Klinische Strahlentherapie

  Behandlungsplatz mir medizinischem Beschleuniger Urheberrecht: Karim Laihem

In Kooperation mit der Klinik für Radioonkologie und Strahlentherapie der Uniklinik RWTH Aachen werden klinisch angewandte Forschungsthemen behandelt. Untersucht werden zum Beispiel der Einfluss von Tumorbewegungen auf die Dosisverteilung und Methoden zur Analyse der Kompensation dieser Bewegung. Zusätzlich vergleichen wir verschiedene Algorithmen zur Berechnung der Dosisverteilung und beschäftigen uns mit diversen Möglichkeiten zur Bestrahlungsplanoptimierung.

  Computertomographiebild eines Kopfs mit berechneter Dosisverteilung Urheberrecht: Gisela Hürtgen Dosisverteilung eines Behandlungsplans im Bereich der Nasennebenhöhlen

Bei der modernen Strahlentherapie wird für jeden Patienten ein individueller Behandlungsplan erstellt, der eine bestmögliche Dosisapplikation im Tumor bei gleichzeitiger Schonung des umliegenden gesunden Gewebes gewährleisten soll. Für die Bestrahlungsplanung gibt es verschiedene kommerzielle Programme, die zur Planoptimierung und Dosisberechnung genutzt werden können. Wir arbeiten mit zwei verschiedenen Systemen: dem analytisch rechnenden Behandlungsplanungsprogramm Pinnacle der Firma Philips und dem auf Monte-Carlo-Methoden basierenden Behandlungsplanungsprogramm Monaco der Firma Elekta. In der Abbildung ist ein Beispiel für einen Behandlungsplan eines Tumors im Bereich der Nasennebenhöhlen dargestellt.

 
  Dreidimensional bewegliches Phantom Urheberrecht: Institut für Regelungstechnik Bewegliches Phantom zur Simulation von Atembewegungen

Die kommerziell angebotenen Behandlungsplanungssysteme arbeiten mit verschiedenen Näherungen, damit eine Bestrahlungsplanung in einer angemessenen Zeit durchgeführt werden kann. Diese Näherungen führen jedoch auch zu Ungenauigeiten in der Dosisvorhersage. Zur präzisen Dosisberechnung wird eine Geant4 Simulation entwickelt, die sowohl Modellierungen klinischer Linearbeschleuniger enthält als auch die Möglichkeit bietet Patientengeometrien über eine DICOM Schnittstelle einzulesen oder bewegte Targets (zum Beispiel Lungentumoren) zu simulieren.

Die Bewegung von verschiedenen Tumoren während der Bestrahlung stellt ein großes Problem bei einer hoch präzisen Behandlung. Wir beschäftigen uns daher mit der Untersuchung der ateminduzierten Bewegung von Lungentumoren. Hierbei werden verschiedene Bildgebungsmodalitäten genutzt um die Bewegung genauer klassifizieren zu können und Kompensationsmöglichkeiten zu entwickeln.