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Robotergestütztes System Morpheus™ formt die intraoperative Strahlentherapie

Mit dem Medizinprodukt Morpheus™ ist Empyrean Medical Systems auf dem Weg, die Krebstherapie zu revolutionieren. Durch den Einsatz von Morpheus™ können Tumore gezielt im Körper bestrahlt und so umliegendes gesundes Gewebe geschützt werden. Ermöglicht wird das maßgeblich durch den integrierten LBR Med von KUKA, einem Roboter für die Medizintechnik.

Einzigartige Robotikanwendung ermöglicht intraoperative Strahlentherapie

Empyrean Medical Systems hat sich auf die Entwicklung hochwirksamer, nicht- und minimal-invasiver Behandlungen für onkologische und nicht-onkologische Erkrankungen spezialisiert. Mit Morpheus™, einem System zur gerichteten anisotropen – also ungleichmäßigen – Strahlentherapie (ART), hat das Unternehmen aus Boca Raton, Florida, ein gleich in mehrfacher Hinsicht bemerkenswertes und einmaliges Produkt entwickelt. Zum einen ermöglicht es intraoperativ eine zielgerichtete Behandlung von Krebspatienten. „Dazu ist es das erste System, das es dem Arzt ermöglicht, die Strahlen in spezifische Geometrien und eine dreidimensionale Ausrichtung zu formen und einen Tumor oder Bereiche von Tumoren effektiv und intensiv zu bestrahlen. Das schont umliegende Organe und Gewebe“, erläutert Kal Fishman, Mitgründer von Empyrean Medical Systems.

Präzision und Flexibilität durch robotergestütztes Bestrahlungssystem

Fishman betont zudem, dass es Morpheus™ ohne den LBR Med in dieser Form nicht geben würde. „Der Roboter ermöglicht es uns, die Strahlenquelle anatomisch exakt zu positionieren. Eine solche Präzision und Flexibilität bietet kein anderer am Markt“, so der Mitgründer von Empyrean Medical Systems. Die Kooperation zwischen Empyrean Medical Systems und KUKA wurde im Laufe der Jahre immer enger. Eine Partnerschaft ist entstanden, die über die reine Entwicklung des ART-Systems hinausgeht. „KUKA war sehr geduldig mit uns und hat uns sehr bei der Entwicklung unterstützt, besonders bei der Integration des Roboters und der Kollaboration“, freut sich Fishman.
Der integrierte LBR Med verleiht Morpheus™ einzigartige Präzision, um gesundes Gewebe zu schützen.

Schutz des umliegenden Gewebes durch robotergestützte intraoperative Strahlentherapie

Andere Systeme arbeiten mit einem linearen Strahl, der von außen auf den Tumor ausgerichtet wird und das Gewebe durchstrahlt. So ist es schwer, die Höchstdosis genau am Tumor zu konzentrieren. Das System von Empyrean Medical Systems hingegen richtet die Strahlung dreidimensional so aus, dass die maximale Dosis am Tumor ankommt und das umliegende Gewebe nicht beeinträchtigt wird. Dies nennt Empyrean Medical Systems dreifache Modulation. Innerhalb des 3D-Kegels kann die Dosis in jedem beliebigen Bereich individuell eingestellt werden. Somit können Tumore in der Wirbelsäule, im Gehirn und in der weiblichen Brust behandelt werden.


Die dreidimensionale Ausrichtung der Bestrahlung ermöglichen eine optimale Strahlentherapie.

Komplizierte Zulassung des robotergestützten Systems für medizinische Anwendungen erfolgreich gemeistert

Die Einzigartigkeit von Morpheus™ erwies sich bei der Zulassung durch die Food and Drug Administration (FDA) in den USA dann allerdings als Hürde. „Da sich unser Ansatz und die Technologie sehr von den herkömmlichen unterschied, mussten wir wirklich Überzeugungsarbeit leisten“, blickt Fishman zurück. Sehr hilfreich in diesem Prozess war die CB-Zertifizierung des LBR Med, also die Zertifizierung für den Einsatz in Medizinprodukten. „Das hat uns viel Zeit und Kopfschmerzen erspart. Während des gesamten Prozesses war KUKA uns eine große Hilfe und hatte stets ein offenes Ohr für unsere Anliegen“, so der Empyrean Medical Systems-Mitgründer.

Bedienerfreundlichkeit durch Roboter für medizinische Anwendungen 

Ebenfalls eine Herausforderung war das Tracking von Atembewegungen. Wenn sich ein Patient bewegt, muss der Strahl normalerweise stoppen, der Körper wieder in seine ursprüngliche Position gebracht und der Strahl neu eingeschaltet werden. Der LBR Med erlaubt es Morpheus™, die Atmungsbewegung zu verfolgen, während der Patient narkotisiert ist und atmet. Die Behandlung kann ohne Unterbrechung durchgeführt werden. Der Strahl folgt der Anatomie und bleibt stets auf den Tumor ausgerichtet, ohne umliegendes Gewebe zu gefährden. Damit kann das System immer exakt den Behandlungsplan umsetzen.
Die Anpassung an die Atmungsbewegung ermöglicht es, gezielt Tumore im Körper zu bestrahlen.

Einfache Inbetriebnahme dank des integrierten Leichtbauroboters

Mithilfe des integrierten LBR Med wurden viele Aufgaben automatisiert, etwa das Einfahren der Strahlenquelle in die Kalibrierkammer. Auch die Kalibrierung selbst übernimmt Morpheus™ an einem Phantom. „Wir führen das System in die Ausgangsposition und ab dort übernimmt Morpheus™ und der Tanz beginnt. Gesteuert wird die Strahlenquelle von der Software sowie von Sensoren am Phantom. Niemand muss manuell eingreifen, das ist ein wichtiger Faktor für das Krankenhaus“, erläutert Fishman das Prozedere.
Durch die Integration des LBR Med können viele Aufgaben der intraoperativen Strahlentherapie automatisiert werden.

Klinische Erprobung des robotergestützten Systems zur intraoperativen Strahlentherapie

Für die Sicherheit der Patienten ist bei Morpheus™ gesorgt. In einer abgeschlossenen Kammer kann der geplante Strahl ausgelöst und so die Geometrie überprüft werden. Empyrean Medical Systems hat aber auch eine innovativere Methode zur Kontrolle etabliert: Augmented Reality. Mittels einer speziellen Brille schaut der Arzt durch den Körper des Patienten und sieht auf einem kleinen Display direkt vor seinen Augen die Form und Verteilung der Strahlungswolke in der Anatomie, bei Bedarf auch aus verschiedenen Perspektiven

Bei allem, was die Kollaboration zwischen Mensch und Maschine sowie die Steuerung des Roboters als Teil des Medizinprodukts betrifft, waren uns die Techniker von KUKA immer eine große Hilfe. Ohne sie hätten wir es nicht bis hierher geschafft.

Kal Fishman, Mitgründer von Empyrean Medical Systems
Im nächsten Schritt geht Empyrean Medical Systems mit erfahrenen Anwendern in die klinische Erprobung von Morpheus™. Dazu wurde das System bereits an drei Institute in den USA ausgeliefert. Die Erfahrungen sollen dann auf dem nächsten Jahrestreffen der American Society for Radiation Oncology präsentiert werden.

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