Met geluidsgolven kanker, pijn en parkinson behandelen
Met geluid kanker, chronische pijn of parkinson behandelen. Het klinkt te mooi om waar te zijn, maar neurowetenschapper dr. Lennart Verhagen doet er serieus onderzoek naar. „Over tien jaar kent iedereen deze techniek.”
In een laboratorium in een vleugel van de Radboud Universiteit in Nijmegen ligt een speaker in een bak water. Ingenieur Margely Cornelissen zet de stimulator op 2 hertz. Het wateroppervlak komt in beweging, met twee golven per seconde. Dan zet ze het apparaat op 1000 hertz. Het water trilt nu heel snel, de golfjes zijn nauwelijks zichtbaar. Raak je het bewegende oppervlak aan met je vinger, dan voelt dat als naaldenprikjes.
„Het geluid weerkaatst op het oppervlak van het water”, legt dr. Lennart Verhagen uit. De plek waar het water trilt, is het brandpunt, waar de geluidsgolven bij elkaar komen. De proefopstelling demonstreert wat er gebeurt als geluidsgolven worden geconcentreerd op één specifieke plek in het brein of elders in het lichaam.
Verhagen is hoofd van een vijftienkoppig team dat onderzoek doet naar het gebruik van gericht ultrageluid (focused ultrasound, FUS) voor de behandeling van uiteenlopende kwalen.
Het grote voordeel van ultrageluid is dat deze niet-invasief is: er komt geen mes aan te pas. „Patiënten herstellen hierdoor sneller”, stelt Verhagen. „Ook lopen ze geen risico op infecties, zoals bij een operatie.”
De onderzoeker demonstreert bij Cornelissen hoe het werkt. Een komvormige speaker plaatst hij tegen haar hoofd. Een gel voorkomt dat geluidsgolven worden verstrooid. Op een scherm zijn de hersenen van de ‘patiënt’ te zien.
Kanker
Verhagen onderscheidt drie vormen van ultrageluid. De eerste vorm, ”high intensity focused ultrasound” (HIFU), komt neer op het gericht bestralen van een deel van het lichaam met geluid met een hoge intensiteit. De cellen waarop het is gemunt warmen hierbij op tot 55 graden Celsius. Na twee minuten gaan ze kapot en wordt het geluid uitgezet. Zodoende kunnen bijvoorbeeld tumoren in het lichaam worden aangepakt, zoals prostaat-, borst- of botkanker.
Geluidsgolven kunnen foute cellen ook hevig laten schudden, waardoor ze kapot scheuren. „Daar doen we hier in het Radboud onderzoek naar”, vertelt Verhagen. „Van de kapotte stukjes cel kan je immuunsysteem leren de verkeerde cellen te herkennen. Zo kan het helpen de resten van kankercellen op te ruimen.”
Kanker behandelen met ultrageluid vindt volgens de onderzoeker wereldwijd al volop plaats. In Nederland gebeurt dat nog weinig, omdat er nog te weinig bewijs is dat het wat toevoegt aan bestaande therapieën. Verhagen: „Ik denk dat ultrageluid echt van meerwaarde is. Het kan echter jaren duren voordat studies aantonen dat mensen langer leven door de behandeling. We willen ons daarom eerst richten op de vraag of ultrageluid leidt tot minder complicaties.” De onderzoeker heeft hiervoor onlangs subsidie gekregen van het Radboud.
Bijzondere ervaring
Hoge intensiteit ultrageluid werkt volgens Verhagen ook goed tegen een tremor (beven), zoals bij de ziekte van Parkinson. Geluidsgolven maken cellen kapot in hersengebieden die betrokken zijn bij het ontstaan van een tremor. Tijdens de behandeling dragen patiënten een helm, die als een lens het geluid naar één plek dirigeert. „Mensen komen binnen, krijgen een behandeling en kunnen vier uur later weer het ziekenhuis uitlopen zonder tremor. Een direct effect dus. Voor patiënten is dat een heel bijzondere ervaring.”
Voor de behandeling moeten Nederlandse patiënten naar het buitenland, zoals Duitsland en Amerika. Nog wel, want Verhagen verwacht dat patiënten binnen afzienbare tijd voor de behandeling in Nederland terechtkunnen.
Momenteel kijken onderzoekers of ultrageluid ook helpt tegen andere klachten van parkinsonpatiënten, zoals traagheid, stijfheid in de ledematen en loopproblemen.
In 2023 publiceerden Amerikaanse onderzoekers een studie in vakblad The New England Journal of Medicine waarin ze lieten zien dat 70 procent van de parkinsonpatiënten baat heeft bij de behandeling. Toch vindt neurochirurg Saman Vinke van het Radboudumc het nog te vroeg voor te veel optimisme. Volgens hem moet de techniek zijn waarde in het totale pakket van behandelingen nog bewijzen.
Verhagen is het niet met hem eens, maar herkent het sentiment. „De veiligheid van patiënten moet voorop staan, niet het enthousiasme en de hoop. Daarom is onderzoek nodig.”
