfeldes kann das gesamte Prostatavolumen, im Bedarfsfalle bis zur Organgrenze, behandelt werden.

Therapeutische Einsatzgebiete

HIFU wird bei verschiedenen Therapien des Prostatakarzinoms eingesetzt.
Bei der Primärtherapie handelt es sich um eine Erstbehandlung eines Prostatakarzinoms. Folgende Aspekte dienen als Indikatoren für eine HIFU-Primärtherapie: lokal begrenzter Prostatakrebs, Kontraindikation für Operation (Alter, Begleiterkrankungen usw.); Ablehnung einer OP/Bestrahlung/Hormontherapie; PSA ≤20. Da HIFU meist mit TUR kombiniert wird, wird die Methode auch bei Obstruktion, Mittellappen, Verkalkungen oder nach TUR (incidental Karzinom) verwendet.

Salvagetherapie

Dies bedeutet Behandlung eines erneut auftretenden Tumors (Rezidivs) nach Strahlentherapie und Operation, nach erster HIFU-Therapie, oder nach Hormonentzugstherapie bei steigendem PSA (Posthormonale Ablation).

Palliative Therapie

Diese Methode wird bei lokal fortgeschrittenen und systemischen Tumoren verwendet. Die Therapie wird bei lokaler Tumorablation mit kombinierter TUR zur Minderung des lokalen Tumorwachstums, Blaseninfiltration; Bremsen der fortschreitenden Metastasenaussaat aus dem Primärtumor; PSA Senkung verwendet.

Vorgehensweise

Während der Operation liegt der Patient für ca. 1,5-2,5 Stunden in gepolsterter Rechtslage. Der Arzt steuert die Ultraschallsonde durch den Computer.
Die Behandlung erfolgt in der Regel in Teilnarkose, auf Wunsch des Patienten ist auch eine Vollnarkose möglich. Die Ultraschallsonde wird dem Patienten durch den After in den Enddarm eingeführt und in unmittelbarere Nähe der Prostata platziert. Ein mit einem Kühlmedium gefüllter Latex-Ballon umschließt die Sonde. Das Medium wird konstant auf 5°C gekühlt, damit der Darm nicht durch auftretende Wärme verletzt werden kann. Das flüssige Kühlmedium dient auch zur optimalen Übertragung der Schallwellen auf die Prostata. Der Computer ermöglicht die 3D-Darstellung der Prostata auf dem Bildschirm. Damit kann das Behandlungsgebiet innerhalb der Prostata exakt definiert und millimetergenau behandelt werden. Bei Bewegungen des Patienten während der Behandlung brechen die zahlreichen Sicherheitsvorkehrungen die Behandlung sofort ab.
Im nächsten Schritt erzeugt die Sonde den hochintensiven fokussierten Ultraschall, bei dem im Fokus bis zu 90°C entstehen. Ähnlich der Roboterchirurgie können computergesteuert hunderte von Ultraschallauslösungen gestartet werden, bis das gesamte Tumorgewebe zerstört ist.

Heilungsrate/ Ergebnisse

Die HIFU-Therapie bei Prostatakrebs wurde erstmalig 1993 in Frankreich durchgeführt. Seit 1996 ist die Methode auch in Deutschland verfügbar. Anzahl der durchgeführten Behandlungen (Stand Juli 2009 – aus 218 HIFU Zentren weltweit):
Gesamtanzahl weltweit seit 1993: 20.000
Gesamtanzahl Deutschland seit 1996: 6.150
Behandlungen in Deutschland 2008: 1.100

Geräte zur Behandlung von Prostatakrebs

Ablatherm® Robotic HIFU
Wurde 1989 in Frankreich von Inserm (Französisches Nationales Institut der Medizinischen Forschung), Edouard-Herriot-Krankenhaus in Lyon und EDAP TMS. Ablatherm® Robotic HIFU war das erste HIFU-Gerät zur Behandlung von Prostatakrebs, das 2000 die CE-Kennzeichnung bekommen hat.

