Virtuelles Messer: Präzise Behandlung von Tumoren und Metastasen mit Robotern

Mit Einführung der Strahlentherapie nahm der Einsatz von metallischen Messern in der Tumorbehandlungen ab. Nun erlebt das Messer ein Revival – durch CyberKnife® System von Accuray, das robotergestützte System für die Präzisionsbestrahlung. Jedoch handelt es sich um kein gewöhnliches Messer.

KUKA Roboter für medizinische Anwendungen machen das CyberKnife® zum wirksamen Instrument in der Tumorbehandlung

Das virtuelle Messer, besser bekannt als CyberKnife®, ist eine Alternative zur herkömmlichen Strahlentherapie. „Mit dem System betreiben wir Radiochirurgie – also eine Behandlung mit Strahlen auf höchster Präzisionsstufe. Durch die Integration eines Bildführungssystems mit Robotertechnik erreichen wir eine Genauigkeit der Bestrahlung von unter einem Millimeter“, erläutert Prof. Dr. Alexander Muacevic, Radiochirurg und Neurochirurg am CyberKnife Zentrum München.

Die ersten Ideen zum Gerät entstanden bereits 1987 an der US-amerikanischen Stanford University. Das erste kommerzielle System wurde dort bereits 2001 etabliert, wobei schon damals ein integrierter KUKA Roboter zum Einsatz kam. Zu der Zeit schreckten die meisten Roboterhersteller vor einem Einsatz ihrer Systeme am Patienten zurück. Anders der Marktführer aus Augsburg, der sich für Accuray, den Medizinprodukthersteller des CyberKnife® Systems, darüber hinaus durch einen starken Support auszeichnete.

Die Zahl der Patienten des robotergestützten Systems zur Präzisionsbestrahlung, dem CyberKnife®, wächst

2005 wurde das Münchener CyberKnife Zentrum in Kooperation mit dem Klinikum Großhadern eröffnet. Aus dem ersten CyberKnife Zentrum haben sich neun weitere in Deutschland entwickelt. Weltweit gibt es 350. In München ist bereits die dritte Generation des virtuellen Messers im Einsatz. „Wir können die roboter- und bildgeführten Präzisionsbestrahlungen mittlerweile an Tumoren im gesamten Körper durchführen – vom Hirn über die Wirbelsäule und verschiedene Körperorgane wie Lunge, Leber oder Niere bis zur Prostata“, betont Prof. Alexander Muacevic
KUKA Roboter für hohe Traglasten finden im CyberKnife® System Anwendung.

Punktgenaue Bestrahlung durch Kameras und robotergeführten Behandlungstisch

Zusätzlich zur robotischen Komponente sind mehrere digitale Röntgenkameras und eine Infrarotkamera integriert, die für das Tracking von Hirn- und Wirbelsäulenbehandlungen sowie Organbewegungen erforderlich sind. So kann ein Atemmodell berechnet werden, wodurch punktgenau bestrahlt wird, ohne umgebendes Gewebe zu verletzen. Hierzu ergänzend erlaubt das integrierte System RoboCouch – ein robotergeführter Behandlungstisch, welcher ebenfalls auf KUKA Robotik basiert – die intelligente Positionierung des Patienten in die geplante Behandlungsposition aus dem Kontrollraum heraus ohne manuelle Ausrichtung der Patienten. Das verkürzt die Behandlungszeiten und gewährleistet eine höhere Präzision bei der Radiochirurgie.

Durch die Erkennung der natürlichen Atembewegung können Lungentumore punktgenau bestrahlt werden.

