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22 Winter in Kanada - so weit ist das Land! Das dachte auch Professor Dr. Tibor Kesztyüs und fand an der Universität Alberta in Edmonton eine Forschergruppe, mit der der Experte für medizinische Informatik ein Projekt zur Datenanalyse bei Hirntumor-Patienten vorantreiben konnte. Bei einem Forschungssemester - angloamerikanisch „sabbatical“ genannt - erschließen sich oftmals neue Horizonte. Der Weg dorthin kann jedoch so weit und einsam sein, wie es die winterliche Gebirgswelt Kanadas vermittelt. Kanada! Wie kommt man auf die Idee, dort hin zu gehen? Und dann noch im Winter? Nun, der Studiengang Medizinische Dokumentation und Informatik an der <strong>Hochschule</strong> <strong>Ulm</strong> unterhält schon seit Jahren gute Kontakte nach dorthin, insbesondere zur University in Victoria, British Columbia. Durch einen Wechsel in der Leitung der Health Information Sciences School kam es zu einem kleinen Bruch in den Beziehungen. In Folge dessen knüpften wir neue Kontakte nach Edmonton, Alberta, die dann auch dazu führten, dass ich 2007 dort ein Forschungssemester verbrachte. Bereits zwei Jahre zuvor hatte ich in Edmonton eine Diplomarbeit bei einer Firma betreut, die Software für medizinische Anwendungen entwickelt. Dadurch lernte ich einen deutschstämmigen Kollegen am Department of Computing Sciences an der Universität Alberta kennen. Prof. Dr. Russ Greiner verschaffte mir Zugang zu der Forschungsgruppe, die sich mit der Analyse von Hirntumoren beschäftigte. Kann man Totkranke schonender bestrahlen? Ziel des „Brain Tumor Analysis Project“, kurz BTAP genannt, ist es, aufgrund einer zuver- Ein Sabbatical in Kanada lässigeren Datenlage die Möglichkeiten für eine schonendere Therapie von bösartigen Gehirntumoren zu verbessern. Patienten mit einem solchen Tumor werden heute üblicherweise operiert und anschließend einer Strahlentherapie - gegebenenfalls unterstützt durch eine Chemotherapie - unterzogen. Trotz alledem beträgt die mediane Überlebenszeit der Patienten nur 12 bis 14 Monate! Aufgrund der äußerst schlechten Prognose sollte sehr genau überlegt werden, was man den Patienten in dieser kurzen verfügbaren Lebenszeit noch zumutet. Prof. Dr. Albert Murtha, Radioonkologe am Cross Cancer Institute und gleichzeitig ärztlicher Leiter von BTAP, hatte die Idee, bestimmte Hirnareale unbestrahlt zu lassen, um dem Patienten ernsthafte Nebenwirkungen zu ersparen. Als „Goldstandard“ gilt derzeit das Einplanen eines zwei Zentimeter breiten Sicherheitssaumes um das ursprüngliche Tumorvolumen. Dieses Gesamtvolumen wird dann einer Strahlendosis von 60 bis 70 Gray ausgesetzt. Der Sicherheitssaum ist notwendig, weil man weiß, dass die Tumore innerhalb des Resektionsrandes der Ope-
ation wiederkehren. Durch diese Bestrahlungsstrategie kann es jeoch vorkommen, dass gesunde Hirnareale zerstört werden und das sogar unnötigerweise. Es gibt nämlich klinische Hinweise, dass Tumore aufgrund anatomischer Barrieren nur in eine Richtung wachsen können, beispielsweise wenn sich der Tumor in unmittelbarer Nähe der Trennlinie zwischen den beiden Hirnhälften befi ndet. Der Sicherheitssaum hätte dann zur Folge, dass auch Gewebe der gesunden Hirnhälfte bestrahlt würde. Umfassende Statistik weist den Weg Im Bereich der evidenzbasierten Medizin - und auf diesem Level sollte sich auch die Wissenschaft abspielen – ist das „Expertenwissen“ die niedrigste Stufe der Evidenz. Es werden