Sonablate® 500
Wurde in den frühen 1990er Jahren für die Behandlung von benignen Prostatahyperplasie (BPH) in den Staaten von Misonix entwickelt. Sonablate® wurde Ende der 1990er Jahre zur Behandlung von Prostatakrebs modifiziert. Sonablate® 500 bekam die CE-Kennzeichnung 2001.

Brustkrebs

HIFU als Behandlungsmethode bei Brustkrebs wurde in zahlreichen klinischen Studien getestet. Eine der bedeutendsten Arbeiten auf diesem Gebiet, „A randomised clinical trial of high-intensity focused ultrasound ablation for the treatment of patients with localised breast cancer“ (2003), stammt von Dr. F. Wu (u.a.). Die Studienergebnisse zeigen, dass bei der HIFU-Therapie bei Brustkrebs keine signifikanten Nebenwirkungen nachgewiesen werden konnten. Die Wissenschaftler kamen zum Beschluss, dass diese noninvasive Therapie effektiv und sicher bei der extrakorporalen Behandlung eines lokalisierten Brustkrebses angewendet werden kann. [1]
Auch Hynynen (u.a.) [2] beschreibt in seiner Studie zu der klinischen Ablation von Brustkrebs die HIFU-Behandlung von 11 Brust-Fibroadenomen bei 9 Patienten. 8 von 11 Läsionen, die mit HIFU behandelt wurden, zeigten eine komplette oder partielle Ablationsreaktion. Es wurden keine nachteiligen Nebenwirkungen festgestellt, außer einem vorübergehenden Ödem in dem großen Brustmuskel bei einer Patientin zwei Tage nach der Therapie. Huber (u.a.) [3] verwendete ein MRI-basierendes HIFU zum Heilen einer 56-jährigen Patientin mit Brustkrebs. Die postoperative pathologische Untersuchung zeigte, dass HIFU eine Tumorablation auslöste, ohne das umgebende gesunde Gewebe zu verletzten.

Gynäkologische Tumoren

Die HIFU-Therapie als Behandlungsoption für gynäkologische Tumoren wurde in den letzten Jahren intensiv erforscht. Als Beispiele können die Arbeiten von Vaezy (u.a.) [4] und Koehrmann (u.a.) [5] genannt werden. Das transvaginale HIFU wurde außerdem als eine potentielle Möglichkeit für die Fertilitätsbehandlung für Frauen mit polyzystischem Ovarialsyndrom vorgeschlagen, allerdings wurde diese Theorie noch nicht klinisch getestet. [6] Die HIFU-Methode für gynäkologische Tumoren wurde von der FDA (Food and Drug Administration) im Oktober 2004 genehmigt. [7]

Andere Krebserkrankungen

Neben dem Prostatakarzinom, Brustkrebs und gynäkologischen Tumoren wird die HIFU-Technologie auch bei der Behandlung anderer Krebsarten eingesetzt. [8]
Ablationen von Knochen-, Leber-, Bauchspeicheldrüse/Pankreas-, Hoden-, Nierentumoren durch den hochfokussierten Ultraschall sind in zahlreichen klinischen Studien dokumentiert. Beispielsweise berichtet Wu (u.a.) über die erfolgreiche Behandlung von Patienten mit Lebermalignomen durch HIFU. [9]
Auch Blasenkrebs wurde als potenzielles Ziel für HIFU-Behandlung identifiziert. [10] In China wurden klinische Studien zur HIFU-Behandlung für Osteosarkome und Weichteilsarkome durchgeführt. [11] Diese Methode wurde außerdem als organerhaltende Behandlung für 4 Patienten mit einem solitären Tumor in den Hoden verwendet. [12]

