Automatisierter Schutz in der Strahlentherapie: MR-Linac in Tübingen mit digitalem Sicherheitssystem ausgerichtet

Mannheim, 01.10.2020  Die neue Generation der Bestrahlungsgeräte zur Krebstherapie ist mit einem Magnetresonanztomographen (MRT) ausgestattet, der eine Echtzeitdarstellung des Körpers und damit eine noch genauere Bestrahlung ermöglicht. Drei dieser zukunftsweisenden Geräte sind aktuell in Deutschland im klinischen Betrieb. Die Herausforderung: die notwendigen technologischen Sicherheitssysteme so aufzubauen, dass sie mit dem Magnetfeld des MRT keine Interferenzen erzeugen und die Bildgebung nicht verzerren. Ein Mannheimer Unternehmen hat gemeinsam mit der Universitätsklinik Tübingen ein solches Sicherheitssystem entwickelt und seit einem Jahr erfolgreich im Betrieb.

Seit Jahrzehnten werden in der Medizin Linearbeschleuniger, genannt Linacs, zur Krebstherapie eingesetzt: Mit ihnen ist es möglich, Tumore von außen zu bestrahlen und auf einen operativen Eingriff zu verzichten. Die Technologie dieser Teletherapie hat sich stetig weiterentwickelt: Ihre Präzision wurde optimiert und heute ist es möglich, das betroffene Gewebe submillimetergenau zu bestrahlen – sogar bei Risikoorganen wie der Lunge oder dem Gehirn. Um die genaue Lage des Tumors vor der Bestrahlung zu identifizieren, wird zunächst ein CT-Bild angefertigt, auf dessen Basis die Bestrahlungsplanung erfolgt. Im Laufe der Bestrahlungen werden weitere Kontroll-CTs vorgenommen, um die Größe und Position des Tumors zu überwachen und ggf. die Bestrahlungsparameter anzupassen, die Strahlung möglichst genau zu applizieren und das umliegende, gesunde Gewebe zu schonen. Dieses bildgebende Verfahren, bei dem Röntgenstrahlung zum Einsatz kommt, kann auch als sogenanntes Onboard-Imaging (OBI) direkt in Verbindung mit dem Linac durchgeführt werden, während der Patient auf dem Behandlungstisch liegt. Die Anzahl dieser Kontrollbildgebungen ist abhängig von der Art des Tumors, der Anzahl der Behandlungen, der Fraktionen, und ihrer Dauer – eine Bestrahlungsserie kann sich durchaus über einen Zeitraum von bis zu acht Wochen erstrecken. Da CT-Bilder immer auch mit einer Strahlenbelastung ein-hergehen, sind sie nicht immer empfehlenswert: Es gilt, Vor- und Nachteile patientenindividuell abzuwägen. Eine weitere Herausforderung bei der Bestrahlung liegt darin, dass Gewebe und Körper nicht starr sind und sich die Lage des Tumors durch Bewegung wie auch Atmung verändert. Trotz der heute möglichen Genauigkeit der Bestrahlung und der hochauflösenden Bildgebung ist die genaue Lokalisierung eines Tumors zum Zeitpunkt der Bestrahlung von außen nur eingeschränkt möglich. Damit diese Unsicherheit minimiert werden kann, wurde der MR-Linac entwickelt, um mittels MRT eine Darstellung des Tumorgewebes in Echtzeit zu er-möglichen.

MR-Linac: Die neue Generation der Linearbeschleuniger

Die neue Generation der Linearbeschleuniger ist mit einem integrierten MRT für die Bildgebung ausgestattet und wird als MR-Linac bezeichnet. Mehr als 10 Jahre dauerte die Entwicklung und es gibt nur zwei Hersteller weltweit. Der enorme Vorteil der neuen Technik: Der Patient ist nicht nur keiner zusätzlichen Strahlung durch die wiederholte Bildgebung ausgesetzt. Durch das MRT wird eine Echtzeitbildgebung möglich und die Bestrahlung kann live adaptiert und der Tumor damit noch zielgenauer behandelt werden. Weltweit gibt es etwa 50 MR-Linacs, drei davon in Deutschland: An den Universitätskliniken Tübingen und Heidelberg sowie dem Klinikum der Ludwig-Maximilian-Universität München. Perspektivisch wird die Markt-Durchdringung mit MR-Linacs als Ergänzung zu den konventionellen Linearbeschleunigern wachsen. So gibt es in den Niederlanden Klinikzentren, die bereits zwei bis vier solcher Geräte vorhalten. Gerade, wenn Weichteilgewebe wie beim Prostatakrebs betroffen ist, ist eine Bestrahlung mit einem MR-Linac besonders empfehlenswert. Patienten nehmen daher auch lange Anfahrten in Kauf, um sich behandeln zu lassen.

