Potenzial für die nicht-invasive Behandlung von Hirntumoren

Potenzial für die nicht-invasive Behandlung von Hirntumoren
Potenzial für die nicht-invasive Behandlung von Hirntumoren
Anonim

Ingenieure der Duke University haben einen ersten Schritt in Richtung einer minimal-invasiven Behandlung von Hirntumoren unternommen, indem sie Chemotherapie mit Wärme kombiniert haben, die über das Ende eines Katheters verabreicht wird.

Die Proof-of-Concept-Studie hat gezeigt, dass es technisch möglich sein sollte, Hirntumore ohne die Nebenwirkungen zu behandeln, die mit den traditionellen Ansätzen der Operation, systemischen Chemotherapie oder Bestrahlung verbunden sind.

Die Bioingenieure entwarfen und bauten einen Ultraschallkatheter, der in große Blutgefäße des Gehirns passen und zwei wesentliche Funktionen erfüllen kann: Echtzeit-Bewegtbilder in 3D liefern und lokalisierte Temperaturerhöhungen erzeugen.Die Forscher beabsichtigen, dieses System in Verbindung mit Chemotherapeutika zu verwenden, die in hitzeempfindlichen Mikrobläschen, Liposomen genannt, eingeschlossen sind.

"Ärzte injizierten arzneimitteltragende Liposomen in den Blutkreislauf eines Patienten und führten dann einen Katheter über ein Blutgefäß an die Stelle des Hirntumors ein", sagte Carl Herickhoff, Doktorand im vierten Jahr an der Duke's Pratt School of Engineering und Erstautor eines Artikels, der in der Zeitschrift Ultrasonic Imaging erscheint. „Der Katheter würde Ultraschall verwenden, um zuerst den Tumor abzubilden, und dann einen Strahl mit höherer Leistung richten, um Wärme an der Stelle zu erzeugen, die Liposomenhüllen zu schmelzen und die Chemotherapie direkt an den Tumor abzugeben.

"Die Temperaturerhöhung würde etwa vier Grad Celsius betragen – genug, um das Liposom zu schmelzen, aber nicht genug, um das umgebende Gewebe zu schädigen", sagte Herickhoff. "Niemand hat diesen Ansatz zuvor im Gehirn ausprobiert."

Die American Cancer Society schätzt, dass im Jahr 2008 mehr als 21.000 neue Hirntumorfälle diagnostiziert wurden, wobei mehr als 13.000 Patienten starben. Dies entspricht etwa zwei Prozent aller Krebstoten.

Die Forscher sagten, dass ein minimal-invasiver Ansatz zur Behandlung dieses Krebses den konventionellen Methoden vorzuziehen wäre, die ihre eigenen Nachteile und Nebenwirkungen haben.

"Chirurgie ist invasiv, und Chemotherapie, die injiziert oder oral eingenommen wird, wirkt sich auf den ganzen Körper aus und hat Schwierigkeiten, die Blut-Hirn-Schranke in ausreichender Konzentration zu überwinden", sagte Herickhoff. Die Blut-Hirn-Schranke schränkt den Durchgang von Fremdstoffen, die das Nervengewebe nicht benötigt, in das Gehirn ein.

In einer Reihe von Experimenten in Tiermodellen und simulierten Geweben zeigten die Forscher, dass sie einen Katheter bauen konnten, der dünn genug war, um in einem der Hauptblutgefäße des Gehirns platziert zu werden, der in der Lage war, den doppelten Zweck der Visualisierung zu erfüllen und Heizung.

"Alles in allem lassen uns die Ergebnisse dieser Experimente, insbesondere die Klarheit der Bilder und die Fähigkeit, die Temperatur mit demselben Katheter zu erhöhen, glauben, dass die endgültige Schaffung eines praktischen intrakraniellen Ultraschallkatheters möglich ist “, sagte Stephen Smith, Direktor der Duke University Ultrasound Transducer Group und Seniormitglied des Forschungsteams."Es gibt einige Designprobleme des Katheters selbst, die unserer Meinung nach mit wenig Schwierigkeiten überwunden werden können."

Fortschritte in der Ultraschalltechnologie haben diese neuesten Experimente ermöglicht, sagten die Forscher, indem sie detaillierte, bewegte 3D-Bilder in Echtzeit erzeugten. Das Duke-Labor hat eine lange Erfolgsbilanz bei der Modifizierung des traditionellen 2-D-Ultraschalls – wie er zur Bildgebung von Babys im Mutterleib verwendet wird – in fortschrittlichere 3-D-Scans. Nach der Erfindung der Technik im Jahr 1991 hat das Team auch ihren Nutzen bei der Entwicklung spezialisierter Katheter und Endoskope für die Echtzeit-Bildgebung von Geweben im ganzen Körper unter Beweis gestellt.

Ein Großteil der Liposomenforschung wurde bei Duke von David Needham, Professor für Maschinenbau und Materialwissenschaften, und Mark Dewhirst, Professor für Radioonkologie, durchgeführt.

Die Forschung in Smiths Labor wird von den National Institutes of He alth unterstützt. Weitere Mitglieder des Teams, ebenfalls von Duke, sind Edward Light, Kristin Bing, Srinivasan Mukundan, Gerald Grant und Patrick Wolf.

Beliebtes Thema