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 Bei Notfällen wie Herzinfarkt und Schlaganfall immer den Notruf 112 wählen: Jede Minute zählt!
22.06.2017 | Deutsche Herzstiftung e.V./Deutsche Stiftung für Herzforschung

nachricht Tropenviren bald auch in Europa? Bayreuther Forscher untersuchen Folgen des Klimawandels
21.06.2017 | Universität Bayreuth

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften