Ruimtetechnologie ingezet voor nieuwe behandelmethode in de strijd tegen borstkanker
Momenteel wordt een nieuw non-invasief systeem voor de kankerbehandeling ontwikkeld met behulp van technologie van de Europese ruimte-industrie. Deze nieuwe behandelingsmethode, die waarschijnlijk rond 2006 gebruiksklaar zal zijn, wordt in eerste instantie tegen borstkanker ingezet.
De Nederlandse ondernemer Hugo Brunsveld van Hulten kwam met een oplossing die artsen zou kunnen helpen in hun strijd tegen borstkanker. Hij combineert twee technieken: magnetische resonantie beeldvorming (MRI) voor de lokalisering en diagnose van kankerweefsel en high-intensity focused ultrasound (HIFU) voor de ‘verbranding’ van kwaadaardige cellen.
Deze uitvinding, het zogenaamde ActiveFU, wordt door Brunsveld van Hulten ontwikkeld bij een nieuwe onderzoeksfaciliteit, namelijk de European Space Incubator (ESI) van ESTEC, (European Space Research and Test Centre) in Nederland. Door gebruik te maken van ruimtetechnologie en de expertise van ESA’s ruimteonderzoeksteams konden al enkele uitdagingen worden overwonnen.
"HIFU is een beproefde interventietechniek voor de verwijdering van kankercellen uit het menselijke lichaam," aldus Brunsveld van Hulten. "Deze techniek in combinatie met de nieuwste MRI-functionaliteit waarmee een real-time overzicht van het behandelingsgebied kan worden gegenereerd, biedt ActiveFU artsen vergaande controle over de hyperthermische tumorbehandeling".
Deze innovatieve techniek biedt kankerpatiënten een nieuwe non-invasieve behandelingsoptie die veel patiëntvriendelijker is en geen negatieve bijwerkingen kent zoals chemo- of stralingstherapie.
"Bovendien bespaart het de gezondheidssector veel geld, omdat het hier gaat om een externe behandeling," voegt Brunsveld van Hulten toe.
Van huis uit een wiskundige, begon Brunsveld van Hulten zijn loopbaan in remote sensing. Sinds het begin van de jaren negentig is hij echter betrokken bij de inzet van MRI voor biopsieën voor borstkanker en het onderzoek naar de inzet van ultrasone golven in medische behandelingen.
"Ik kreeg het idee toen ik mij op de MRI-markt oriënteerde die vandaag de dag nog steeds is beperkt tot diagnosedoeleinden. Voor mij was de volgende logische stap om MRI ook voor interventietherapie in te zetten,” legt Brunsveld van Hulten uit. “Ik concludeerde dat de inzet van een speciaal HIFU-systeem met een hoogwaardige MRI-spiraal (breast coil) – het onderdeel dat de daadwerkelijke beelden genereert – een echte doorbraak zou zijn."
"De genoemde spiraal kan ook voor non-invasieve MRI-diagnoses worden ingezet of voor magnetische resonantie spectroscopie voor chemische analyse en biopsieën voor pathologische doeleinden. Hiermee is de arts voorzien van een volledig instrumentarium voor diagnose en interventie in de MRI-kamer."
Brunsveld van Hulten koos voor een spiraal die compatibel is met de nieuwste 1.5-Tesla en 3-Tesla-systemen met een hoger opsporingspercentage en een verbeterde resolutie die onlangs door drie toonaangevende producenten van MRI-scanners op de markt werden gebracht: General Electric, Siemens en Philips.
Via deze nieuwe techniek kan elke willekeurige kleine, gelokaliseerde tumor worden behandeld, maar Brunsveld van Hulten concentreert zich voorlopig op de behandeling van borstkanker. Dit is de meest prevalente kankervorm die voornamelijk bij vrouwen in de leeftijd tussen 35 tot 69 ontstaat.
Ondersteuning door ESA-expertise onder auspiciën van ESI
Er moeten nog veel hindernissen worden genomen voordat patiënten kunnen worden genezen. Daarom is het gebruik van de European Space Incubator (ESI) bij ESTEC en de ondersteuning door ESA-ingenieurs en medische experts zo belangrijk.
"ESA's vermogen om complexe systemen te simuleren, bleek essentieel bij de bepaling van de meest geschikte materialen en technologieën," zegt Brunsveld van Hulten. Het softwareplatform EuroSim – oorspronkelijk ontwikkeld voor ESA voor real-time simulatie van het gedrag van satellieten – werd gebruikt om de complexe constructievraagstukken tijdens het systeemontwerp op te lossen.
Hoewel veel van de hardware tot de industriestandaard behoort, benadrukt Brunsveld van Hulten dat "het de elektronische circuits en geïntegreerde software van ESA was, die het mij mogelijk maakte om een systeem te ontwikkelen voor real-time simulatie en besturing van het kritieke thermische behandelingsproces – unieke voordelen dankzij de toepassing van ruimtetechnologie voor dit toch al geavanceerde medische product."
ESA’s kennis op het gebied van de modellering van golfvoortplanting bleek essentieel voor de optimale samenwerking tussen de MRI- en HIFU-technieken. De modellering maakt een snelle simulatie van de ultrasone transductor mogelijk om de effecten voor de daadwerkelijke behandeling te inspecteren.
Normaal gesproken wordt de magnetische resonantie beeldvorming door het ultrasone systeem verstoord, maar Brunsveld van Hulten slaagde erin om met behulp van de ESA-experts signaalfrequenties en fases zodanig aan te passen dat de arts die ActiveFU gebruikt de interventie kan toepassen en het resultaat tegelijkertijd via MRI kan volgen.
Niet-magnetische miniatuur piezomotortjes worden gebruikt voor de positionering van de apparatuur voor de daadwerkelijke ingreep. Cedrat Technologies ontwikkelde deze motortjes oorspronkelijk voor ruimtetoepassingen waar geen enkele verstoring van het homogene magnetische veld voor de beeldvorming mag voorkomen.
In december werden in ESA’s Concurrent Design Facility (CDF) de technische eisen voor deze onderdelen afgestemd. Specialisten van diverse technische disciplines namen deel aan een aantal CDF-sessies. Hier werden onderling de eisen van de betreffende subsystemen besproken. Via een dergelijk dynamisch proces kunnen eventuele problemen al aan het begin van het ontwerp worden opgemerkt en verholpen.
Naast de hulp van de interne medische ESA-expertise, bood ESI Brunsveld van Hulten ook ondersteuning via de organisatie van een internationale workshop, onder auspiciën van ESA, voor onderling overleg met externe toonaangevende medische experts. De deelnemers spraken over gebruikersbehoeften, operationele beperkingen en de nieuwe non-invasieve diagnosemethoden die door de zich snel ontwikkelende MRI-technologie worden gebruikt.
ActiveFU is het eerste product dat via ESI is ontstaan. Bruno Naulais, ESI-manager, zegt hierover, “Onze ervaring met het ActiveFU-project heeft ons geleerd dat ESI een brug kan slaan tussen een eerste idee en de daadwerkelijke uitvoering ervan. ESI ondersteunt ondernemers zoals Brunsveld van Hulten bij de ontwikkeling van een goed bedrijfsplan, de uitvoering van geschikte studies over de te gebruiken technologie en de financiering via medefinanciers voor de verdere ontwikkeling van het project."
