Photoakustische Bildgebung vielversprechend zur Diagnose von Ovarialkarzinomen

Ein multidisziplinäres Team an der Washington University in St. Louis hat einen innovativen Weg gefunden, mit Hilfe von photoakustischer Bildgebung Ovarialtumoren zu diagnostizieren. Dies könnte zu einer vielversprechenden neuen diagnostischen Bildgebungstechnik führen.

Quing Zhu, Professorin für biomedizinische Technik an der School of Engineering & Applied Science und der Radiologie, sowie ein Team von Ärzten und Forschern an der Washington University School of Medicine in St. Louis führten kürzlich eine Pilotstudie mit gleichzeitig aufgezeichneter photoakustischer Tomographie und Ultraschall durch, in der sie Ovarialtumore bei 16 Patientinnen untersuchten. Die Ergebnisse der Studie wurden kürzlich online in “Radiology” veröffentlicht. Im oben verlinkten Video (Rechte: Washington University in St. Louis / Mike Martin Media) erklärt Zhu, wie sie und ihr Team vorgegangen sind.

“Wenn Eierstockkrebs in einem frühen, lokalisierten Stadium – Stadium 1 oder 2 – festgestellt wird, beträgt die Überlebensrate fünf Jahre nach Operation und Chemotherapie 70 bis 90 Prozent, verglichen mit 20 Prozent oder weniger, wenn die Diagnose in späteren Stadien, 3 oder 4, gestellt wird”, sagte Zhu.

“Die Früherkennung ist eindeutig entscheidend, aber aufgrund des Fehlens wirksamer Screening-Tools werden nur 20 bis 25 Prozent der Ovarialkarzinome frühzeitig diagnostiziert. Wenn sie in späteren Stadien entdeckt werden, ist die Überlebensrate sehr niedrig.”

In ihrem Ansatz verwenden die Forscher transvaginalen Ultraschall, um Informationen über Ovarialtumoren zu erhalten. Dem Ultraschall mangelt es jedoch bei der Diagnose von Ovarialmassen an Genauigkeit, sagte Zhu. Die photoakustische Tomographie gibt den Forschern hingegen einen sehr detaillierten Einblick in die Tumorangiogenese und die Sauerstoffsättigung im Blut (sO2), indem das Gefäßbett des Tumors beleuchtet wird und die Diagnose der Eierstockmassen mittels Ultraschall genauer ist.

Sowohl die Tumorangiogenese als auch die sO2 des Tumors hängen mit Tumorwachstum, Metabolismus und therapeutischem Ansprechen zusammen. Das Team der Washington University ist das einzige Team, das gleichzeitig aufgezeichnete photoakustische Bildgebung und Ultraschall verwendet, um Eierstockkrebs zu diagnostizieren.

In der Pilotstudie erstellten Zhu und ihr Team eine Umhüllung mit optischen Fasern, die sich um eine standardmäßige transvaginale Ultraschallsonde wickeln lässt. Die optischen Fasern sind mit einem Laser verbunden. Sobald sich die Sonde in der Patientin befindet, schaltet Zhu den Laser ein, der durch die Muskelwand der Vagina scheint.

Bei der photoakustischen Tomografie breitet sich das Licht des Lasers aus, wird vom Tumor absorbiert und erzeugt Schallwellen, die Informationen über die Tumorangiogenese und den Sauerstoffgehalt in den im Ultraschall sichtbaren Ovarien anzeigen. Ein normaler Eierstock enthalte viel Kollagen, sagte Zhu, aber ein Eierstock mit invasivem Krebs habe ausgedehnte Blutgefäße und eine geringere sO2.

Das Team verwendete zwei Biomarker, um die Eierstöcke zu charakterisieren: die relative Gesamthämoglobinkonzentration (rHbT), die in direktem Zusammenhang mit der Tumorangiogenese steht, und die mittlere sO2.

In dieser Pilotstudie stellte das Team fest, dass der rHbT für Eierstöcke mit invasiven epithelialen Karzinomen, die 90 Prozent aller Ovarialkarzinome ausmachen, 1,9-mal höher war als für normale Eierstöcke. Die mittlere sO2 invasiver epithelialer Karzinome war um 9,1 Prozent niedriger als bei normalen Eierstöcken und solchen mit gutartigen Veränderungen. Alle fünf von invasiven epithelialen Karzinomen befallenen Eierstöcke, inklusive zweier Krebserkrankungen der Stadien 1 und 2, zeigten eine ausgedehnte rHbT-Verteilung und einen niedrigeren sO2-Wert.

“Die Ärzte sind sehr aufgeregt, weil dies die derzeitige klinische Praxis erheblich verändern könnte”, sagte Zhu. “Es ist sehr wichtig, Ovarialkarzinome frühzeitig zu erkennen und zu diagnostizieren. Es ist auch wichtig, Patientinnen Informationen und die Gewissheit geben zu können, wenn ihre Eierstöcke keinen Anlass zur Sorge geben, anstatt die Eierstöcke zu entfernen. Diese Technologie kann auch für die Überwachung von Patientinnen  nützlich sein, die aufgrund ihrer genetischen Mutationen ein erhöhtes Risiko für Eierstock- und Brustkrebs haben. “

Publikation: Nandy S et al. Evaluation of Ovarian Cancer: Initial Application of Coregistered Photoacoustic Tomography and US. Radiology, published online Sept. 11, 2018. https://doi.org/10.1148/radiol.2018180666