Forschungsförderung durch die DFG in der Medizinphysik

Das Forschungsprojekt von PD Dr. Bäumer nutzt die aus der Nuklearmedizin bekannte Positronen-Emissions-Tomographie, um die bildgeführte Bestrahlungsplanung in der Protonentherapie zu verbessern.

3D-Bildgebung für die Bestrahlungsplanung

Die Präzisionsstrahlentherapie, vor allem die Protonentherapie, benötigt hochqualitative, dreidimensionale Bilddatensätze, um die ionisierende Strahlung möglichst genau auf das Tumorvolumen zu lenken. Die Standardmethode in der Simulation der Bestrahlung ist die Röntgen-Computertomographie (CT). Allerdings ist die Umrechnung von CT-Bildern auf den Bremsprozess der Protonen im menschlichen Gewebe mit Unsicherheiten verbunden, die als zusätzliche Sicherheitsmargen in dem Planungsprozess berücksichtigt werden. Die neueste Generation von Positronen-Emissions-Tomographie (PET) Geräten, d.h. einem anderen Typ von medizinischem Scanner zur 3D Bildgebung, kann zusätzliche Informationen liefern und so die Genauigkeit der Simulation verbessern. Üblicherweise stellen PET-Bilder die Verteilung eines radioaktiven Markers dar. Durch Ausnutzung von Flugzeitdaten im Detektorring des PET-Scanners und neuen Bildrekonstruktionsmethoden können auch anatomische Schwächungsbilder – ähnlich wie bei einem CT – erzeugt werden. Diese Bilddaten können direkt für die Protonentherapie eingesetzt werden. Dies konnten die Medizinphysiker des WPEs bereits in einer Vorstudie erfolgreich demonstrieren.

Das Forschungsprojekt wird die radiologischen Eigenschaften dieser neuartigen Bilddatensätze untersuchen. Auch konkrete strahlentherapeutische Anwendungen werden ins Visier genommen: die neue Methode liefert wichtige zusätzliche Informationen bei Scans mit großen Metallimplantaten, die üblicherweise mit starken Artefakten behaftet sind. Außerdem wird der Einsatz der neuen Bildgebungsmethode in der adaptiven Protonentherapie untersucht, z.B. bei Gewichtsverlust während der Bestrahlungsserie.

Interdisziplinäre Forschung

Die Experimente werden in enger Kooperation mit der Klinik für Nuklearmedizin der Universitätsmedizin Essen durchgeführt. Der moderne PET-Scanner Siemens Biograph Vision wird von der Nuklearmedizin im Gebäude des WPE betrieben. Auf diese Weise kann er in den Versuchen optimal mit der Protontherapieanlage kombiniert werden. Das Projekt wird für drei Jahre öffentlich durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Hauptsächlich wird damit eine Doktorandenstelle in der Medizinphysik unterstützt. Gleichzeitig kann das WPE einmal mehr die Zusammenarbeit mit verschiedenen Instituten zur interdisziplinären Forschung stärken und stellt damit auch ein attraktives Arbeits- und Forschungsumfeld für wissenschaftlichen Nachwuchs im Bereich medizinischer Physik dar.