Um die Ecke geschaut

Individuelle Sensorlösungen unterstützen Mediziner beim Prüfen und Überwachen von Vitalparametern und werden zur einfachen, schnellen sowie sicheren Detektion von Krebszellen eingesetzt. Bei der Wächterlymphknoten-Detektion gibt es Anwendungsfälle, in denen mit einer Gamma-Sonde in schwer zugänglichen Körperbereichen gemessen werden soll.

„Diese Stellen können mit einem geraden Instrument oft nicht ideal erreicht werden. Viele Chirurgen wünschen sich deshalb eine abgewinkelte Sonde, um sozusagen ‚um die Ecke‘ messen zu können. Wir schließen diese Anwendungslücke nun durch unsere gewinkelte Gamma-Sonde“, erklärt Christian Güttler, der als Entwicklungsingenieur bei der First Sensor AG am Projekt der abgewinkelten Sonde beteiligt war. Der Datentransfer findet über Bluetooth statt. Die Bedienung, so Güttler, sei einfach und intuitiv.

Technisch baut dieses neue Gerät auf zwei Vorgänger-Generationen auf, die sich in der Praxis bewährt haben. Die nur 150 g schwere, ergonomisch geformte und drahtlose Edelstahl-Sonde hat eine um 35 Grad abgewinkelte Spitze. Mit ihrer Länge von 244 mm und ihrem Durchmesser von gerade einmal 18 mm liegt die Gamma-Sonde in der Hand wie ein Bleistift. Die abgewinkelte Spitze hat einen Durchmesser von nur 13 mm, was die Entwickler vor eine große Herausforderung gestellt hat.

Bei der Konstruktion musste vor allem zwischen Schirmungseigenschaften und Messempfindlichkeit abgewogen werden. Gute Messeigenschaften seien nur mit ausreichend Platz für den strahlungsempfindlichen Detektor erreichbar. „Dieser befindet sich aber in der Sondenspitze, die möglichst schmal sein soll“, resümiert Güttler die technischen Rahmenbedingungen. „Hier profitieren wir besonders von der am Standort Deutschland erfolgenden Halbleiterfertigung bei First Sensor.“ Sie ermögliche es, Sensorelemente in optimalen Geometrien zu verwenden und dadurch den vorhandenen Platz maximal auszunutzen. „So erreichen wir mit der gewinkelten Sonde eine hervorragende Messempfindlichkeit trotz des geringen Spitzendurchmessers“, erläutert der Experte.

Die in dem Sondensystem eingesetzte Silizium-Fotodiode mit Caesiumiodid-Szintilator eignet sich zum Nachweis von Gammastrahlung aller gängigen Radionuklide. Optimiert ist die Sonde für den Energiebereich von 60 bis 600 keV. Für 99 mTc hat sie bei 140 keV eine Sensitivität von $ 18 000 cps/MBq. Markierte Wächterlymphknoten lassen sich damit zielsicher auf kleinstem Raum detektieren: Die Halbwertsbreite der Ortsauflösung beträgt für 99mTc < 7 mm.

Ausgesprochen gering ist der Energieverbrauch, die Batterielebensdauer beträgt mehr als 65 Stunden. Der Austausch der handelsüblichen Li-Ionen-Batterien kann problemlos selbst durchgeführt werden. Per Panel-PC mit 12,1-Zoll-Touchscreen wird das Sondensystem bedient. Dem Anwender stehen verschiedene grafische und akustische Anzeigemodi zur Wahl, für unterschiedliche Isotope gibt es voreingestellte Messparameter. Sämtliche Daten können gespeichert und für spätere Auswertungen verwendet werden.

Die First Sensor AG (FIS) wurde 1991 als Silicon Sensor GmbH in Berlin gegründet. In den letzten Jahren hat das Unternehmen das Geschäftsmodell sowohl in der Optoelektronik als auch in MEMS-Technologien konsequent ausgebaut und so den Wandel von einem Hersteller siliziumbasierter optischer Sensorbauteile hin zu einem integrierten, international ausgerichteten Industrieunternehmen vollzogen, dessen Portfolio heute Produkte für verschiedene Branchen, darunter die Medizintechnik, umfasst.

Entwickelt und gefertigt wird am Stammsitz Berlin sowie in den nationalen und internationalen Tochterunternehmen. In Berlin liegt der Schwerpunkt auf optoelektronischen und MEMS-basierten hochpräzisen Sensorlösungen, die in der Medizintechnik eine wichtige Rolle spielen. Unter dem Namen Silicon Instruments wurden bereits Sondensysteme entwickelt, die teils nach wie vor am Markt sind und auf deren fortschrittlicher Technologie neue Lösungen der FIS wie die gewinkelte Gamma-Sonde basieren. Von diesem langjährigen Know-how profitieren Mediziner, die Sensorlösungen des Berliner Unternehmens zur Überwachung von Vitalparametern sowie zur einfachen, schnellen und sicheren Detektion von radioaktiv markiertem Gewebe einsetzen.

Simone Burkhardt First Sensor, Berlin

Wie eine Art Filter fangen die Lymphknoten aus den Lymphbahnen alles ab, was darin nichts zu suchen hat: Gifte, Erreger, Zellfragmente, gegebenenfalls auch Brustkrebszellen, die mit der Lymphe ausgewandert sind. Der Wächterlymphknoten, englisch auch Sentinel node genannt, ist derjenige Lymphknoten, zu dem die Lymphe aus dem Tumorgebiet als erstes abfließt. Erst danach erreicht sie weitere Lymphknoten im Gebiet der Achselhöhle. Dieser Lymphknoten „wacht“ also über die anderen Lymphknoten und hat deshalb eine besondere Bedeutung: In den ersten Knoten um den Tumor herum finden sich als erstes Krebszellen, wenn der Tumor bereits begonnen hat, sich im Körper weiter auszubreiten. Die Lymphknoten werden mit einer schwach radioaktiven Substanz markiert, die sich nach 36 Stunden komplett im Körper wieder abgebaut hat. Die Gammasonde, im Prinzip ein Geigerzähler, spürt dann die Wächterlymphknoten von der Größe eines Stecknadelkopfes auf. Sie werden entfernt und noch während der Operation vom Pathologen auf Krebszellen untersucht. Sind die Wächterlymphknoten frei von entarteten Zellen, dann hat der Tumor mit weit über 90%-iger Sicherheit noch nicht gestreut. Auf die Entfernung aller Lymphknoten zwischen Tumor und Hauptschlagader kann verzichtet und es können damit die unter Umständen schmerzhaften Folgen durch große Ansammlungen von Lymphflüssigkeit vermieden werden.