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 Neue Hoffnung für Leberkrebspatienten
24.03.2017 | Universitätsklinikum Regensburg (UKR)

nachricht Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten
23.03.2017 | Deutsche Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin (DEGUM)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise