Neue Algorithmen sparen Zeit

Die Strahlentherapie zählt zu den etablierten Säulen der Krebsbehandlung. Allerdings sind viele Behandlungen nötig, dadurch dauert die Therapie mehrere Wochen. In dieser Zeit müssen die Mediziner den Bestrahlungsplan zuweilen anpassen, da zum Beispiel der Tumor schrumpft und der Patient an Gewicht verliert. Dazu machen die Ärzte in der Regel Kontrollaufnahmen mit dem Computertomographen (CT) und vergleichen diese mit dem zu Beginn der Behandlung gemachten CT-Bildern. Ausgehend von diesem Abgleich passen sie dann die Bestrahlung an die neue Situation an. Allerdings ist diese Neuplanung eine aufwendige und zeitintensive Angelegenheit.

Im Rahmen des kürzlich abgeschlossenen Verbundprojekts Sparta hat nun das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin Mevis in Bremen mehrere Software-Werkzeuge entwickelt, die diese Prozedur beschleunigen und vereinfachen können. Sparta steht für „Softwareplattform für die Adaptive Multimodale Radio- und Partikel-Therapie mit Autarker Erweiterbarkeit“.

So entwickelten die Forscher Algorithmen, die verschiedene Aufnahmen eines Patienten automatisch zur Deckung bringt. Unter anderem korrigiert das Programm unterschiedliche Positionen auf der Bestrahlungsliege. Wenn nötig, werden die Bilder so verformt und verschoben, dass die Strukturen deckungsgleich sind. Damit lässt sich einfacher beurteilen, wie sich ein Geschwür im Laufe der Therapie verändert. Gemeinsam mit der Uniklinik Dresden haben die Mevis-Experten einen Algorithmus zur Bildregistrierung von Lungenaufnahmen weiterentwickelt und evaluiert. Er bildet die Lunge in verschiedenen Atemphasen exakt aufeinander ab.

Um den Bestrahlungsplan zu erstellen, müssen die Mediziner auf einem CT-Bild die Organe und den Tumor möglichst präzise konturieren, das heißt ihre Umrisse aufzeichnen. Zwar schlägt der Rechner bereits heute vor, wie die Konturen aussehen sollten. Aber in der Praxis muss der Arzt sie abgleichen und korrigieren – ein zeitraubender Prozess. Um ihn zu beschleunigen, haben die Forscher ein Tool geschaffen, das die initial verfügbaren Konturen der ursprünglichen Planung mit Hilfe der Ergebnisse der Bildregistrierung auf die CT Aufnahme des aktuellen Zeitpunkts überträgt. Das Verfahren wird ergänzt durch effiziente Tools zur Nachbearbeitung dieser Konturen. In Zusammenarbeit mit der Ludwig-Maximilians-Universität in München wurde ein Konturübertragungs-Verfahren für Kopf-Hals-Daten getestet. Das Resultat: Die beteiligten Ärzte benötigten nur etwa halb so viel Zeit für die Nachbearbeitung.

Diese und weitere Softwarebausteine haben die Forscher in einem Demonstrator zusammengefasst. Im Prinzip ließen sich einzelne Elemente relativ einfach in vorhandene Produkte von Medizingeräteherstellern integrieren. Das Fraunhofer Mevis ist mit den Unternehmen bereits im Gespräch.