Wärmetherapie : Nichtinvasives Thermometer überprüft Wärmepunkte im Gewebe

Magnetresonanz-Imaging könnte Wärmetherapie bei Krebs unterstützen.

Paula Gould

Dank einer Magnetresonanz-Imaging-Technik (MRI) könnten Ärzte bald präzise Informationen über die Temperatur im Körperinnern erhalten, ohne Sonden oder Nadeln zu verwenden. Die Erfinder gehen davon aus, dass die Technik Therapien verbessern wird, die das Erwärmen von Gewebe beinhalten.

Wärme gilt als wichtige Waffe im Kampf gegen Krebs (1). Das Erwärmen von Krebszellen kann sie empfänglicher für eine Strahlentherapie machen und die Wirksamkeit bestimmter Krebsmedikamente verbessern. Wärmetherapien müssen jedoch streng überwacht werden, um sicherzustellen, dass die Wärme ihr Ziel erreicht und Überwärmung zu vermeiden. Idealerweise sollte die Temperaturkontrolle nichtinvasiv sein und eine größere Fläche abdecken, statt weniger Punkte.

Existierende MRI-Techniken können lediglich Temperaturveränderungen in vivo erfassen und ergeben keine absoluten Werte. Die Genauigkeit der Messung leidet ebenfalls, wenn das Magnetfeld über der untersuchten Probe variiert - so wie es typischerweise bei menschlichen Körpern der Fall ist, wo verschiede Gewebearten vorkommen.

Bei der MRI werden Wasserstoffatome, die sich in Wasser und Fett finden, mittels eines Magnetfelds angestoßen, sodass sie aus dem Gleichgewicht geraten. Wenn die Protonen in ihre ursprünglichen Positionen zurückkehren, emittieren sie ein eigenes Radiofrequenzsignal, das detektiert und aus dem eine Bild des Gewebes konstruiert wird.

Ein Wissenschaftlerteam der Duke University in Durham, North Carolina, hat diese Radiofrequenzimpulse nun modifiziert, um ein MRI-Thermometer zu entwickeln, das fünf- bis zehnmal genauer ist als die bestmögliche Alternative. Sie stellten ihre Methode, die die Bezeichnung HOT Thermometrie trägt, in Science (2) vor.

Dem Fett folgen

Etablierte Methoden der Temperaturüberwachung mittels MRI basieren auf dem Umstand, dass Wassermoleküle auf verschiedenen Frequenzen vibrieren, wenn sich Gewebetemperaturen verändern, was Auswirkungen auf das Radiofrequenzsignal hat. Dadurch erhält man jedoch nur einen relativen Temperaturwert.

Die jüngste Arbeit verwendet eine bestimmte Sequenz von Radiofrequenzimpulsen, um Fett- ebenso wie Wassermoleküle zu untersuchen, und vergleicht ihre Resonanzfrequenzen. Die Differenz korrespondiert direkt mit der absoluten Gewebetemperatur, erklärt der Chemiker Warren Warren von der Duke University. "Wenn wir zum Beispiel eine Differenz von 950 Hz in einem bestimmten Bereich ermitteln, sagt uns das, dass die Temperatur in dieser Region 40,2 ° C beträgt."

Das Team testete die Technik an lebenden übergewichtigen Mäusen, die ausgesucht wurden, da der Fett- und Wasserlevel in ihrem Gewebe dem in der normalen menschlichen Brust ähnelt. Die Mäuse wurden mit warmem Wasser erwärmt und wiederholt gescannt, während ihre Körpertemperatur von 28,6° C auf 39° C stieg.

Chrit Moonen, Direktor des Laboratory for Molecular and Functional Imaging an der Universität Bordeaux in Frankreich, sagt, dass die Methode eine Lösung für das Hauptproblem der Temperaturüberwachung darstellt.

"Der größte Vorteil ist, dass es die Messung der absoluten Temperatur unabhängig von Inhomogenitäten des Magnetfelds erlaubt", sagt er. "Die geringe Auflösung könnte es jedoch schwierig machen, die Technik als Therapieguide zu nutzen." Er schlägt weitere Arbeiten vor, um die Sensitivität zu erhöhen sowie die Präzision, wenn Temperaturen in Geweben mit einer geringen Fettmolekülkonzentration gemessen werden.

Die MRI-Scanner, die an der Duke University im klinischen Alltag genutzt werden, werden nun mit den Radiofrequenzsequenzen, die für die HOT Thermometrie gebraucht werden, neu programmiert. Die Technik wird in eine laufende Studie integriert, die gezielte Hyperthermie als Behandlungsmethode bei Brustkrebs untersucht. "Ich gehe davon aus, dass wir in sechs Monaten Studien am Menschen beginnen können", sagt Warren.

(1) van der Zee, J. Ann. Oncol. 13, 1173-1184 (2002)
(2) Galiana, G., Branca, R. T., Jenista, E. R. & Warren, W. S. Science 322, 421-424 (2008)

Dieser Artikel wurde erstmals am 17.10.2008 bei news@nature.com veröffentlicht. doi: 10.1038/news.2008.1178. Übersetzung: Sonja Hinte. © 2007, Macmillan Publishers Ltd

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