Fokussierter Ultraschall kann auch bei Kindern sicher eingesetzt werden

Forscher der Columbia University (USA) haben erstmals gezeigt, dass fokussierter Ultraschall auch bei Kindern sicher angewendet werden kann, um die Blut-Hirn-Schranke kurzzeitig zu öffnen. Damit soll die Behandlung von Hirntumoren verbessert werden.

Die von Ingenieuren der Columbia University entwickelte fokussierte Ultraschalltechnik wurde in Kombination mit einer Chemotherapie bei drei Kindern mit diffusem Mittelliniengliom getestet, einer seltenen und aggressiven Form von Hirntumor, die in allen Fällen tödlich verläuft.

Die Studie ergab, dass fokussierter Ultraschall die Blut-Hirn-Schranke bei allen drei Patienten erfolgreich öffnete, sodass die Chemotherapeutika die Tumore erreichen konnten und sich die Mobilität der Patienten etwas verbesserte. Alle drei Patienten starben allerdings an dem Tumor oder an Komplikationen durch COVID-19.

„Nachdem wir nun die Sicherheit und Durchführbarkeit von fokussiertem Ultraschall bei Kindern nachgewiesen haben, haben wir die Tür für weitere Studien geöffnet, um die Technik früher im Krankheitsverlauf und mit geringeren systemischen, aber höheren Hirndosen zu testen. Wir hoffen, dass diese Technologie die Überlebenschancen von Kindern mit Hirntumoren verbessern wird“, sagt Studienleiter Stergios Zacharoulis.

Die Columbia University hat bereits eine Folgestudie gestartet, in der fokussierter Ultraschall mit Etoposid eingesetzt wird, einem von der FDA zugelassenen Chemotherapeutikum, das gegen Hirntumorzellen wirksam ist.

Wie fokussierter Ultraschall funktioniert

Viele Krebsmedikamente sind in der Lage, Hirntumorzellen abzutöten. Daher haben Techniken, die es Medikamentenmolekülen ermöglichen, die Blut-Hirn-Schranke zu passieren und die Tumorzellen anzugreifen, das Potenzial, die Behandlung zu revolutionieren.

Fokussierter Ultraschall öffnet die Barriere, indem er mit Schallwellen winzige, mit Lipiden umhüllte Gasbläschen in Schwingung versetzt. Wenn sich die vibrierenden Bläschen ausdehnen und zusammenziehen, entstehen Lücken in der Blut-Hirn-Schhranke, durch die Medikamente hindurchgelangen können.

Allerdings erfordern die meisten fokussierten Ultraschalltechniken den Einsatz von Magnetresonanztomographen, um die Schallwellen an bestimmte Stellen im Gehirn zu leiten. „MRT-Untersuchungen können für manche von uns eine stressige Erfahrung sein, insbesondere für Kinder, denen es sehr schwerfällt, während des Verfahrens still in der Maschine zu liegen“, erklärt Elisa Konofagou, Professorin für Biomedizintechnik an der Columbia University, die diese Technik entwickelt hat. „An der Columbia University haben wir eine Innovation eingeführt, bei der die fokussierte Ultraschallbehandlung außerhalb des MRT-Geräts durchgeführt wird, und zwar in einer für das Kind angenehmen Umgebung, in der seine Familie während des Verfahrens im Raum bleiben kann.“

Mit dem von Columbia entwickelten Gerät werden vor der fokussierten Ultraschallbehandlung mit einem handgeführten Gerät MRT-Bilder für die Navigationsplanung aufgenommen.

„Die Patienten können ihren Kopf auf einem Massagetisch ausruhen und während der Behandlung auf einem Tablet spielen oder ein Buch lesen. Der Eingriff ist völlig nicht invasiv und schmerzfrei und dauert nur wenige Minuten“, betont Konofagou.