Forschungscampus M²OLIE

Vom Standard zur adaptiven Strahlentherapie: Wie der Forschungscampus M²OLIE die personalisierte Krebstherapie beschleunigt

Der Forschungscampus M²OLIE verbindet seit über zehn Jahren Klinik, Wissenschaft und Unternehmen auf einem gemeinsamen Campus. Innerhalb dieser Industry-on-Campus-Struktur haben die Partner KI‑gestützte adaptive Strahlentherapie direkt aus der Forschung in den klinischen Alltag überführt und in industriellen Partnerschaften so vertieft, dass moderne Medizintechnik schneller beim Patienten ankommt.

Am Forschungscampus M²OLIE entstand früh die Vision, die Strahlentherapie für Menschen mit Krebs genauer und individueller zu machen. Im Mittelpunkt steht dabei in erster Linie die Frage, wie sich die Behandlung besser an die persönliche Situation einer Patientin oder eines Patienten anpassen lässt. Die langfristige BMFTR‑Förderung im Rahmen der Forschungscampus-Initiative hat es ermöglicht, auf dem Gelände der Universitätsmedizin Mannheim dauerhaft Expertinnen und Experten aus Medizin, Natur‑ und Ingenieurwissenschaften, Informatik, Betriebswirtschaft, aus Wissenschaft und Industrie zusammenzubringen. Die Strahlentherapie wurde dabei von Beginn an als integraler Baustein des „M²OLIE One‑Stop‑Shop“ verstanden, in dem moderne Bildgebung, automatisierte Verfahren sowie erweiterte Analytik zu einem durchgängigen, zeitoptimierten Patientenpfad zusammengeführt werden sollen.

Strahlentherapie neu gedacht

Eine Strahlentherapie beginnt in der Regel mit einer Bildaufnahme des Körpers, etwa einer Computertomographie. Auf dieser Grundlage berechnet das Planungsteam, wie der Tumor über meist mehrere Wochen bestrahlt werden soll. Dieser Plan blieb bislang oft unverändert. Doch der Körper ist während einer Therapie kein starres System. Tumore können kleiner oder größer werden, Organe wie Darm oder Blase verschieben sich oder sind unterschiedlich gefüllt. Um sicherzustellen, dass der Tumor in jedem Fall effektiv behandelt wird, werden oft erweiterte Regionen mitbestrahlt. Dies kann jedoch Nebenwirkungsraten erhöhen.

Deshalb hat der Forschungscampus M²OLIE von Beginn an das Ziel verfolgt, die Strahlentherapie für die individuellen Patientinnen und Patienten anpassungsfähiger zu machen. Das bedeutet, dass sich die Behandlung nicht nur an einem einzigen Bild vor Beginn der Therapie orientiert, sondern regelmäßig überprüft wird, ob sie noch zur aktuellen Situation passt. Die Forschenden entwickelten Abläufe, um hierfür automatisierte Prozesse und Anpassungen zu realisieren. Ärztinnen und Ärzte prüfen, ob sich der Tumor oder umliegende Organe verändert haben. Wenn nötig, können sie den Bestrahlungsplan anpassen. Erst danach beginnt die eigentliche Behandlung. Die Expertinnen und Experten haben diese Konzepte optimiert und aufeinander abgestimmt, um einen fortlaufenden Kreislauf aus Bildaufnahme, Überprüfung und Therapie zu realisieren, der die gesamte Strahlentherapie Schritt für Schritt begleitet. Das tagesaktuelle Anpassen des Bestrahlungsplans bezeichnet man als adaptive Radiotherapie.

 KI hilft bei der Behandlung

Ein wichtiger Meilenstein für die klinische Anwendung der adaptiven Radiotherapie war im Jahr 2023 die Inbetriebnahme eines neuen KI‑gestützten (KI = Künstliche Intelligenz) Bestrahlungsgeräts an der Universitätsmedizin Mannheim: der Ethos®‑Linearbeschleuniger (siehe Bild). Ein Linearbeschleuniger ist ein Gerät, das die Strahlen zur Behandlung von Tumoren erzeugt. Das neue Ethos®-System kann unmittelbar vor der Bestrahlung aktuelle Bilder aufnehmen und unterstützt das Behandlungsteam dabei, den Plan online-adaptiv an die aktuelle Anatomie anzupassen. Die im Rahmen von M²OLIE erarbeiteten Konzepte zu adaptiven Planungsstrategien, onkologischer Bildanalyse und Workflow‑Design ebneten den Weg für die optimierte Nutzung dieses KI‑gestützten Systems. Sie legten die Basis für eine Einbettung in die strukturierte, wissenschaftliche Umgebung des Forschungscampus mit dem Ziel einer beschleunigten Therapiepersonalisierung. Der erste Patient, der mit einem vollständig an die aktuelle Anatomie angepassten Verfahren behandelt wurde, markierte den Übergang von einem Forschungskonzept zu einem praktikablen, klinisch voll adaptierten Ablauf. Dieser Teilablauf fügt sich nahtlos in den größeren „M²OLIE-Closed-Loop-Prozess“ ein, der einen insgesamt schonenden Patientenpfad von der Aufnahme bis zur Entlassung anstrebt.

 Beschleunigt wird diese Prozessoptimierung durch die enge Zusammenarbeit im Forschungscampus. Die räumliche Nähe von Entwicklerinnen und Entwicklern, klinischen Teams und Forschenden hat dabei Abstimmungswege verkürzt und die gemeinsamen Entwicklungen beschleunigt. Auf diese Weise ist ein Umfeld entstanden, in dem Forschung nicht losgelöst vom Klinikbetrieb stattfindet, sondern unmittelbar in die Versorgung einfließt.

 Für Patientinnen und Patienten bedeutet dieser Ansatz vor allem, dass ihre Strahlentherapie stärker auf ihre persönliche Situation abgestimmt werden kann. Der Forschungscampus M²OLIE hat damit eine Struktur für die Weiterentwicklung der Strahlentherapie geschaffen, bei der medizinische Erfahrung, technische Innovation und klinische Anwendung eng miteinander verbunden sind und unter einem Dach mit der Expertise aus der Industrie zusammenkommen.