Herausforderung: Schutz für Patienten und Personal

Die Strahlentherapie erfordert erhöhte Sicherheitsmaßnahmen: Eine Bestrahlung findet in einem Behandlungsraum, auch Bunker genannt, mit strahlungsabsorbierenden Betonwänden und einem geschützten, streng überwachten Zugang statt. Die gesetzlichen Auflagen geben vor, dass sich zum Zeitpunkt der Bestrahlung außer dem Patienten niemand im Bunker aufhält. Denn während der Patient der Strahlung dosiert und gezielt zur Heilung des Krebsleidens ausgesetzt wird, tritt sie gestreut durch den menschlichen Körper wieder aus und breitet sich im gesamten Raum aus. Diese Streustrahlung kann schädlich sein, sofern man ihr unkontrolliert ausgesetzt ist. Daher ist es besonders wichtig, dass zum einen sichergestellt ist, dass der richtige Patient die für ihn individuell geplante Bestrahlung erhält, dass sich aber auch neben dem Patienten keine weiteren Personen im Gefahrenbereich aufhalten. Das Mannheimer Unternehmen OPASCA GmbH ist seit 10 Jahren auf die Sicherheit von Patienten und Personal in Bestrahlungseinrichtungen spezialisiert. Mit der Universitätsklinik Tübingen und dem schwedischen MR-Linac-Hersteller Elekta wurde eine technische Lösung speziell für MR-Linac-Bunker entwickelt, die die Sicher-heit von Patienten, Fachpersonal und auch Betriebsfremden auf höchstem Niveau gewährleistet. Diese Lö-sung beinhaltet zum einen die Validierung der Patienten-Identität zur sicheren Vermeidung von Verwechslungen und zum anderen eine automatische dreidimensionale Raumüberwachungslösung: mit Hilfe von MR-fähigen, hochauflösenden Kameras wird der gesamte Bunker zu jedem Zeitpunkt überwacht. Sollten sich zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme des Linacs außer dem Patienten noch weitere Personen im Bunker aufhalten, erfolgt eine umgehende Rückmeldung an das Bedienpersonal und die Bestrahlung kann nicht starten. Für den Einsatz in MR-Linac-Bunkern musste die OPASCA-Technologie, die seit fast 10 Jahren in konventionellen Bestrahlungsräumen eingesetzt wird, adaptiert werden. Die Herausforderung ist das Magnetfeld im Be-strahlungsraum, denn der starke Magnet zieht nicht nur metallische Gegenstände an, sondern beeinflusst auch den Stromfluss technischer Geräte und die Strahlungsbahnen. So kann es zu unerwünschten Störungen und Interferenzen kommen. Umgekehrt beeinflussen auch Magnetfelder, die durch die elektrische Abstrahlung der Kameras entstehen, die Bildgebung des MRT. OPASCA setzt daher speziell angepasste Hardware ein, die aus nicht magnetisierbarem Material besteht und zusätzlich gegen Abstrahlung von elektrischen Feldern abgeschirmt ist, so dass sie nicht mit dem Magnetfeld des MR-Linacs interferiert.

Effektive Sicherheit durch Patientenvalidierung und Personenschutz

Die Patientenvalidierung ist in den Sicherheitskreis des Linacs integriert und stellt sicher, dass der Patient, dessen Bestrahlung gerade vorgesehen ist, auch mit dem Patienten übereinstimmt, der sich im Raum befindet. Dies erfolgt mittels biometrischer Gesichtserkennung. Liegt keine Übereinstimmung vor, wird das Fachpersonal automatisch um Interaktion gebeten. Die Bestrahlung kann erst nach autorisierter Sicherheitsfreigabe erfolgen. Liegt eine Übereinstimmung vor, erfolgt eine automatische Freigabe des Raums und die Bestrahlung kann ohne manuelle Eingriffe durchgeführt werden. Der ebenfalls in den Sicherheitskreis integrierte videobasierte Personenschutz überwacht den gesamten Raum mit mindestens vier weitwinkligen, hochauflösenden und besonders lichtsensitiven Kameras und analysiert die so erzeugte dreidimensionale Darstellung in Echtzeit. Das System funktioniert wie ein Wächter im Hintergrund und fordert nur dann das Personal zur Handlung auf, wenn sich außer dem Patienten noch eine oder mehrere weitere Personen im Bunker aufhalten und der Linac in Betrieb genommen werden soll. Ein Bild des auffälligen Objekts wird dann auf einem Kontrollmonitor am Strahlenschutztor angezeigt und die Freigabe für die Bestrahlung bis zur Sicherheitsfreigabe zurückgehalten. So werden nicht beabsichtigte Fehlbestrahlungen zuverlässig verhindert. Das Management der immer größer werdenden Patientenströme in modernen Kliniken stellt das Fachpersonal neben ihren immer anspruchsvoller werdenden klinischen Tätigkeiten vor stetig wachsende Herausforderungen. Nicht selten führen von der Routine abweichende Vorkommnisse zu unerwünschten Ereignissen – im besten Fall führt dies – sofern bemerkt – zur Unzufriedenheit der betroffenen Patienten, in ungünstigen Fällen bedeutet es jedoch, dass ein Patient fälschlicherweise einer nicht für ihn vorgesehenen Behandlung zugeführt wird oder sie gar nicht erst erhält.