Erfolgreiche Zusammenarbeit durch Entwicklungskompetenz und Zuverlässigkeit

Accuray lobt besonders das Entwicklungsteam seines langjährigen Partners, das maßgeblich an der Etablierung neuer Generationen mitgewirkt hat. „Ich habe immer das Gefühl, dass der Roboter im CyberKnife® ein wenig unterfordert ist, dass er bei aller Präzision noch viel mehr kann – vor allem in punkto Geschwindigkeit“, lobt Prof. Alexander Muacevic die KUKA Technologie. Bestärkt wird er in seiner Meinung durch die Tatsache, dass es mit dem CyberKnife® im Münchener Zentrum noch nie ein Problem gab. „Es hat sich über die Jahre als äußerst stabil erwiesen und ist null anfällig für technische Probleme. Wir haben in den vergangenen 15 Jahren keinen einzigen Ausfall gehabt. Das ist wirklich exzellent, so der Radiochirurg.

Mit dem robotergestützten System können Tumore im gesamten Körper bestrahlt werden.

Schnelle und präzise Behandlung von Tumoren und Metastasen mit Robotern

Vor einer Behandlung konturiert der Arzt den Tumor auf Basis der durch CT und MRT erstellten Bilddaten und nennt dem Medizinphysiker die Dosis zur Bestrahlung des Tumors. Der erstellt anhand dieser Information dann einen Behandlungsplan, der an die Software übergeben wird. Danach wird die Behandlung gestartet und läuft vollautomatisch ab. „Und das mit einer Präzision, die kein Chirurg erreichen kann. Manuell eine Genauigkeit von 0,5 Millimeter zu erreichen, ist so gut wie unmöglich“, führt Prof. Alexander Muacevic aus. 

Der robotergeführte Behandlungstisch ermöglicht die intelligente Positionierung der Patienten.

Weniger Belastung für Patienten durch Roboter für medizinische Anwendungen

Genau diese Präzision in der Bestrahlung ist der wesentliche Benefit des Roboters im CyberKnife® System, mit dem beispielsweise gutartige Hirntumore, sogenannte Akustikusneurinome oder Meningeome, behandelt werden. Die würden ansonsten in einem bis zu sechsstündigen Eingriff operativ entfernt; anschließend wären ein gut einwöchiger Krankenhausaufenthalt und eine achtwöchige Reha notwendig. Mit Hilfe des CyberKnife® kann die Behandlung drastisch reduziert werden:

Mit unserem virtuellen Messer können wir kleine und mittelgroße Tumore sehr gut behandeln und so eine OP ersetzen. So kann der Patient bereits am nächsten Tag wieder arbeiten gehen.

Prof. Dr. Alexander Muacevic, Radiochirurg und Neurochirurg am CyberKnife Zentrum München

Einzigartige Möglichkeiten in der Strahlentherapie

Auf dem Markt gibt es nichts Vergleichbares, weil der Roboter im CyberKnife® System eine Flexibilität gewährleistet, die ein normales Strahlentherapiegerät schlicht nicht erbringen kann. Im CyberKnife Zentrum passt sich die Technik dem Patienten an, nicht umgekehrt. Das CyberKnife® verfügt über 1.600 verschiedene Einstrahloptionen mit dynamischen Komponenten. „Das ist mit einem normalen Strahlentherapiegerät, das ja letztlich fix ist und sich immer nur um ein oder zwei Achsen drehen kann, so nicht erreichbar“, betont Prof. Muacevic.

Eine einzigartige Flexibilität unterscheidet das CyberKnife® System von anderen Stralentherapiegeräten.
Seit 2005 werden im CyberKnife Zentrum in München Patienten mit Hilfe von KUKA Technologie behandelt.

Das CyberKnife® steht noch nicht am Ende seiner Entwicklung

Aktuell versuchen die Mediziner in München, das System bei der Behandlung von Herzrhythmusstörungen einzusetzen. Darüber hinaus erkennt Prof. Alexander Muacevic Potenziale bei der Bekämpfung von Tremor-Erkrankungen. Bereits seit dem vergangenen Jahr wird das CyberKnife® System in München bei der Behandlung des Prostatakarzinoms angewendet. „Als Alternative zu einer Totaloperation können wir die Behandlungszeit von acht Wochen auf eine Woche drastisch reduzieren – und erzielen wissenschaftlich belegt mindestens vergleichbare, wenn nicht sogar bessere Ergebnisse“, sagt Prof. Dr. Alexander Muacevic.

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