Entwicklung eines Mikrowellengenerator-Schirmgehäuses für die Mikrowellenablationstherapie

Eine mögliche Behandlungsmethode von Krebs ist die Mikrowellenablationstherapie. Hier wird eine Mikrowellenantenne in Form einer minimal-invasiven Nadel in das zu behandelnde Gewebe geführt. Diese Antenne strahlt bei einer Frequenz von 2,45 GHz eine elektromagnetische Welle aus.  Ähnlich wie in einem Mikrowellenofen auch, werden durch diese Mikrowelle die Wasseratome in der Region der Antenne zur Vibration gebracht und das Gewebe erwärmt sich. Sendet man genug Leistung in die Antenne, kann mit der Mikrowellenablationstherapie Gewebe zerstört werden, was bei Tumoren erwünscht ist. Eine Echtzeit-MR-Bildgebung macht die präzise Platzierung der Antenne möglich.

Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal der MR-Bildgebung ist die Fähigkeit Temperaturänderungen in Gewebe zu messen. Im Allgemeinen wird diese Technik MR-Thermometrie genannt. Hierdurch kann die sogenannte Ablationszone präzise überwacht werden, um erkranktes Gewebe zu behandeln und gleichzeitig gesundes Gewebe zu schonen. Mit den akademischen und klinischen Partnern OVGU und MHH wird am Forschungscampus STIMULATE an der Entwicklung der MR-Thermometrie gearbeitet.

Die MR-Bildgebung ist sehr empfindlich gegenüber elektromagnetischen Wellen, weshalb MR-Geräte in abgeschirmten Räumen stehen. Verwendete Therapiegeräte stören die MR-Bildgebung durch elektromagnetische Störstrahlung leider auch unvorteilhaft, wodurch die resultierenden Bilder bei gleichzeitiger Mikrowellenablationstherapie unbrauchbar werden.

Bisherige Lösungsansätze sahen es vor, den Mikrowellengenerator außerhalb der MR-Schirmkabine zu platzieren. Dies bringt jedoch logistische Herausforderungen mit sich, weshalb die Etablierung einer MR-Kompatibilität zu bevorzugen wäre. Lösungsansätze zur Vermeidung von Störstrahlung in einer MR-Umgebung existieren, weisen jedoch merkliche Leistungseinbußen auf.

Ein potentieller Lösungsansatz ist es, Therapiegeräte durch ein Schirmgehäuse abzuschirmen. Der Bachelorstudent Joaquin Löning zielt dabei mit seinem Thema darauf ab, die Störstrahlung und Leistungsverluste des Mikrowellengenerators, die durch Entstörmaßnahmen auftreten können, so gering wie möglich zu halten.

Mithilfe der Betreuung von Dr. Bennet Hensen, Dr. Marcel Gutberlet (beide MHH) und Thomas Gerlach (OVGU, MEMoRIAL) versucht Joaquin, geeignete Entstörmaßnahmen für einen Mikrowellengenerator in einer MR-Umgebung zu implementieren. Für den Aufbau eines Prototypen und zur Durchführung von Experimenten nutzt Joaquin die hervorragende Infrastruktur des Forschungscampus. Durch das entwickelte Prototyp-Schirmgehäuse konnte Joaquin bereits die erfolgreiche Abschirmung eines Mikrowellengenerators nachweisen, was den Einsatz innerhalb einer MR-Umgebung ermöglicht. Um einen Mikrowellengenerator in einem Schirmgehäuse klinisch einzusetzen, bedarf es weiterer Arbeiten, Versuche und Anpassungen.

Am 23.08.2021 konnte Joaquin seine hervorragenden Forschungsergebnisse in einer hybriden Veranstaltung am Forschungscampus STIMULATE erfolgreich verteidigen. Wir gratulieren zur bestandenen Bachelor-Abschlussprüfung und wünschen weiterhin viel Erfolg bei seinen forschenden Tätigkeiten.

(September 2021)