Mit Robotertechnik und Strahlentherapie rückt TUHH-Professor Alexander Schlaefer dem Tumor auf den Leib

21.05.2015

Prof. Alexander Schlaefer (2.v.l.) und sein Team forschen u.a. im Bereich der robotergestützen Strahlenchirugie.
Prof. Alexander Schlaefer (2.v.l.) und sein Team forschen u.a. im Bereich der robotergestützen Strahlenchirugie. Foto: TUHH/Brinkmann

Mit einem für die Technische Universität Hamburg (TUHH) neuen Forschungszweig beschäftigt sich das Institut für Medizintechnische Systeme unter Leitung von Professor Alexander Schlaefer. „Unsere Forschung fokussiert sich auf die Bereiche Behandlungsplanung, Entscheidungsunterstützung, Navigation und Bildführung in der Medizin, sowie insbesondere die Verwendung von Robotertechnik in der Strahlentherapie“, sagt der Informatiker. Studiert hat Alexander Schlaefer an der Humboldt-Universität zu Berlin und der University of Washington in Seattle. An der Universität zu Lübeck promovierte er mit einer Arbeit über Behandlungsplanung für die robotergestützte Strahlenchirurgie. Als Postdoktorand arbeitete er in der Abteilung für Radioonkologie an der Stanford University. Anschließend leitete er von 2008 bis 2013 als Junior-Professor die Medizinrobotik-Gruppe am Institut für Robotik und Kognitive Systeme der Universität Lübeck.

Zum Herbst 2013 wechselte Alexander Schlaefer an die TUHH, um gemeinsam mit seiner mittlerweile siebenköpfigen Arbeitsgruppe das Institut für medizintechnische Systeme aufzubauen. In diesem weit gefassten Themenfeld liegen die Forschungsschwerpunkte auf der computergestützten Behandlungsplanung und Entscheidungsunterstützung sowie dem Einsatz von Robotik und Navigation in der Medizin. Derzeit konzentriert man sich auf die Entwicklung von Robotikmethoden für die Strahlentherapie. Professor Schlaefer: „Wenn ich von einem Roboter erwarte, dass er mir in einer klinischen Situation hilft, dann muss ich planen wie und wo ich ihn einsetzen kann. Dazu laufen verschiedene Projekte. Eines davon betrifft die Strahlentherapie zur Behandlung von Krebs und Tumoren.“ Ziel ist es, die Strahlung möglichst genau auf das Zielgebiet zu beschränken. Eine Behandlungsmöglichkeit besteht darin, Hohlnadeln im Tumor zu platzieren und durch Einbringen radioaktiver Quellen von innen zu bestrahlen.

In einem Forschungsprojekt wird untersucht, mit welchen Methoden die Nadeln mittels Roboter genau in den Tumor eingebracht werden können, ohne gesundes Gewebe außerhalb des Tumors zu beschädigen. „Damit das robotergesteuerte System die Nadel sicher platzieren kann und weiß, wie sie sowohl auf festes und weiches Gewebe oder die Organbewegungen des Patienten reagieren soll, müssen wir im Vorwege entsprechenden Informationen erfassen.“ Dafür wird ein für jeden Patienten individuelles mathematisches Modell am Computer erstellt. Allerdings stellt die Komplexität eines menschlichen Körpers die Wissenschaft vor große Herausforderungen. „Vieles ist beweglich oder ändert sich im Laufe der Zeit. Die Komplexität ergibt sich auch durch die Notwendigkeit, patientenindividuelle und adaptive Modelle zu entwickeln“, so Schlaefer.

Speziell in diesem Bereich arbeitet er mit der TUHH-Professorin und Software-Expertin Sibylle Schupp zusammen. In ihrem Projekt untersuchen sie, wie sich die Atembewegung der inneren Organe während einer Bestrahlung erfassen und berücksichtigen lässt. Um mögliche Änderungen im Atemmuster zu erkennen wird erstmals das sogenannte Model Checking verwendet, ein für die Medizintechnik besonders vielversprechender Ansatz, bei dem beispielsweise ein Modell der Atmung zur Laufzeit an das Verhalten des Patienten angepasst und auf Gültigkeit getestet werden kann. „Das interessiert mein Team und mich sehr. Wir sind zuversichtlich, hier an der TUHH neue Ideen zu entwickeln und neue Kontakte zu knüpfen. Darüber hinaus möchte ich die Kontakte zu Medizinern und besonders zum Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf ausbauen und vertiefen. Medizintechnik ist per se interdisziplinär und wir wünschen uns eine noch stärkere Kooperation und auch, Ideen aus der Klinik aufnehmen zu können.“ In einer grundlegenden Fragestellung im Bereich der biomedizinischen Forschung, nämlich der Ausbreitung von Signalen in Zellen, kooperiert Schlaefer bereits mit dem UKE.

Sein Resümee: „Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten sollen letztlich auch beim Patienten ankommen. Unser Ziel ist es, neue Methoden zu entwickeln, die klinisch relevante Fragen betreffen und längerfristig von Unternehmen aufgegriffen und zu einem Produkt geführt werden.“

Kontakt:

Prof. Alexander Schlaefer
Technische Universität Hamburg
D-21071 Hamburg
Institut für Medizintechnische Systeme
Am Schwarzenberg-Campus 3 (E) Raum 3.086
+49 (0) 40 42878 3050

Siehe auch: www.tuhh.de/mtec


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