Andere Anwendungen

Neben dem Einsatz in Tumorablation, wird HIFU beim Aufhalten von Organ- und Gefäßblutungen eingesetzt. Die Geräte mit dieser Funktion werden in der Chirurgie zurzeit weiterentwickelt. [13]
Die HIFU-Technologie wird darüber hinaus in der Behandlung von rheumatoiden Arthritis verwendet. [14] Auch das Vorhofflimmern wird mit Hilfe von HIFU behandelt. [15] Mittels Ultraschall wird am schlagenden Herz eine Ablation (Erzeugen einer „Narbe“ im Herzgewebe) ohne Einsatz der Herz-Lungen Maschine vollautomatisch in einem Schritt durchgeführt. Nach Dr. med. Thilo Hölscher findet die Methode eine große Anwendung in der Neurologie. Mit HIFU können Schlaganfall, Alzheimer, Parkinson, Lewy-Body-Demenz, Multisystem- Erkrankungen und multiple Sklerose bis hin zu chronischen Schmerzsyndromen behandelt werden. [16]

Entstehung

Die ersten Untersuchungen über die nicht invasive Ablation durch HIFU wurden von Lynn (u.a.) in den frühen 1940er Jahren publiziert. [17] Weitere wichtige Arbeiten zu dieser Behandlungsmethode stammen aus den 1950er und 1960er Jahren von William und Francis Fry. [18] Anfangs wurde HIFU überwiegend bei den Gehirntumoren verwendet. Frank Fry behandelte damit später Patienten mit Parkinsonsyndrom und mit anderen neurologischen Erkrankungen. [19]
Die HIFU-Verwendung in der Neurochirurgie wurde in den 1950er und 1960er Jahren intensiv erforscht, allerdings wurde die Forschung durch praktische und technologische Beschränkungen begrenzt. [20] 1956 schlug Burov vor, HIFU in der Krebsbehandlung zu verwenden, was eine große Resonanz in der Forschung fand. [21] Die Spezifik dieser Behandlung wurde ferner in den 1970er und 1980er untersucht. [22] Aktuell gewinnt die HIFU-Behandlung immer mehr an wissenschaftlichem Interesse.

