Utrechts onderzoek: kanker bestrijden met geluid
Met 117 promoties is hoogleraar Medische Beeldverwerking Max Viergever de nieuwe UU-toppromotor aller tijden. Dat hoge aantal illustreert de stormachtige opmars van beeldvormende technieken in het ziekenhuis. Vandaag deel 1 en morgen het laatste en tweede deel over het onderzoek van Viergever.
In de MRI-scanner ligt een patiënte met een kwaadaardig gezwel in één van haar borsten dat zo snel mogelijk moet worden weggehaald. Tot voor kort zou (een deel van) haar borst geamputeerd moeten worden, maar in Utrecht is het mes vervangen door ultrageluid. Dat verhit het gezwel zo sterk dat het tumorweefsel na enige tijd afsterft en geen zichtbare schade achterlaat aan de borst.
Een mooi verhaal, dat nu nog toekomstmuziek is. Toch zal het niet lang meer duren voordat de behandeling van borstkanker met ultrageluid in Utrecht werkelijkheid is, voorspelt een trotse Max Viergever. Voor die trots heeft hij alle reden, want de revolutionair nieuwe aanpak van borstkanker is te danken aan de mogelijkheid om high intensity focused ultrasound (HIFU) toe te passen op patiënten in een MR-scanner. De integratie van die twee technieken is één van de speerpunten van de research in de Utrechtse divisie Beeld, waaraan Viergever al meer dan 25 jaar leiding geeft. En dan te bedenken dat beeldvorming in 1988, toen hij in Utrecht werd aangesteld, nog in de kinderschoenen stond.
‘Betere medische beelden en betere interpretatie van de beelden is een speerpunt in het UMC’
Viergever: “Ik was in Delft afgestudeerd als wiskundige en had me gespecialiseerd in het onderzoek naar medische beeldverwerking. Dat was hard nodig, want de plaatjes die medische scanners op dat moment produceerden, waren vaag en voor artsen nauwelijks bruikbaar. De directie van het toenmalige Academisch Ziekenhuis vond dat daar verandering in moest komen, en bood mij een hoogleraarschap aan. Utrecht was daarmee echt een voorloper.”
De ontwikkelingen gingen snel want al twee jaar later werd onderzoek naar beeldvorming en beeldverwerking één van de speerpunten van het UMC. Dat onderzoek in het Image Sciences Institute (ISI) kent ruwweg een tweeledige taak, aldus Viergever. Aan de ene kant ‘het sleutelen aan de apparatuur om steeds betere beelden te krijgen’, aan de andere kant ‘het ontwikkelen van software die radiologen en artsen kan helpen bij het duiden van die beelden’.
“Een van onze eerste successen was het zogeheten kwantificeren van de doorbloeding van weefsels. Het gaat hier om de mate van doorbloeding, wat veel zegt over de kansen van een orgaan om te overleven. Nu kun je de doorbloeding van weefsels met MR goed zichtbaar maken, maar het is voor artsen niet eenvoudig om zo’n plaatje goed te interpreteren. Daarom hebben wij een algoritme (een rekenregel voor de computer, red.) ontwikkeld, dat aan het beeld een concrete maat voor doorbloeding koppelt. Dat geeft artsen houvast.”
‘Geluid als middel om bijvoorbeeld nierstenen te vergruizen, kent meer toepassingen’
Dit is maar een van de talloze voorbeelden van innovatie die in het ISI is ontwikkeld en tegenwoordig in ziekenhuizen gemeengoed zijn (zie kader Twee Utrechtse successen). Ging het tot voor kort vooral om het gebruik van beelden bij het stellen van een diagnose en het voorbereiden van de behandeling, geleidelijk verschuift het accent in het onderzoek echter naar het gebruik van beelden tíjdens de behandeling. Eén van de Utrechtse paradepaardjes op dat gebied is de koppeling van MR met ultrageluid om tumoren te bestrijden.
“Ultrageluid wordt in de geneeskunde al langer gebruikt”, zegt ISI-onderzoeker Wilbert Bartels. “Veel lezers zullen het kennen van de fysiotherapeut en het wordt ook toegepast om bijvoorbeeld nierstenen te vergruizen. Wat nieuw is, is de combinatie met MRI. Die combinatie maakt het niet alleen mogelijk om de bundel gefocusseerd ultrageluid tijdens de behandeling goed te kunnen sturen. De scanner meet daarnaast ook permanent de temperatuur van de behandelde weefsels.”
