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Entwicklung eines neuen Endoskops

​Speiseröhrenkrebs einfacher erkennen

07.03.2017
Neue bildgebende Methoden erlauben eine frühere Diagnose von Tumorerkrankungen. (Quelle: © Murad Omar/Helmholtz Zentrum München)

Wissenschaftler am Helmholtz Zentrum München haben sich zum Ziel gesetzt, in den kommenden vier Jahren ein neues Endoskop zu entwickeln, mit dem Ärzte Speiseröhrenkrebs einfacher und schneller diagnostizieren können als bisher. 

Sie erhoffen sich dadurch weniger Biopsien, bessere Therapieergebnisse sowie Kostenersparnisse im Gesundheitssystem. Die Europäische Union fördert dieses Projekt im Rahmen ihrer Initiative ‚Horizon 2020‘ mit insgesamt vier Millionen Euro.

Die Führung des Projekts ESOTRAC (Hybrid optical and optoacoustic endoscope for esophageal tracking) wird Prof. Vasilis Ntziachristos übernehmen. An das von ihm geführte Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung am Helmholtz Zentrum München werden knapp 880.000 Euro fließen.

Speiseröhrenkrebs ist die sechsthäufigste krebsbedingte Todesursache. Wird er spät diagnostiziert, liegt die Überlebensrate in den nächsten fünf Jahren unter zehn Prozent, und jährlich kommen 450.000 Neuerkrankungen hinzu. Aktuell erfolgt die Diagnose über Lichtmikroskopie oder zufällige Biopsien mit anschließenden histopathologischen Analysen. Aufgrund der Beschränktheit der aktuellen Methoden wird der Tumor meist erst in einem fortgeschrittenen Stadium erkannt, was dann bereits chirurgisch behandelt werden muss und mit einer schlechten Prognose verbunden ist. 

ESOTRAC soll deshalb Ingenieure und Ärzte zusammenbringen, um die Früherkennung von Speiseröhrenkrebs zu verbessern. Das interdisziplinäre Team aus fünf verschiedenen Ländern möchte ein neuartiges Endoskop entwickeln, das zwei Technologien vereint: die Multispektrale optoakustische Tomografie (MSOT) und die optische Kohärenztomographie (optical coherence tomography, OCT). Das daraus resultierende Gerät soll ohne Kontrastmittel auskommen und Gewebseigenschaften unterhalb der Oberfläche sichtbar machen, die (verglichen mit herkömmlichen Methoden) genauere Informationen der Speiseröhrenwand ermöglichen. Dadurch erwarten die Wissenschaftler eine verbesserte Diagnose früher Krebsstadien und die Möglichkeit eines Tumor-Stagings*, was heutzutage beides nicht hinreichend zuverlässig möglich ist. Zudem soll die Anzahl unnötiger Biopsien verringert werden, indem betroffene Bereiche schneller auffindbar sind. 

„Die Kombination von MSOT und OCT kann die gastroenterologische Endoskopie verändern, indem es schnelle dreidimensionale Bilder von der Speiseröhrenwand und die Quantifizierung von Biomarkern erlaubt“, so ESOTRAC-Koordinator Ntziachristos. „Aus klinischer Sicht brauchen wir dringend neue Technologien, die die Bildgebung verbessern und mit Informationen über molekulare Marker zusammenbringen, um die Krankheit früh zu erkennen. Das aktuelle Projekt zielt genau darauf ab“, ergänzt Prof. Rebecca Fitzgerald, eine weltweit führende Expertin für Speiseröhrenkrebs und Ärztin an der MRC Cancer Unit des Cambridge Biomedical Campus in England und Partnerin in ESOTRAC.

Ein weiteres Ziel des Projektes ist zudem die Quantifizierung der Krankheit nach festen Parametern hin zur personalisierten Präzisionsmedizin. Davon erhoffen sich die Wissenschaftler auch eine Angleichung der Endoskopie-basierten Versorgung zwischen ländlichen Raum und den Städten. Darüber hinaus soll das neue Gerät so klein und patientenfreundlich wie möglich entwickelt werden, um den Würgereiz zu verringern und mit entsprechend wenigen Narkosen auszukommen. Das ESOTRAC-Endoskop soll also breitflächig in gastroenterologischen Kliniken eingesetzt werden. Gleichzeitig sollen die dabei gemachten Erfahrungen bei der Entwicklung der nächsten Generation von Bildgebungsgeräten für andere Körperbereiche (wie etwa dem Darm) helfen. 

Um diese Ziele zu erreichen, verbindet ESOTRAC ein internationales Team aus Wissenschaftlern und Klinikern mit weltweit führendem Know-How zu den Themen bio-photonische Bildgebung, Ultraschall-Detektoren, Lasertechnologie, Software, Katheter, Herstellung medizinischer Geräte, klinisches Management von Speiseröhrenkrebs und kommerzielle Verwertung. Als federführender Partner wird das Helmholtz Zentrum München nicht nur die Entwicklung des Endoskops sondern auch einer nutzerfreundlichen Bediensoftware vorantreiben. Helmholtz-Wissenschaftler werden zudem die Möglichkeit erkunden, ein Ultraschall-Modul in das Endoskop zu integrieren, um die Bildgebungsperformance weiter zu steigern und weitere Informationen zu erhalten, die beim Tumor-Staging hilfreich sein könnten. Die beteiligten Partner sind:

  • Helmholtz Zentrum München (Koordinator) - Deutschland
  • Amplitude Systemes SA – Frankreich
  • Ascenion GmbH – Deutschland
  • Denmarks Tekniske Universitet – Dänemark
  • Medizinische Universität Wien – Österreich
  • Rayfos LTD – Großbritannien
  • Sonaxis SA - Frankreich
  • Statice SAS - Frankreich
  • University of Cambridge – Großbritannien

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören.

Das Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung (IBMI) erforscht In-vivo-Bildgebungstechnologien für die Biowissenschaften. Es entwickelt Systeme, Theorien und Methoden zur Bildgebung und Bildrekonstruktion sowie Tiermodelle zur Überprüfung neuer Technologien auf der biologischen, vorklinischen und klinischen Ebene. Ziel ist es, innovative Werkzeuge für das biomedizinische Labor, zur Diagnose und dem Therapiemonitoring von humanen Erkrankungen bereit zu stellen.

 

Neue bildgebende Methoden erlauben eine frühere Diagnose von Tumorerkrankungen. (Quelle: © Murad Omar/Helmholtz Zentrum München)