also höhere Evidenzstufen gebraucht, um irgendwann vielleicht einen neuen „Goldstandard“ für die Behandlung von bösartigen Hirntumoren einführen zu können. Bis dahin ist es, um es gleich vorweg zu nehmen, noch ein langer Weg. In der Medizin müssen derartige Behauptungen oder Hypothesen eines „Experten“ durch Studien belegt sein, bevor sie allgemein akzeptiert werden können. Hierfür muss anhand größerer Fallzahlen und mit Hilfe statistischer Verfahren untersucht werden, ob die Hypothesen stimmen. Durch die spezielle Situation in Alberta liegen in Edmonton sehr viele Daten zu solchen Patienten vor. Die Universitäten in Edmonton und in Calgary sind die beiden grossen Gesundheitszentren in der Provinz Alberta. Die Provinz hat circa 3,5 Millionen Einwohner, und die meisten Menschen leben in den beiden grossen Städten. Dabei ist zu bemerken, dass die Provinz Alberta fast doppelt so groß ist wie die Bundesrepublik Deutschland! In Edmonton – der Hauptstadt von Alberta – und auch in Calgary leben jeweils ca. eine Million Menschen. Patienten aus dem übrigen Gebiet reisen jedoch zur Behandlung aus den ländlichen Gegenden in die Zentren, um Dienstleistungen im Gesundheitsbreich in Anspruch zu nehmen. Dies geschieht vor allem dann wenn es sich um sehr ernsthafte und bedrohliche Erkrankungen handelt. In der Bundesrepublik verteilen sich die Patienten auf mehr Krankenhäuser und dies erklärt warum in Edmonton, auch bei nicht so häufi gen Erkrankungen, größere Patientenzahlen zusammenkommen, als wir es von deutschen Gesundheitszentren gewohnt sind. Medizinische Informatik fürs Daten-Handling In Edmonton stehen der Forschungsgruppe Daten von über 880 Patienten mit den dazu notwendigen radiologische Bilddaten zur Verfügung. Durch die Kombination von verschiedenen radiologischen Verfahren müssen pro Patient ganz erhebliche Mengen an Daten verwaltet werden. Die Kunst besteht nun darin, diese Daten sinnvoll auszuwerten. Allein die Datenmenge erfordert eine entsprechend geeignete Softwarebasis. Hier setzt die medizinische Informatik an, weshalb ich mich mit meinem speziellen Knowhow in den Bereichen Radioonkologie und medizinische Informationssysteme in die Forschungsgruppe einbringen konnte. Medizinisch gesehen, geht es zunächst einmal darum, ein sinnvolles Zielvolumen für die Bestrahlung festzulegen. Hierzu gilt es folgende Fragen zu beantworten: Welcher Tumor in welcher Lage wächst in welche 21 Richtung? Und langfristig gesehen, in welchem Hirnareal kann der Tumor erneut auftreten? Um Antworten hierauf zu fi nden, müssen die Bilddaten der jeweiligen Untersuchungen der einzelnen Patienten entsprechend verarbeitet und analysiert werden. Voraussetzung hierfür ist, die Lage des Tumors möglichst exakt und vergleichbar zu beschreiben. FORSCHUNG & TRANSFER 23 Schritt für Schritt zur Daten-Interpretation Als erster Schritt muss auf den Bildern des Gehirns der Tumor identifi ziert werden können. Diesen Vorgang nennt man Segmentierung, und er ist unter Umständen ein schwieriges Unterfangen. Die Forschungsgruppe hat hierfür bereits eine Software entwickelt, die den Ärzten die Segmentierung erleichtert, wie Bild 1 zeigt. Der nächste Schritt wäre die Lage des Tumors in einer vergleichbaren Form zu beschreiben. Derzeit existiert noch keine Klassifi kation für die Lage oder die Größe von Hirntumoren. Die Klassifi kation der World Health Organization (WHO) beschreibt momentan nur
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