Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie stark bremst das Gewebe den therapeutischen Schwerionenstrahl?

24.06.2014

PTB entwickelt Methode zur genaueren Dosierung der Schwerionen-Bestrahlung bei Krebs.

Die Bestrahlung mit schweren Ionen eignet sich vor allem für Krebspatienten mit schwer zugänglichen Tumoren, beispielsweise im Gehirn. Diese Teilchen schädigen kaum das durchdrungene Gewebe, sondern können so eingesetzt werden, dass sie ihre maximale Energie erst direkt im Ziel, dem Tumor, abgeben.

Bei der Erforschung dieser relativ jungen Therapiemethode geht es immer wieder um die exakte Dosierung: Wie müssen die Strahlungsparameter eingestellt werden, um die Krebszellen punktgenau zu zerstören, aber möglichst wenig umliegendes Gewebe zu schädigen? Die Antwort hängt entscheidend davon ab, wie stark die Ionen auf ihrem Weg zum Tumor vom Körpergewebe abgebremst werden.

Wissenschaftler der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) haben ein weltweit bisher einmaliges Experiment zur genaueren Bestimmung des Bremsvermögens des Gewebes für Kohlenstoffionen im therapeutisch relevanten Bereich aufgebaut.

Auch wenn die bisherigen Messdaten noch genauer werden müssen, so wird doch bereits jetzt deutlich: Die Methode funktioniert und kann in Zukunft dazu beitragen, die Dosierung bei der Krebstherapie mit Kohlenstoffionen zu verbessern. Die ersten Ergebnisse wurden jüngst in der Zeitschrift Physics in Medicine and Biology veröffentlicht.

Menschliches Gewebe besteht hauptsächlich aus Wasser, daher lässt sich in flüssigem Wasser gut simulieren, in welcher Form beschleunigte Ionen auf ihrem Weg abgebremst werden und an welchem Zielpunkt sie ihre maximale Energiemenge abgeben. Zumindest theoretisch. Denn bisher existierten experimentelle Daten nur für Wasserdampf. Doch Wissenschaftler vermuten: Wenn man den Aggregatzustand vernachlässigt, werden die ermittelten Daten für die Festlegung der Strahlendosis zu ungenau.

PTB-Wissenschaftlern ist es im Rahmen der Doktorarbeit von J. M. Rahm nun erstmals gelungen, das Bremsvermögen von flüssigem Wasser für Kohlenstoffionen mit kinetischen Energien im Bereich der maximalen Energieabgabe experimentell zu ermitteln. Die ersten Ergebnisse weisen tatsächlich darauf hin, dass Kohlenstoffionen in flüssigem Wasser, pro Molekül bezogen, weniger stark abgebremst werden als in Wasserdampf.

Sobald weitere und noch genauere Daten vorliegen, werden die Erkenntnisse in die Kalibrierung von Ionisationskammern einfließen, die zur Bestimmung der Dosis in der Therapieplanung eingesetzt werden. Zurzeit ist das Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT) die einzige Einrichtung in Europa, die Patienten mit Schwerionen bestrahlt.

Das von den Forschern angewendete Verfahren basiert auf einer Methode, die aus der Kernphysik stammt: der Inverted-Doppler-Shift-Attenuation-Methode. Während sich die durch eine Kernreaktion angeregten Kohlenstoffionen durch das Wasservolumen bewegen, werden sie abgebremst und fallen in ihren Grundzustand zurück. Die Energieverteilung der dabei emittierten Gamma-Quanten wird mithilfe eines hochreinen Germanium-Detektors aufgenommen.

Der Doppler-Effekt, der zur Verschiebung der Gamma-Energie führt, und das exponentielle Zerfallsgesetz ermöglichen die zeitliche Verfolgung der Geschwindigkeit der Kohlenstoffionen und damit Rückschlüsse auf den Abbremsprozess. if

Wissenschaftliche Veröffentlichung:
J. M. Rahm, W. Y. Baek, H. Rabus and H. Hofsäss: Stopping power of liquid water for carbon ions in the energy range between 1 MeV and 6 MeV. Phys. Med. Biol. 59 3683 (2014)

Ansprechpartner:
Dr. Woon Yong Baek, PTB-Fachbereich 6.6 Grundlagen der Dosimetrie, Telefon: (0531) 592 6610,
Email: woonyong.baek@ptb.de

Weitere Informationen:

http://www.ptb.de/de/aktuelles/archiv/presseinfos/pi2014/pitext/pi140624.html

Imke Frischmuth | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Neuer Ansatz gegen Gastritis
10.08.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

nachricht Wenn Schimmelpilze das Auge zerstören
10.08.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern

17.08.2017 | Physik Astronomie

Fake News finden und bekämpfen

17.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Effizienz steigern, Kosten senken!

17.08.2017 | Messenachrichten