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 een 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 veelgebruikte 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 Celsius kan de werking van chemotherapie en bestraling verbeteren, waardoor de kanker effectiever kan worden bestreden of een behandeling met een lagere dosis medicatie of straling volstaat.
De Eindhovense Daniel Deenen deed onderzoek naar het verbeteren van de warmtebehandelingen van tumoren. Daarvoor heeft hij een voorspellend algoritme ontwikkeld dat de tumor nauwkeurig kan verwarmen. Hij promoveerde donderdag aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e).
Buiten het lichaam
Het algoritme optimaliseert de temperatuur in de tumor tijdens warmtebehandelingen waarbij gebruik wordt gemaakt van een MRI-scanner en ultrasoon geluid, genaamd magnetic-resonance-guided high-intensity focused ultrasound (MR-HIFU) hyperthermie. De tumor wordt verwarmd met gebundeld ultrasoon geluid en de temperatuur wordt gemeten met de MRI-scanner. Deze behandeling is non-invasief, wat wil zeggen dat geen operatie van de patiënt nodig is voor deze specifieke methode.
De uitdaging van deze techniek is om te weten wat het verband is tussen de hoeveelheid ultrasoon geluid dat de tumor wordt ingestuurd en wat de daadwerkelijke verwarming van het weefsel is. Op het moment gebruiken artsen de temperatuurmetingen van de MRI-scanner meestal om in de gaten te houden of het weefsel niet te heet wordt.
‘Rond de 42 graden is de doorbloeding van het weefsel optimaal. 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 bevatten deze modellen altijd fouten, omdat we de precieze eigenschappen van het weefsel niet weten’, zegt Deenen. ‘Daarnaast veranderen de eigenschappen van het weefsel tijdens een behandeling, als de temperatuur oploopt, door de toenemende doorbloeding van de tumor.’
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.’
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. Hij denkt dat dit enkele jaren zal duren.Naast het beter kunnen uitvoeren van de warmtebehandelingen voor tumoren hoopt hij dat deze methode ook zal bijdragen aan het verder ontwikkelen van deze behandelingen.
‘Doordat de temperatuur tot nu toe niet nauwkeurig kon worden geregeld, is deze behandeling nog weinig geoptimaliseerd’, zegt Deenen. ‘Nu er een algoritme is dat een goede controle van deze behandeling biedt, stelt dat artsen en onderzoekers hopelijk ook in staat om precies te bepalen hoe die behandeling zou moeten worden uitgevoerd voor het zo sterk mogelijk verbeteren van de huidige behandelingen in het ziekenhuis.’
Beeld: depositphotos
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.