Quellen

  1. ↑ [1] A randomised clinical trial of high-intensity focused ultrasound ablation for the treatment of patients with localised breast cancer.
  2. ↑ Hynynen K, Pomeroy O, Smith DN, Huber PE, McDonnold NJ, Ketterbach J, Baum J, Singer S, Jolesz FA (2001) MR imaging-guided focused ultrasound surgery of fibroadenomas in the breast:a feasibility study. Radiology 219: 176–18.
  3. ↑ Huber PE, Jenne JW, Rastert R, Simiantonakis I, Sinn HP, Strittmatter HJ, von Fournier D, Wannenmacher MF, Debus J (2001) A new noninvasive approach in breast cancer therapy using magnetic resonance imaging-guided focused ultrasound surgery. Cancer Res 61: 8441–8447.
  4. ↑ Vaezy S, Fujimoto VY, Walker C, Martin RW, Chi EY, Crum LA. Treatment of uterine fibroid tumour in a nude mouse model using high-intensity focused ultrasound. Am J Obstet Gynecol 2000;183:6–11.
  5. ↑ Koehrmann KU, Michel MS, Fruhauf J, Volz J, Back W, Gaa J, et al. High-intensity focused ultrasound for non-invasive tissue ablation in the kidney, prostate and uterus. J Urol 2000;163(4 Suppl.):156.
  6. ↑ Moussatov AG, Baker AC, Duck FA. A possible approach to the treatment of polycystic ovarian syndrome using focused ultrasound. Ultrasonics 1998;36:893–900.
  7. ↑ [2].
  8. ↑ Hill CR, ter Haar GR. High-intensity ultrasound—potential for cancer treatment. Br J Radiol 1995;68:1296–303; Kopecky KK, Yang R, Sanghvi NT, Rescorla FJ. Liver tumour ablation with high-intensity focused ultrasound. Seminars Intervent Radiol 1993;10:125–31; ter Haar G. Focused ultrasound therapy. Curr Opin Urol 1994;4:89–92.
  9. ↑ Wu F, Chen WZ, Bai J, Zou JZ, Wang ZL, Zhu H, et al. Pathological changes in human malignant carcinoma treated with high-intensity focused ultrasound. Ultrasound Med Biol 2001;27:1099–106.
  10. ↑ Berlac PA, Holm HH. Bladder tumour control by abdominal ultrasound and urine cytology. J Urol 1992;147:1510–2.
  11. ↑ Wu F, Wang ZB, Chen WZ, Zou JZ. Extracorporeal High-Intensity Focused Ultrasound for treatment of solid carcinomas: Four-year Chinese clinical experience. In Proceedings of the 2nd International Symposium on Therapeutic Ultrasound; 2002 July 29-Aug 1; Seattle, USA.
  12. ↑ Madersbacher S, Kratzik C, Susani M, Pedevilla M, Marberger M. Transcutaneous high-intensity focused ultrasound and irradiation: An organ preserving treatment of cancer in a solitary testis. Eur Urol 1998;33:195–201.
  13. ↑ Vaezy S, Martin RW, Keilman G, et al. Control of splenic bleeding using high-intensity ultrasound. J Trauma 1999;47:521–5; Vaezy S, Martin RW, Yaziji H, Kaczkowski P, Keilman G, Carter S, et al. Hemostasis of punctured blood vessels using high-intensity focused ultrasound. Ultrasound Med Biol 1998;24:903–10.
  14. ↑ Foldes K, Hynynen K, Shortkroff S, Winalski CS, Collucci V, Koskineu SK, et al. Magnetic resonance imaging-guided focused ultrasound synovectomy. Scand J Rheumatol 1999; 28:233–7.
  15. ↑ [3].
  16. ↑ [4].
  17. ↑ Lynn JG, Zwemer RL, Chick AJ, Miller AG. A new method for the generation and use of focused ultrasound in experimental biology. J Gen Physiol 1942;26:179–93.
  18. ↑ Fry WJ, Mosberg WH, Barnard JW, Fry FJ. Production of focal destructive lesions in the central nervous system with ultrasound. J Neurosurg 1954;11:471–8; Fry WJ, Barnard JW, Fry FJ, Krumins RF, Brennan JF. Ultrasonic lesions in the mammalian central nervous system. Science 1955;122:517–8.
  19. ↑ Fry FJ. Precision high-intensity focusing ultrasonic machines for surgery. Am J Phys Med 1958;37:152–6.
  20. ↑ Ballantine HT, Bell E, Manlapaz J. Progress and problems in the neurological application of focused ultrasound. J Neurosurg 1960;17:858–76; Warwick R, Pond JB. Trackless lesions in nervous tissues produced by HIFU (high-intensity mechanical waves). J Anat 1968;102:387–405; Lele PP. Concurrent detection of the production of ultrasonic lesions. Med Biol Eng 1966;4:451–6; Lele PP. Production of deep focal lesions by focused ultrasound—current status. Ultrasonics 1967;5:105–12.
  21. ↑ Burov AK. High-intensity ultrasonic vibrations for action on animal and human malignant tumours. Dokl Akad Nauk SSSR 1956;106:239–41.
  22. ↑ Bamber JC, Hill CR. Ultrasonic attenuation and propagation speed in mammalian tissues as a function of temperature. Ultrasound Med Biol 1979;5:149–57; Frizzell LA. Threshold dosages for damage to mammalian liver by high-intensity focused ultrasound. IEEE Trans Ultrason Ferroelect Freq Cont 1988;35:578–81.
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Erster Autor: Freeway2010 angelegt am 09.09.2010 um 12:55,
Alle Autoren: Jón, Blatand, Wo st 01, Freeway2010


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