Die Behandlung von Patienten läuft routiniert ab, das Fachpersonal ruft den Patienten auf, holt ihn aus der Umkleidekabine ab, bereitet ihn vor und richtet seine Position aus. Dann verlassen alle außer dem Patienten den Bestrahlungsraum. Ohne eine technische Unterstützung steigt das Risiko, Personal, Techniker oder Begleitpersonen zu übersehen – oder Patienten zu verwechseln. Dabei handelt es sich nicht um hypothetische Risiken, sondern um dokumentierte Fälle. So werden pro Tag in Tübingen 60 bis 70 Patienten behandelt. Technische Assistenzsysteme wie die Patientenvalidierung und die Personenschutzlösung unterstützen das Fachpersonal zuverlässig dabei, die Behandlung ihrer Patienten sicher und gleichzeitig ohne zusätzlichen Aufwand vorzunehmen.

Entwicklung mit der Universitätsklinik Tübingen
In Zusammenarbeit mit der Universitätsklinik Tübingen wurde die Sicherheitslösung für den MR-Linac innerhalb eines Jahres entwickelt und optimiert. Die Klinik war von Anfang an mit der Anforderungsanalyse voll-ständig in den Prozess involviert. So konnte beim Aufbau und der Entwicklung Nutzerfeedback schnell einge-holt und das System entsprechend optimiert werden. „Wir freuen uns über das in OPASCA gesetzte Vertrauen der Universitätsklinik. Gemeinsam haben wir etwas Neues auf den Weg gebracht“, so Dr. Alexej Swerdlow, CEO von OPASCA. Seit gut einem Jahr ist die MR-fähige Sicherheitslösung zum Schutz von Personal und Patienten in Tübingen im Einsatz. Die Klinik nutzt außerdem die digitale Patientenmanagement-Lösung für die autonome Patientenanmeldung und den datenschutzkonformen Patientenaufruf. Das System bietet eine vollintegrierte Lösung, die den Workflow der Klinik ideal unterstützt und gleichzeitig das Sicherheitsniveau erhöht. Diese Integration bietet den Vorteil, die Effizienz trotz erhöhter Sicherheit und auch bei hohem Patientenaufkommen zu steigern. Gerade Sicherheitsmaßnahmen erfreuen sich häufig keiner großen Beliebtheit, da damit zeitaufwendige, umständliche und zusätzliche Maßnahmen assoziiert werden. Daher setzt OPASCA von Anfang an auf vollintegrierte und automatisierte Funktionalitäten, die ohne bzw. mit geringstmöglichem Aufwand auf Personalseite das höchstmögliche Sicherheitsniveau im klinischen Prozess bieten. OPASCA ist weltweit einziger Anbieter einer vollumfänglichen Plattformlösung, die mit integrierten, digitalen und automatisierten Sicherheits- und Workflow-Lösungen den Anforderungen der modernen Patientenversor-gung gerecht wird.

Fazit
Die Sicherheit von Fachpersonal und Patienten im Bestrahlungsraum der Universitätsklinik Tübingen wird durch den Einsatz der OPASCA-Lösung gewährleistet. Für den neuartigen MR-Linac wurde in enger Zusammenarbeit eine weltweit einzigartige Lösung entwickelt, die vollständig in den klinischen Workflow integriert ist und sicherstellt, dass die richtigen Patienten bestrahlt und keine anderen Personen möglicher Strahlung versehentlich ausgesetzt werden. Die MR-fähige Lösung wurde in einem einjährigen Projekt entwickelt.

Autorin: Nadja Müller, freie Journalistin für Wordfinder PR

Weitere Informationen finden Sie unter opasca.com.