Prompte Gammastrahlung vermisst Krebstherapie
Neues Kamerasystem soll Bestrahlung genauer und wirksamer machen.
Die Bestrahlung mit Ionen oder Protonen bei Krebspatienten bietet gegenüber einer Therapie mit Photonen Vorteile. Um diese in vollem Umfang zu nutzen, muss die während einer Teilchentherapie deponierte Dosis hinsichtlich ihrer lokalen Verteilung und Position überwacht werden. Am OncoRay – National Center for Radiation Research in Oncology – der TU Dresden arbeitet die Nachwuchsforschungsgruppe „In-vivo Dosimetrie für neue Strahlenarten“ deshalb am Prototyp eines Kamerasystems für den klinischen Einsatz. Mit ihm soll sich die Dosisdeposition während der Tumorbehandlung mit Protonen- oder Ionenstrahlen über den Nachweis prompter Gammastrahlung überwachen lassen. Die Gamma-Strahlung entsteht bei der Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit der bestrahlten Materie.
Abb.: Hochpräzisionsstrahlentherapie am Linearbeschleuniger mit moderner Innenraum-Computertomographie. (Bild: Oncoray, HZDR)
Anders als bei der Therapie mit Photonen liegt das Dosismaximum (Bragg-Maximum) bei der Teilchenbestrahlung 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 Positionierung des Patienten 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.
Die Dresdner Forscher entwickeln nun ein skalierbares, modulares Detektorsystem, das auf dem Prinzip einer Compton-Kamera beruht. Mit einer solchen Kamera können Energie und Einfallsrichtung von prompten 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 elektronischer Systeme zur Signalerfassung, -filterung, -übertragung und -verarbeitung. Diese sind in den kommenden Jahren Gegenstand der Forschungsarbeit der Dresdner Wissenschaftler.
ZIK Oncoray / HZDR / PH
