Algoritmes vergroten precisie
Dankzij zelflerende algoritmes,
ontwikkeld door Daniel Deenen, wordt
hyperthermie (het verwarmen van
tumoren) een nog belangrijker wapen in
de strijd tegen kanker.
De techniek
voegt
hersens
toe aan de
bestaande
machines
HANS VAN ZON
De vraag ligt voor de
hand: Wat heeft een
jonge werktuig
bouwkundig ingeni
eur (30) te zoeken in
de medische wereld die strijd le
vert tegen kanker? Daniel Deenen,
promovendus aan de TU/e, geeft
zelf het antwoord met een bij
drage die de aanpak van tumoren
veel effectiever maakt, zonder
operatie en met uiterst precieze
behandeling. ,,Ik zocht naar onder
zoek met de combinatie van tech
nologische uitdaging en maat
schappelijke waarde. Ik heb me
wel flink op medisch-technisch
niveau moeten bijspijkeren. Ik
wist niks van hyperthermie, van
MRI-scanners'', zegt de regeltech-
nicus.
In vier jaar hard werken ontwik
kelde Deelen algoritmen die de in
zet van hyperthermie (het verwar
men van tumoren tot ongeveer 42
graden Celsius) sterk verbeteren.
Zijn centrale regeltechniek voor de
zogeheten MR-HIFU hyperther
mie heet 'model predictive control
(MPC)' en draait om meten, opti
maliseren en uitvoeren. Zijn algo
ritmen zijn zelflerend, voegen
hersens toe aan de al bestaande
machines voor hyperthermie. Zij
regelen de benodigde ultrasone
geluidsgolven automatisch op ba
sis van de actuele temperatuur in
de tumor én op basis van eigen
voorspellingen. Tijdens de behan
deling wordt met een MRI-scan-
ner 'realtime' de temperatuur ge
meten op basis waarvan de algo
ritmen constant de vereiste inten
siviteit van de behandeling bepa
len. Deenen: ,,Dit proces van me
ten, optimaliseren en uitvoeren
herhaalt zich elke paar seconden,
zodat de behandeling constant
wordt gecorrigeerd en dus in
zijn geheel optimaal wordt.''
Robotarm
Met zijn algoritmen kunnen
ook grotere tumoren prima wor
den behandeld. Alleen met de aan
sturing van de geluidsgolven kan
een tumor van maximaal 2 centi
meter in doorsnee worden behan
deld. Door de stralingsbron zelf te
verplaatsen, met behulp van de ro
botarm waarop deze is bevestigd,
kan een tumor met een doorsnee
van 6 centimeter worden bestre
den. ,,Dit gecombineerd aansturen
van geluidsgolven en de applicator
zelf was al mogelijk, maar dankzij
de algoritmen worden de nauw
keurigheid en het gewenste resul
taat veel groter'', voegt Deenen
eraan toe.
,,De gewenste effecten bij hy
perthermie zijn sterk afhankelijk
van de behaalde tumortempera-
tuur. Daarom is het ontzettend
belangrijk om heel nauwkeurig en
gelijkmatig de tumortemperatuur
te kunnen regelen, maar dit is
moeilijk omdat elke tumor, elke
patiënt anders in elkaar zit'', aldus
de werktuigbouwkundige. „Hy
perthermie veroorzaakt een scala
aan reacties in het lichaam. Als je
de tumor verwarmt, werken be
straling en chemotherapie beter.
Bovendien krijgt het eigen im
muunsysteem een boost om zelf
de kanker beter aan te pakken.''
Deenen wijst op de grote voor
delen van goede hyperthermie. De
techniek veroorzaakt geen nieuwe
bijwerkingen, verergert geen be
staande bijwerkingen, zoals bij
chemotherapie en bestraling. ,,Als
je een tumor tot koortstempera-
tuur verwarmt, wordt die veel ge
voeliger, gemakkelijker te bestrij
den. Juist bij tumoren die moeilijk
te verwijderen zijn en die slecht
reageren op chemotherapie en be
straling'', aldus de onderzoeker.
Omdat met lagere doses gelijke re
sultaten worden behaald, stijgt
ook de kwaliteit van het leven van
de patiënt. Met hyperthermie
maak je alleen dat ene stukje in je
lichaam, de tumor, kapot. Zonder
dat er één sneetje aan te pas komt.
Hyperthermie heeft volgens
hem nog een ander voordeel. Bij
het verbranden van tumoren, een
andere techniek, veroorzaak je
bloedstolling en breek je direct het
weefsel af. Dat kan gevaarlijk zijn.
,,Dat gevaar is er niet bij hyper
thermie. Daarbij vermijden we di
recte weefselschade en wordt de
bloedsomloop juist bevorderd.
Verwarming tot 42 graden zorgt
ervoor dat deze techniek de effec-
Het met precisie verwarmen
van kankercellen vergroot
het effect van traditionele
ten van chemotherapie versterkt.
Een voorbeeld hiervan is dat het
lichaam dan extra bloed rond
pompt om te koelen. Tumoren die
heel slecht doorbloed zijn, reage
ren vaak slecht op chemo- en ra
diotherapie. Dan kun je bij che
motherapie wel medicijnen door
de bloedbanen sturen, maar die
bereiken de tumor niet of nauwe
lijks. Hyperthermie daarentegen
zet lokaal de bloedvaten open om
af te koelen en bevordert daarmee
de doorstroming van de medicij-
MRI-scanner
meet tempera
tuur in de tumor
therapieën:
Slimme software
stelt de temperatuur
continu bij voor een
optimaal effect op de
ZATERDAG 20 FEBRUARI 2021 GC
Tumoren slim te lijf met
WETENSCHAP
Daniel Deenen.
FOTO ANGELINE SWINKELS/TUE
+1 imne
QrAMMFC
ia onnoo 1 Thiio i inno»
