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 im Kampf gegen Prostatakrebs entdeckt
24.05.2018 | Universität Bern

nachricht Die neue Achillesferse von Blutkrebs
22.05.2018 | Ludwig Boltzmann Gesellschaft

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: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics