Tijdens de operatie een scan van binnenuit

Anders dan op de scan

Voorafgaand aan een kijkoperatie krijgen patiënten een tumorspecifieke stof toegediend die zich bindt aan prostaatkankercellen. Dat kan een radioactieve stof zijn, een fluorescente stof of een combinatie van beide. Deze stof hoopt zich vervolgens op in de tumor en in schildwachtklieren waar al uitzaaiingen aanwezig zijn.

Met behulp van deze stof kunnen artsen tumoren en uitzaaiingen zichtbaar maken op scans. Hiervoor worden onder andere PET/CT- en SPECT/CT-scanners gebruikt. Dat zijn grote apparaten die de signalen van de stof van buitenaf meten en omzetten in beelden van verdachte plekken in het lichaam. Die informatie helpt artsen ook om te bepalen of een patiënt baat heeft bij een operatie.

Toch levert zo'n scan niet altijd een perfecte routekaart om de tumoren tijdens de operatie terug te vinden. De beelden zijn namelijk een momentopname die vóór de operatie wordt gemaakt. Tijdens de operatie kan de positie van de tumor afwijken van wat eerder op de scan te zien was. Tijdens de ingreep ligt de patiënt namelijk anders, bewegen organen mee met de ademhaling en kunnen weefsels worden verschoven of opzij worden geduwd.

Hulpmiddelen

Daarom maken chirurgen tijdens de operatie gebruik van technische hulpmiddelen om de tumorspecifieke stof terug te kunnen vinden Een voorbeeld is de in het LUMC ontwikkelde drop-in gamma-probe. Deze kleine detector meet radioactief signaal van het stofje dat zich in de tumor of lymfeklier heeft opgehoopt. Komt de detector in de buurt van een verdachte plek, dan hoort de chirurg piepjes of ziet een getal. Een andere methode maakt gebruik van fluorescentie. Met speciale camera's kan de chirurg dan zien waar de tumor of lymfeklieren zitten.

Deze hulpmiddelen helpen, maar hebben hun beperkingen. Zo laat de gamma-probe alleen horen of meten dát er ergens een ophoping van de stof zit, maar maakt de tumor zelf niet zichtbaar. Je kunt het vergelijken met een metaaldetector: je weet dat er iets zit, maar niet precies waar en hoe diep.

Foto: de drop-in gamma-probe

Fluorescentie maakt de tumor wel zichtbaar, maar werkt vooral goed dicht aan het oppervlak van een weefsel. Hoe dieper een tumor ligt, hoe meer weefsel er tussen de tumor en de camera zit. Dat weefsel houdt een groot deel van het fluorescente licht tegen. Hierdoor wordt het moeilijker om dieper gelegen afwijkingen betrouwbaar zichtbaar te maken. 

Een scan van binnenuit

Onderzoekers van het Interventional Molecular Imaging Laboratory van het LUMC en de afdeling Urologie van het Antoni van Leeuwenhoek hebben daarom een nieuwe techniek ontwikkeld: robotische SPECT. Met deze techniek meet de gamma-probe tijdens de operatie continu het radioactieve signaal in de buikholte. Een computer zet die metingen vervolgens om in een 3D-beeld van de tumor.

Arts-onderzoeker Anne-Claire Berrens legt uit hoe dat werkt: "Tijdens de operatie beweegt de chirurg de drop-in gamma-probe langs het gebied waar een tumor wordt verwacht. De probe meet continu hoeveel radioactiviteit er aanwezig is. Tegelijk bepaalt de computer op basis van videobeelden van in de buikholte waar de probe zich bevindt en welke kant deze op wijst."

Door de locatie en oriëntatie van de probe te combineren met het gemeten signaal, kan de computer berekenen waar de bron van de radioactiviteit zich bevindt. "Al die metingen samen worden vervolgens omgezet in een 3D-beeld dat laat zien waar een tumor of aangedane lymfeklier zich bevindt en hoe diep deze ligt. Daarmee ontstaat als het ware een scan van binnenuit," zegt Berrens.

Veelbelovende resultaten

De onderzoekers testten robotische SPECT bij 21 patiënten met prostaatkanker. De eerste resultaten zijn veelbelovend.

Een deel van de patiënten werd voor het eerst behandeld voor prostaatkanker. Bij deze groep werd gezocht naar de schildwachtklieren: kleine lymfeklieren waar mogelijk al microscopisch kleine uitzaaiingen aanwezig zijn. De nieuwe methode werd daarbij vergeleken met de standaard SPECT/CT-scan en de fluorescentiemethode.

Robotische SPECT vond alle aangedane schildwachtklieren die ook op de SPECT/CT-scan zichtbaar waren terwijl de fluorescentiemethode slechts 73% van deze klieren kon aantonen. De robotische SPECT bleek daarbij vooral beter in het zichtbaar maken van dieper gelegen klieren.

De andere groep bestond uit patiënten bij wie de prostaatkanker was teruggekeerd. De robotische SPECT werd nu vergeleken met de PET/CT-scan en de SPECT/CT-scan. Ook in deze groep wist robotische SPECT alle bekende afwijkingen terug te vinden die te zien waren op de PET/CT-scan. Opvallend was dat de SPECT-scan, die standaard in deze patiënten wordt gedaan, aanzienlijk minder afwijkingen detecteerde (29%).

"Dit resultaat is te verklaren doordat met robotische SPECT de meting tijdens de operatie in de buikholte plaatsvindt," zegt postdoc Matthias van Oosterom. "De gamma-probe bevindt zich dan veel dichter bij de bron van de radioactiviteit dan wanneer de patiënt op de afdeling radiologie wordt gescand met een SPECT-scanner. Omdat we met de robot dichterbij komen kan het signaal beter worden opgevangen en kunnen ook dieper gelegen schildwachtklieren zichtbaar worden gemaakt."

Berrens vult aan: "Een bijkomend voordeel is dat de scan tijdens de operatie kan worden aangepast aan de situatie. Zo kan langer worden gemeten op een onduidelijke plek of kan de scan opnieuw worden uitgevoerd als de chirurg daar behoefte aan heeft."

Klein instrument, grote potentie

De veelbelovende resultaten bij prostaatkanker zijn voor de onderzoekers een eerste stap. Voorlopig richten zij zich op verdere ontwikkeling van de techniek bij deze ziekte, maar de mogelijke toepassingen reiken waarschijnlijk verder. Robotische SPECT maakt namelijk gebruik van radioactieve signalen om tumoren zichtbaar te maken. Juist op dat gebied gaan de ontwikkelingen snel. "Er komen steeds meer radioactieve stoffen beschikbaar die specifiek zijn voor bepaalde tumoren,” zegt van Oosterom. “Omdat Robotische SPECT deze signalen tijdens de operatie meet en omzet in beeld, ligt het voor de hand dat de techniek in de toekomst ook kan worden onderzocht bij andere robotgeassisteerde operaties.”

De apparatuur is bovendien relatief klein, betaalbaar en eenvoudig te gebruiken. Dat maakt toepassing op termijn toegankelijker voor meer ziekenhuizen.

"Wat eerst alleen een signaal van een radioactieve tracer was, kunnen we nu omzetten in een 3D-beeld van de tumor," zegt Berrens. "Daardoor krijgt de chirurg tijdens de operatie meer informatie om te bepalen waar en hoeveel weefsel moet worden verwijderd, met als doel de tumor zo volledig mogelijk weg te halen en gezond weefsel zoveel mogelijk te sparen."

Onderzoek naar beeldgeleide chirurgie

De resultaten van deze studie zijn recent gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging.

Het LUMC speelt al twintig jaar een belangrijke rol in onderzoek naar beeldgeleide chirurgie met behulp van radioactiviteit en fluorescentie. Deze innovatieve technieken helpen chirurgen om tijdens een operatie zichtbaar te maken wat normaal lastig te zien is, zoals tumorcellen, zenuwen, infecties en bloedvaten. Dat het LUMC internationaal een sterke positie heeft op dit gebied, blijkt ook uit een recente analyse van de wetenschappelijke literatuur over fluorescentiegeleide chirurgie. Daarin behoren LUMC-onderzoekers als Alexander Vahrmeijer, Fijs van Leeuwen, Tessa Buckle, Nynke van den Berg, Cornelis van de Velde en Matthias van Oosterom tot de twintig meest productieve en invloedrijke onderzoekers wereldwijd vanwege het grote aantal publicaties en wetenschappelijke impact.

Meer informatie over onderzoek naar beeldgeleide chirurgie in het LUMC is te vinden op:

• De informatiepagina Green Light Leiden
• De LinkedIn pagina Interventional Molecular Imaging Laboratory
• De oratie van hoogleraar Fijs van Leeuwen en Alexander Vahrmeijer

U kan ons onderzoek naar beeldgeleide chirurgie ook steunen door middel van een donatie. Meer informatie hierover vindt u op de pagina van de LUMC Foundation.