Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Kamerasystem soll Bestrahlung noch genauer und wirksamer machen

23.09.2011
Um die Vorteile der Bestrahlung mit Ionen oder Protonen, den so genannten Partikelstrahlen, in vollem Umfang therapeutisch zu nutzen, muss die während einer Teilchentherapie deponierte Dosis hinsichtlich ihrer lokalen Verteilung und Position überwacht werden.

Die OncoRay-Nachwuchsforschungsgruppe „In-vivo Dosimetrie für neue Strahlenarten“ um ihren Leiter Dr. Uwe Dersch arbeitet deshalb am Prototyp eines Kamerasystems für den klinischen Einsatz, mit dem sich die Dosisdeposition während der Tumorbehandlung mit Protonen- und/oder Ionenstrahlen über den Nachweis prompter Gammastrahlung – diese entsteht bei der Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit der bestrahlten Materie – überwachen lässt.

Dabei kooperieren die Wissenschaftler im interdisziplinären Zusammenspiel mit den internen Gruppen des „Nationalen Zentrums für Strahlenforschung in der Onkologie“ - OncoRay - und seinen Träger-Institutionen Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden, Medizinische Fakultät der TU Dresden und Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf sowie der Industrie. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF unterstützt das Vorhaben in den kommenden fünf Jahren zunächst mit 4,5 Millionen Euro.

Die Verwendung von Protonen und leichten Ionen bietet im Vergleich zu Photonen wesentliche Vorteile in der Tumorbehandlung: Das Dosismaximum (Bragg Maximum) liegt tief im Gewebe und die Dosis kann durch Steuerung von Teilchenenergie und Strahlposition in Tiefe und lateraler Position genau im zu behandelnden Gewebe platziert werden. Zudem besteht eine höhere biologische Wirksamkeit von leichten Ionen. Daraus resultiert ein größerer therapeutischer Nutzen, da gesundes Gewebe besser vor Strahlenschäden bewahrt wird und Tumorzellen effizienter zerstört werden.

Im Gegensatz zu Photonenstrahlen ist die Dosisverteilung von Partikelstrahlen jedoch außerordentlich empfindlich gegenüber geringfügigen Ungenauigkeiten im strahlentherapeutischen Behandlungsprozess, die ihre Ursache zum Beispiel in der CT Kalibrierung, der Patientenpositionierung oder der Veränderung der Patienten- beziehungsweise Tumor– Anatomie haben.

Um die Vorteile der Partikelstrahlen in vollem Umfang therapeutisch zu nutzen, muss die während einer Teilchentherapie deponierte Dosis hinsichtlich ihrer lokalen Verteilung und Position überwacht werden. Hier soll das neue Kamerasystem zum Einsatz kommen. „Es soll so effizient werden, dass innerhalb der Zeit, die für die Applikation einer Minimal-Dosis der Bestrahlung benötigt wird, bereits Ergebnisse vorliegen“, erläutert der aus einem Industrieunternehmen der Halbleiterbranche zu OncoRay gewechselte Gruppenleiter Dr. Uwe Dersch. Den Hochenergie-Physiker mit Spezialisierung auf Detektoren reizte an dem Hochtechnologie-Forschungsprojekt die Möglichkeit, eigene Innovationen umsetzen zu können.

Mit seinen Kollegen entwickelt Dr. Dersch nun ein skalierbares, modulares Detektorsystem, das auf dem tragenden Prinzip einer Compton Kamera beruht. Mit einer Compton Kamera können Energie und Einfallsrichtung prompter Gamma-Quanten gemessen werden. Somit wird unter Verwendung von Halbleiterdetektoren ein kompaktes Kamerasystem für die In-vivo Dosimetrie, also das Überwachen der Dosis direkt vor Ort im Gewebe des Patienten, entwickelt. Dabei stellen sich zahlreiche Herausforderungen an die Entwicklung geeigneter Detektoren und erforderlicher elektronischer Systeme zur Signalerfassung, -filterung, -übertragung und -verarbeitung. Diese sind in den kommenden Jahren Gegenstand der Forschungsarbeit der Dresdner Wissenschaftler.

Zunächst muss der effiziente Nachweis prompter Gammastrahlung in einem speziellen niedrigen Energiebereich (1 MeV – 15 MeV) gelingen. Anschließend geht es um die 3-dimensionale Rekonstruktion der Quellen- bzw. Dosisverteilung, deren Ergebnisse in Echtzeit an den Bestrahlungsplan (pro Fraktion) zurückgemeldet werden sollen. Besonders wichtig für eine spätere breite Anwendung der Neuentwicklung ist die Kompatibilität des Systems mit klinischen Anforderungen.

Das Forschungsprojekt fügt sich auch in die Gesamtkonzeption des im Bau befindlichen neuen Protonentherapiezentrums ein – die Dresdner Forscher und Ärzte bauen auf eine Kombination aus Wissenschaft und Patientenbetrieb bei der Nutzung der gemeinsam von Universitätsklinikum, Medizinischer Fakultät und dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf getragenen Anlage. Darin wird ein Behandlungsraum für die Patientenversorgung eingerichtet, daneben wird in Dresden der gleiche Strahl in einem zweiten Raum als Referenzstrahl zur Entwicklung von neuer, kostengünstigerer Laser-basierter Partikeltherapie und weiterer innovativer Bestrahlungstechnologien verwendet. Die Dresdner Forschung ist in diesem Bereich mehrfach von internationalen Experten herausragend begutachtet worden.

Kontakt:
Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus an der TU Dresden
Nationales Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie - OncoRay
Dr. Uwe Dersch
Tel. (0351) 458 7414
E-Mail: Uwe.Dersch@OncoRay.de

Holger Ostermeyer | idw
Weitere Informationen:
http://www.oncoray.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht UKR setzt auf roboterassistierte Wirbelsäulenchirurgie
02.12.2016 | Universitätsklinikum Regensburg (UKR)

nachricht Neu entwickeltes Plasmaskalpell ermöglicht schonende Operationen
22.11.2016 | FH Aachen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie