Hochintensiver fokussierter Ultraschall

Hochintensiver fokussierter Ultraschall (englisch high intensity focused ultrasound, HIFU) ist eine medizinische Anwendung von Ultraschall, bei der durch gezielte Bündelung der Schallwellen Gewebe erhitzt und zerstört wird. Dieses therapeutische Verfahren wird auch als Ultraschallablation, Magnetresonanz gesteuerte fokussierte Ultraschallchirurgie (MRgFUS) oder Pyrotherapie bezeichnet. Ein wichtiges Anwendungsfeld ist die Behandlung von Prostatakrebs. Zunehmende Bedeutung erlangt es bei der Therapie von Uterusmyomen und seit 2012 bei der Therapie der Adenomyose sowie der palliativen Behandlung von Knochenmetastasen.[1] Die Nutzung bei einer Vielzahl anderer Erkrankungen (darunter Brustkrebs, Hirntumore, Morbus Parkinson, Schlaganfall, Epilepsie) wurde in kleinen Studien erprobt.[2][3][4][5][6][7][8]

Entwicklung

Die ersten Untersuchungen über die nicht invasive Abtragung von Gewebe durch HIFU wurden von John G. Lynn und Kollegen 1942 publiziert.[9] Weitere wichtige Arbeiten zu dieser Behandlungsmethode stammen aus den 1950er und 1960er Jahren von William und Francis Fry.[10] Anfangs wurde HIFU überwiegend bei Gehirntumoren verwendet. Frank Fry behandelte damit später Patienten mit Parkinsonsyndrom und anderen neurologischen Erkrankungen.[11] Die HIFU-Verwendung in der Neurochirurgie wurde in den 1950er und 1960er Jahren intensiv erforscht, allerdings waren die Möglichkeiten durch praktische und technologische Beschränkungen begrenzt.[12][13][14][15] 1956 schlug Burov vor HIFU in der Krebsbehandlung zu verwenden.[16]

Funktionsweise

Beim HIFU-Verfahren werden Schallwellen mit Frequenzen im niedrigen Megahertz (MHz)-Bereich durch geeignete Krümmung des Transducers (Schallgebers) oder durch zeitversetzte Ansteuerung mehrerer kleiner Schallgeber in einem Fokus gebündelt, ähnlich wie ein Brennglas das Licht bündelt. Dieser Fokus befindet sich in einem Abstand von 1–20 cm vom Schallgeber. Die im Fokus entstehende Temperatur erreicht bis zu 90 °C. Bei dieser Temperatur wird das behandelte Gewebe zerstört. Aufgrund der ausgeprägten Bündelung der durch die Schallwellen übertragenen Energie bleibt jedoch das umliegende Gewebe intakt. Computersteuerung der Transducerposition hilft, das Risiko von Nebenwirkungen und Komplikationen zu reduzieren. Die Behandlung erfolgt in der Regel in Teilnarkose, auf Wunsch ist auch eine Vollnarkose möglich.

Behandlung von Prostatakrebs mit HIFU

In der Regel wird HIFU bei der Behandlung von Prostatakrebs in frühen Stadien eingesetzt. In den Enddarm wird ein Schallkopf eingeführt. Die Kopplung des Schallgebers mit der Schleimhaut wird mithilfe einer aus Wasser oder Gel bestehenden Vorlaufstrecke erreicht. Das Wasser bzw. das Gel wird konstant auf 5 °C gekühlt, damit der Darm nicht durch auftretende Wärme verletzt werden kann. Nutzt man Wasser als Vorlauf, dann muss dies vollständig entgast sein, da sonst kleine Luftblasen den Schall streuen. Ein Computer bestimmt dreidimensional den Behandlungsbereich und markiert diesen auf dem Ultraschallbild.

HIFU wird meist mit der transurethralen Operation kombiniert. Indikationen für eine HIFU-Therapie sind lokal begrenzter Prostatakrebs; Umstände, die gegen eine Operation sprechen (Alter, Begleiterkrankungen usw.); grundsätzliche Ablehnung einer Operation/Strahlentherapie/Hormontherapie; PSA ≤ 20. HIFU kann ebenfalls angewandt werden, wenn ein Tumor in der Prostata erneut auftritt (lokales Rezidiv), oder als palliative Therapie bei fortgeschrittenen Tumorerkrankungen.

Behandlungsversuche bei Prostatavergrößerung (BPH) mit HIFU

Versuche, HIFU vom Darm her (transrektal) auch bei gutartiger Prostatavergrößerung (BPH) anzuwenden, haben sich nicht bewährt.[17][18]

Seit kurzem (Stand 2019) wird HIFU auch über einen Harnröhrenkatheter direkt von innerhalb der Prostata aus angeboten. Die Überwachung des vorher genau festgelegten Zielgebiets der Wirkung von HIFU erfolgt dabei durch Echtzeit-MRT. Die wissenschaftliche Grundlage für eine Anwendung dieses Verfahren bei Prostatavergrößerung (BPH) Ist jedoch noch (Stand 2019) vollkommen unzureichend. Es gibt auf diesem Gebiet zwar seit 2004 mehrere Publikationen zu vorklinischen Versuchen, jedoch nicht eine einzige klinische Studie.[19]

In den USA ist, anders als in Europa, bislang (Stand 2019) noch nicht einmal das einzige bisher erhältliche technische Gerät für diese Methode zugelassen worden.[20] In England hat das National Institute for Health and Care Excellence (NICE) in einer Stellungnahme von August 2018 die Methode ausdrücklich als "nicht empfohlen" ("not recommended") eingestuft.[21]

Geschichte

Die HIFU-Therapie bei Prostatakrebs wurde erstmals 1993 in Frankreich durchgeführt. Seit 1996 ist die Methode auch in Deutschland verfügbar. Bis zum Juli 2009 wurden in 218 HIFU Zentren weltweit 20.000, in Deutschland 6150 Therapien vorgenommen.

Hersteller von HIFU-Geräten

  • Ablatherm Robotic HIFU wurde 1989 in Frankreich von Inserm (Französisches Nationales Institut der Medizinischen Forschung), dem Edouard-Herriot-Krankenhaus in Lyon und EDAP TMS entwickelt.
  • Sonablate 500 wurde Anfang der 1990er Jahre für die Behandlung benigner Prostatahyperplasie (BPH) in den Vereinigten Staaten von Focus Surgery entwickelt und später zur Behandlung von Prostatakrebs modifiziert.
  • Exablate One ist seit 2010 eine Weiterentwicklung des seit 2004 eingesetzten Exablate und soll ihm gegenüber den Vorteil des gezielteren Erreichens von schwer zugängigen Gewebsarealen haben. Entwickelt wurde das Gerät von der Firma InSightec und wird zur Behandlung von Myomen und bei Knochenmetastasen eingesetzt[22]
  • Ulthera, entwickelt durch die Ulthera Inc. und vertrieben durch die Merz Pharma Gruppe, ist ein Gerät zur Durchführung von nicht-invasiver Gesichtsstraffung durch Ultraschall
  • Sonalleve MR-HIFU wurde 2011 von Philips entwickelt und wird zur Behandlung von Uterusmyomen sowie zur Schmerztherapie bei Knochenmetastasen eingesetzt. Seit Juni 2017 wird Philips‘ MR-HIFU Geschäft (inklusive Sonelleve-System) von Profound Medical geführt.[23]
  • TULSA-PRO wurde von Profound Medical entwickelt. Mit gerichtetem Ultraschall wird nach Firmenangaben eine Ablation von erkranktem Prostatagewebe ermöglicht, ohne Harnröhre und Rektum zu schädigen und die natürlichen Funktionsfähigkeiten der Prostata zu bewahren.[24] Die erste TULSA-PRO-Behandlung von Prostatakrebs wurde 2013 durchgeführt.

Literatur

  • J. E. Kennedy, G. R. Ter Haar, D. Cranston: High intensity focused ultrasound: surgery of the future? In: The British journal of radiology. Band 76, Nummer 909, September 2003, S. 590–599, doi:10.1259/bjr/17150274, PMID 14500272 (Review).

Einzelnachweise

  1. ↑ Behandlungsmöglichkeiten mit MRgFUS (Memento des Originals vom 7. Mai 2014 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.fus-bottrop.de
  2. ↑ C. R. Hill, G. R. ter Haar: Review article: high intensity focused ultrasound–potential for cancer treatment. In: The British journal of radiology Band 68, Nummer 816, Dezember 1995, S. 1296–1303. PMID 8777589. (Review).
  3. ↑ R. Yang, N. T. Sanghvi, F. J. Rescorla, K. K. Kopecky, J. L. Grosfeld: Liver cancer ablation with extracorporeal high-intensity focused ultrasound. In: European Urology Band 23 Suppl 1, 1993, S. 17–22. PMID 8513829. (Review).
  4. ↑ G. ter Haar: Focused ultrasound therapy. In: Curr Opin Urol Band 4, 1994, S. 89–92.
  5. ↑ F. Wu, Z. B. Wang, Y. D. Cao, W. Z. Chen, J. Bai, J. Z. Zou, H. Zhu: A randomised clinical trial of high-intensity focused ultrasound ablation for the treatment of patients with localised breast cancer. In: British journal of cancer Band 89, Nummer 12, Dezember 2003, S. 2227–2233. doi:10.1038/sj.bjc.6601411. PMID 14676799. PMC 2395272 (freier Volltext).
  6. ↑ P. E. Huber, J. W. Jenne, R. Rastert, I. Simiantonakis, H. P. Sinn, H. J. Strittmatter, D. von Fournier, M. F. Wannenmacher, J. Debus: A new noninvasive approach in breast cancer therapy using magnetic resonance imaging-guided focused ultrasound surgery. In: Cancer research Band 61, Nummer 23, Dezember 2001, S. 8441–8447. PMID 11731425.
  7. ↑ K. U. Köhrmann, M. S. Michel, J. Gaa, E. Marlinghaus, P. Alken: High intensity focused ultrasound as noninvasive therapy for multilocal renal cell carcinoma: case study and review of the literature. In: The Journal of Urology 167, 2002, S. 2397–2403. PMID 11992045. (Review).
  8. ↑ Elias WJ, Huss D: A pilot study of focused ultrasound thalamotomy for essential tremor. In: N Engl J Med 2013, Aug 15,369(7):640-8 doi:10.1056/NEJMoa1300962, PMID 23944301
  9. ↑ J. G. Lynn, R. L. Zwemer, A. J. Chick, A. E. Miller: A new method for the generation and use of focused ultrasound in experimental biology. In: The Journal of General Physiology Band 26, Nummer 2, November 1942, S. 179–193. PMID 19873337. PMC 2142058 (freier Volltext).
  10. ↑ W. J. Fry, W. H. Mosberg, J. W. Barnard, F. J. Fry: Production of focal destructive lesions in the central nervous system with ultrasound. In: Journal of Neurosurgery Band 11, Nummer 5, September 1954, S. 471–478. doi:10.3171/jns.1954.11.5.0471. PMID 13201985.
  11. ↑ F. J. Fry: Precision high intensity focusing ultrasonic machines for surgery. In: American journal of physical medicine Band 37, Nummer 3, Juni 1958, S. 152–156. PMID 13545382.
  12. ↑ H. T. Ballantine, E. Bell, J. Manlapaz: Progress and problems in the neurological applications of focused ultrasound. In: Journal of neurosurgery Band 17, September 1960, S. 858–876. doi:10.3171/jns.1960.17.5.0858. PMID 13686380.
  13. ↑ R. Warwick, J. Pond: Trackless lesions in nervous tissues produced by high intensity focused ultrasound (high-frequency mechanical waves). In: Journal of Anatomy Band 102, Pt 3 März 1968, S. 387–405. PMID 4968493. PMC 1231478 (freier Volltext).
  14. ↑ P. P. Lele: Concurrent detection of the production of ultrasonic lesions. In: Medical & biological engineering Band 4, Nummer 5, September 1966, S. 451–456. PMID 5975870.
  15. ↑ P. P. Lele: Production of deep focal lesions by focused ultrasound–current status. In: Ultrasonics Band 5, April 1967, S. 105–112. PMID 6039539.
  16. ↑ A. K. Burov: High-intensity ultrasonic vibrations for action on animal and human malignant tumours. In: Dokl Akad Nauk SSSR Band 106, 1956, S. 239–241.
  17. ↑ S. Madersbacher, G. Schatzl, B. Djavan, T. Stulnig, M. Marberger: Long-term outcome of transrectal high- intensity focused ultrasound therapy for benign prostatic hyperplasia. In: European urology. Band 37, Nummer 6, Juni 2000, S. 687–694, doi:10.1159/000020219, PMID 10828669.
  18. ↑ G. Sommer, K. B. Pauly, A. Holbrook, J. Plata, B. Daniel, D. Bouley, H. Gill, P. Prakash, V. Salgaonkar, P. Jones, C. Diederich: Applicators for magnetic resonance-guided ultrasonic ablation of benign prostatic hyperplasia. In: Investigative radiology. Band 48, Nummer 6, Juni 2013, S. 387–394, doi:10.1097/RLI.0b013e31827fe91e, PMID 23462673, PMC 4045500 (freier Volltext).
  19. ↑ V. A. Salgaonkar, C. J. Diederich: Catheter-based ultrasound technology for image-guided thermal therapy: current technology and applications. In: International journal of hyperthermia: the official journal of European Society for Hyperthermic Oncology, North American Hyperthermia Group. Band 31, Nummer 2, März 2015, S. 203–215, doi:10.3109/02656736.2015.1006269, PMID 25799287, PMC 4659534 (freier Volltext) (Review).
  20. ↑ Focused Ultrasound Foundation: Benign Prostatic Hyperplasia (BPH), Website der Lobby-Organisation des Industriezweigs.
  21. ↑ National Institute for Health and Care Excellence (NICE): Current care pathway (for BPH), August 2018.
  22. ↑ Exablate präsentiert vom Vermarkter
  23. ↑ Philips expands collaboration with Profound Medical Corp. in MR-guided ultrasound ablation therapies. Abgerufen am 13. Dezember 2019 (englisch).
  24. ↑ Tulsa | Profound Medical. Abgerufen am 13. Dezember 2019.