Hierdoor kan de behandelend arts met grote nauwkeurigheid zien of de temperatuur van minimaal 57 graden die nodig is om het tumorweefsel te laten afsterven (de ablatie), al is bereikt, zegt Bartels. “Bovendien kan hij in de gaten houden of structuren in de omgeving van de tumor die juist niet warm mogen worden, niet te veel worden verhit. De mogelijkheid van MRI om zowel weefsels in beeld te brengen als hun temperatuur te meten, maakt de combinatie met ultrageluid enorm krachtig.”
‘Het zal afhangen van de resultaten hoe lang het nog zal duren voordat we onze behandeling regulier kunnen gaan aanbieden’
De nieuwe combinatie wordt in het UMC Utrecht al bij patiënten gebruikt om vleesbomen (goedaardige tumoren) in de baarmoeder en botkanker te behandelen, in dat laatste geval louter uit palliatieve overwegingen om de pijn van patiënten in de laatste fase van hun leven te beperken. In beide gevallen gaat het dus om aandoeningen waarbij het niet essentieel is om alle tumorcellen te doden.
Bij borstkanker en andere vormen van kanker is dat juist wel van vitaal belang en een van de grote uitdagingen van het onder leiding van hoogleraar Chrit Moonen uitgevoerde onderzoek is dan ook om manieren te vinden om dat met HIFU te bewerkstelligen. Bartels: “Een andere uitdaging is om deze techniek toe te passen op organen zoals de lever, die onder meer als gevolg van de ademhaling van de patiënt, niet stil liggen. Ook daaraan wordt hard gewerkt.”
Op de vraag wanneer de nieuwe behandeling voor patiënten met borst- en prostaatkanker beschikbaar komt, doen Viergever en Bartels nog geen uitspraak. “Er is onlangs een studie gestart waarbij tien patiënten met borstkanker op de nieuwe manier behandeld worden.
En binnenkort start een soortgelijke studie bij patiënten met uitzaaiingen in de lever. Het zal afhangen van de resultaten hoe lang het nog zal duren voordat we onze behandeling regulier kunnen gaan aanbieden, maar als alles goed verloopt, zou dat best snel kunnen zijn.”
1: De prostaatatlas
Om een tumor in de prostaat goed te kunnen bestralen maken radiotherapeuten vooraf een bestralingsplan, specifiek voor de betreffende prostaat. Dat doen ze door een MR-opname van de prostaat te maken, die te verdelen in dunne plakjes en op elk plakje het gebied in te tekenen dat moet worden bestraald. Dat kost ze per patiënt ongeveer een half uur.
Om hen een praktisch hulpmiddel te bieden en tijd te besparen hebben ISI-onderzoekers onder leiding van Josien Pluim een verzameling MR-beelden aangelegd van een kleine tweehonderd gevallen, waarin de bestraling goed is gelukt en waarin het betreffende gebied door een radiotherapeut dus correct is ingetekend, de prostaatatlas. Vervolgens hebben ze een computerprogramma ontwikkeld dat de MR-beelden van de prostaat van een nieuwe patiënt vergelijkt met de afbeeldingen uit de atlas.
Dat levert binnen enkele seconden een schatting op van het te bestralen gebied, die de therapeut nu alleen nog maar hoeft te controleren. Hoe betrouwbaar het programma is, blijkt uit een filmpje waarin het door de computer berekende gebied (rood omrand) per plaatje nagenoeg samenvalt met het door een ervaren expert ingetekende gebied (blauw omrand).
2: Witte stof
Eén van de gevolgen van een herseninfarct kan een beschadiging van de wittestofbanen zijn, die zorgen voor de communicatie tussen verschillende hersengebieden. Om de kans op herstel te kunnen bepalen, is het voor neurologen van groot belang om te weten welke wittestofbanen nog wel en welke niet meer goed werken. Onlangs zijn ISI-onderzoekers erin geslaagd om de wittestofbanen in de hersenen via MRI zichtbaar te maken en om met verschillende kleuren duidelijk te maken in welke mate zij nog functioneren en in welke richting de communicatie verloopt. De afbeelding leverde Sjoerd Vos in 2013 de Art of Neuroscience prijs van de KNAW voor de visualisatie van onderzoek op.
Klik hier voor deel 2.