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Hochschule Düsseldorf
University of Applied Sciences
Fachbereiche Architektur & Design
Peter Behrens School of Arts

​​​​​​„3D Visualisierung zum verbesserten Verständnis der Wirkung moderner Krebstherapien“


Information und Verständnis der Patienten bleiben angesichts der Komplexität der aktuellen Krebstherapien unverstanden. In diesem Projekt wurde in Zusammenarbeit mit dem ärztlichen Direktor der Medizinischen Kilinik V der Universität Heidelberg, Prof. Dr. C. Müller-Tidow ein neuer  Ansatz der Patienteninformation durch 3D Visualisierung entwickelt um deren Wirksamkeit zu erforschen. Dies ist ein wichtiges Forschungsthema, das sowohl für Wissenschafts- Kommunikation, als auch für die Behandlung von Menschen mit Krebserkrankungen von großer Bedeutung ist.
 
Die Visualisierungsergebnisse wurden als Teil der Studie: „A double- blind, placebo controlled, randomized, multicenter, Phase II study to assess the efficacy of BL-8040 Addition to consolidation Therapy in AML patients “ durchgeführt, welche durch Prof. Dr. med. Carsten Müll​er-Tidow​ medizinisch geleitet wird. Es handelt sich um das Wirkprinzip einer klinischen Studie, die ein nicht zugelassenes Medikament in einer klinischen Studie prüft.  Die Visualisierung wurde durch Prof. Dipl.-Ing. A.M. Pasing wissenschaftlich und künstlerisch geleitet.

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Eine Kooperation der Peter Behrens School of Arts, Labor für Form & Struktur, der Hochschule Düsseldorf mit der Medizinischen Klinik V. Hämatologie,
Onkologie und Rheumatologie des Universitätsklinikums Heidelberg.
 
Prof. Dipl.-Ing. Anton Markus Pasing         (wissenschaftliche Leitung_Visuals)
Prof. Dr. med. Carsten Müller-Tidow​          (wissenschaftliche Leitung_Medizin)
 
Wissenschaftliche Mitarbeit 3D Animation: Pascal Polotzek, BA
Technischer Support, Hard-u. Software: Pascal Polotzek BA & Dipl.-Ing. Bernd Hofemann
Sprecher: Michael Harck
Tonstudio: Voice in Time, Hamburg



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​​​Ziele

 

  1. Verbessertes Verständnis der Wirkungsweise von BL-8040, einem bisher nicht zugelassenen Medikament, in der Konsolidierungtherapie der BLAST-Studie.

  2. Verbesserung des allg.Verständnisses moderner Krebstherapien in Bezug auf die Akzeptanz und die Bereitschaft zur regelmäßigen Einnahme (Verstetigung) von Krebsmedikamenten.

  3. Mögliche Einwirkung auf die Selbstheilungsprozesse durch die suggestive Wirkung (psychosomatisch) anschaulicher Visualisierungen in Bezug auf die biochemischen Prozesse durch die Medikamentierung. Placebo Effekte werden nicht untersucht.

 

Anmerkungen

 
Der Wirkmechanismus von BL-8040 wurde in der Patienteninformation bisher nur im Text erklärt In dem Pilotprojekt wird ergänzend zur Text-basierten Aufklärung eine Visualisierung erstellt, die als Animation über Vimeo und andere Kanäle für Patienten zugänglich ist. Nach Aufklärung und Entscheidung für/gegen die Studie werden die Patienten gefragt, ob die zusätzliche Visualisierung für die Entscheidung hilfreich war. So soll eine wissenschaftliche Auswertung des Projektes erfolgen.
 
Wirkt BL 8040 besser gegen die akute myeloische Leukämie als herkömmliche Chemotherapie alleine? Um das herauszufinden wird in Deutschland gerade eine klinische Studie durchgeführt: die BLAST-Studie. Mit Patienten, die sich in kompletter Remission befinden, also aktuell keine Symptome zeigen.

 

Medizinischer Prozess (Erläuterung Animationsinhalte)

 
Der Hintergrund: Selbst, wenn eine Chemotherapie erfolgreich ist, überleben einige leukämische Stammzellen die Behandlung. Meist nisten sie sich in der Knochenmarknische ein. Dort können ihnen weitere Chemotherapien nichts genug anhaben. Mit der Folge, dass sich bei einem Teil der Patienten ein Rezidiv, also ein Wiederauftreten der Leukämie, nicht verhindern lässt.
 
Das Neue an BL 8040: Es blockiert einen spezifischen Rezeptor, CXCR4, ein Oberflächenmolekül auf den Leukämiezellen. Dadurch verlieren die Leukämiezellen die Anhaftung an die Nische im Knochenmark bzw. die Haftung innerhalb der Knochenmarknische
BL-8040 löst nicht nur Leukämiezellen aus dem Knochenmark heraus und macht sie dadurch angreifbar durch Chemotherapeutika – es ist wirkt auch direkt unmittelbar toxisch für Leukämiezellen.
 
1Bei der Behandlung wird BL-8040 – oder ein Placebo – direkt unter die Haut gespritzt und verteilt sich über die Blutgefäße im gesamten Körper. Bei den bisher behandelten Patienten, gab es nur wenige Nebenwirkungen.Zum einen hatten sie meist leichte Schmerzen und Rötungen an der Einstichstelle – diese Beschwerden lassen sich allerdings mildern, wenn das Medikament sehr langsam injiziert wird. Zum anderen kann es zu einer Erhöhung der weißen Blutkörperchen kommen – aber nur für kurze Zeit und ohne bedeutende Folgen.
 
Nach der Injektion gelangt BL-8040 über das Gefäßsystem ins Knochenmark. Dort bindet es sich an die Rezeptoren der Leukämiezellen, die sich in der Knochenmarknische eingenistet haben, und schleust sie innerhalb weniger Stunden in die Blutbahn.
 
Im Blut treffen die mit BL 8040 beladenen Leukämiezellen auf die Standard-Chemotherapie „Cytarabin“  Diese wird drei Stunden nach der Injektion von BL 8040 intravenös gegeben. Die Chemotherapie kann nun besser und vollständiger wirken, die Leukämiezellen sterben ab.
 
Cytarabin verursacht zwar Nebenwirkungen. Diese sind in der Konsolidierungstherapie aber schwächer als bei der erstmaligen Gabe zu Beginn der Behandlung. Gleichzeitig steigt die Chance, alle noch vorhandenen Tumorzellen zu vernichten und so die Patienten vollständig zu heilen. 
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​Filmischer Prozess

 

a.)​Sichtung aller am Prozess beteiligten Zellen, Zellstrukturen, Flüssigkeiten und ​​​Organe anhand mikroskopischer Aufnahmen und anderer Bildgebender Daten und Erkenntnisse sowie molekularer und biologischer Strukturen.​

Im Vordergrund der Betrachtung steht der Wirkstoff BL-8040, die T-Zelle sowie der Tumor.

Ferner wird die Verortung der Prozesse im Körper definiert.
​b.)​Prozessanalyse der Wirkweise des Medikamentes (Informationsübergabe an Zellen, Umprogrammierung des genetischen Codes, Peptid Aufbau, etc.)
​c.)​Anhand aller wissenschaftlichen Daten und Bildgebenden Informationen wird werden zunächst formgebende Körperteile wie Blutbahnen, Rückenmark, etc. als Grundbasis in einem 3-D Modelling Programm (C4D) konstruiert und in ein Gesamtanatomie Modell übertragen.
​d.)​Danach folgt die Modellierung der Tumorzellen, der Wirkbestandteile des Medikamentes sowie der T-Zellen und Erytrozyten. Hierbei ist u.a. das Maßstabsverhältnis der Objekte untereinander sowie ihr Bewegungsprofil und Rotationsverhalten von Bedeutung.
​e.)​Die 3-D Modelle werden in einem weiteren Schritt mit zu entwickelnden Shadern (Mehrfachschichtoberflächen)Displacement Maps und Texturen erweitert um eine möglichst genaue Spiegelung des der tatsächlichen Zellen und Strukturen zu erreichen.
​f.)​In einem ergänzenden Schritt werden andere Blutpartikel wie z.B. Fibrinogen, Albumine, Hormone, Abfallprodukte der Stoffwechseltätigkeit,etc.) als Partikelsystem generiert bzw. simuliert.
​g.)​Hiernach folgt die Animation -der Tumorzellen -der T-Zellen -der Erytrozyten -der Blutbahnen und anderer Envirenments -der Antikörper und das Simualationsdesign der biochemischen Informationsübertragung von Medikament zur Tumorzelle.
(PD-1 Blockade)
​h.)​Feinabstimmung der Gesamtheit der ästhetischen Wirkung durch Probe-Renderings und ergebnisorientierter Anpassung der einzelnen Stoffe, Strukturen und Objekte.
​i.)​Überführung der Einzelanimationen in ein Filmschnittprogramm gemäß des Storyboards.
j.)​​Der fertig geschnittene Film wird nun in „Aftereffects“ mit Texten, Zeichen und Symbolen ergänzt. Ferner wird die Darstellungsqualität hin zu einem individuellen ästhetischen Ausdruck überführt.
​k.)​Dieses Ergebnis wird nun vertont. Im ersten Schritt geschieht die dezente auf die Szenenfolge abgestimmte musikalische und tonliche Untermahlung.
Danach wird in einem professionellen Tonstudio ein ausgewählter Sprecher die Erläuterungen hinzufügen.
​l.)​Nach der Schl​usskontrolle wird die fertige Animation online gestellt.

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