Beveiligingssysteem
De tweede vorm van ultrageluid maakt gebruik van geluidsgolven met een lage intensiteit, vergelijkbaar met die van een echo bij een zwangere vrouw. Een van de toepassingen is het tijdelijk doorlaatbaar maken van de zogeheten bloed-hersenbarrière. Dit beveiligingssysteem, bestaande uit een laag dicht op elkaar gepakte cellen, voorkomt dat gifstoffen en bacteriën de hersenen binnendringen. De barrière houdt echter ook veel nuttige medicijnen tegen.
„De bloed-hersenbarrière openen we tijdelijk door belletjes lucht in het bloed te injecteren”, licht Verhagen toe. „Door ultrageluid gaan die belletjes trillen. Daardoor duwen ze de barrière een beetje open. Dat is net genoeg voor de medicatie om erdoorheen te glippen. Je kunt dat sturen met een millimeter precisie. Fantastisch.”
Dankzij deze techniek kunnen cytostatica, medicijnen die bij chemotherapie worden gebruikt, precies op de juiste plek bij kankercellen worden afgeleverd. Volgens Verhagen betekent dat minder bijwerkingen en een hogere effectiviteit. Bij het Prinses Máxima Centrum voor kinderoncologie doet dr. Dannis van Vuurden daar onderzoek naar (zie ”Kinderoncoloog enthousiast over ultrageluid”).
Ook voor andere aandoeningen ziet Verhagen mogelijkheden. „We kunnen nadenken over medicatie die voorheen faalde bij bijvoorbeeld de ziekte van Alzheimer. Als die middelen de bloed-hersenbarrière kunnen passeren, zijn ze mogelijk wel effectief. Momenteel wordt daar veel onderzoek naar gedaan.”
Drugsgebruik
Verhagen ziet nog een derde belangrijke toepassing van ultrageluid: hersenmodulatie, oftewel het activeren of remmen van gebieden in het brein.
Het brein is een complex netwerk dat bestaat uit hersencellen met een activerend of juist een remmend effect. Normaal houden die cellen elkaar in een delicaat evenwicht, maar soms is dat verstoord. Met ultrageluid kan die balans volgens Verhagen weer worden hersteld. „Er zijn aanwijzingen dat vooral de remmende cellen goed luisteren naar ultrageluid. Een kort moment van stimulatie is soms voldoende om een langdurig effect te bewerkstelligen.”
Verhagen ziet legio toepassingen voor hersenmodulatie weggelegd. Zoals in de verslavingszorg. „Bij een verslaving zitten hersencircuits ongelooflijk vast. Daar kun je bijna niet uitkomen. Door ultrageluid kunnen die hersengebieden zich meer ontspannen en staan ze open voor het leren van nieuwe dingen.”
Het onderzoek naar deze toepassing staat nog wel in de kinderschoenen. Begin dit jaar publiceerden Amerikaanse hersenwetenschappers een studie in vakblad Biological Psychiatry waarin ze acht drugsverslaafden behandelden met ultrageluid. De onderzoekers richtten de geluidsgolven op de zogeheten nucleus accumbens, een regio in het brein die een rol speelt bij verslavingsgedrag. De behandeling bleek veilig en leidde direct tot een sterke afname van drugsgebruik. Hoewel de uitkomsten volgens de wetenschappers veelbelovend zijn, is meer onderzoek nodig.
Pijn
Ook voor de behandeling van posttraumatische stressstoornis (PTSS) en chronische pijn ziet Verhagen kansen. „Met ultrageluid helpen we de hersenen te resetten. Bij PTSS leren we de hersenen weer te luisteren naar de omgeving, in plaats van bij elke trigger direct in een stressreactie te schieten. En bij chronische pijn remmen we hersencellen die een pijnsignaal doorgeven als er geen fysieke oorzaak meer is.”
Een studie van de universiteit van Utah liet afgelopen jaar zien dat chronische pijnklachten met 60 procent kunnen afnemen direct na een behandeling met ultrageluid. In de dagen erna keerde de pijn bij sommigen wel weer terug. Na een week was de pijn bij driekwart van de patiënten een derde minder dan voor de behandeling. De auteurs tekenen aan dat het aantal patiënten beperkt was en dat onbekend is hoelang het effect aanhoudt. Ook hiervoor geldt dus dat vervolgonderzoek nodig is.
Verhagen krijgen geregeld vragen van patiënten die geholpen willen worden. Vaak moet hij hen teleurstellen. „Ik ben geen arts, maar onderzoeker. Soms kunnen mensen meedoen aan onderzoek. Veel studies zijn echter kleinschalig en zitten snel vol. We moeten ons realiseren dat we nog aan het begin staan van de mogelijkheden van deze techniek. Dus laten we alsjeblieft zorgen dat de behandeling veilig en effectief is. De therapie moeten we ook aanpassen aan de verschillende patiënten. Iedereen is uniek.”
Het wereldwijde onderzoek naar ultrageluid gaat razendsnel, ziet de onderzoeker. „Elk jaar komt er meer uit dan er beloofd is. Over tien jaar is ultrageluid net zo algemeen als MRI en kent iedereen deze techniek.”
Verhagen laat nog even de werkplaats zien. Een grote, watergekoelde machine is metaal aan het frezen. De Nijmeegse techneuten zijn handig. Ze bouwen en onderhouden de ultrageluidsystemen zelf.
