Dosimetrie in Magnetfeldern für MR-geführte Ionentherapie

• Antragsteller: Dr. Kilian-Simon Baumann; Dr. Hui Khee Looe; Professor Dr. Armin Lühr
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545018522

Die Ionentherapie ermöglicht eine verbesserte Dosisverteilung und biologische Wirksamkeit im Vergleich zur traditionellen Linac basierten Strahlentherapie. Leider wird das Potential durch den Mangel an fortschrittlicher Bildgebung während der Behandlung oftmals reduziert. Die Integration von Magnetresonanz (MR) Bildgebung mit Ionentherapie, könnte diesbezüglich einen Paradigmenwechsel einläuten. Diese erlaubt es in Echtzeit Anatomieänderungen sowohl inter- als auch intrafaktionsweise mit hohem Weichteilkontrast zu erkennen. Eine klinische Anwendung bedingt aber notwendigerweise eine präzise Dosimetrie in Magnetfeldern. Eine der größten Herausforderungen hierbei ist die Interaktion zwischen den Primär-, sowie den Sekundärteilchen, mit dem Magnetfeld. Diese Wechselwirkung kann die Dosisverteilung, die Strahlqualität, die LET-Verteilung und letztendlich auch die biologische Wirksamkeit beträchtlich beeinflussen. Zusätzlich kann die Veränderung der Teilchenfluenz zu Störungen im Ansprechvermögen des Detektors - z.B. durch eine Änderung der Detektororientierung oder der Strahlqualität - führen. Das Forschungsprojekt DosiMagic zielt darauf ab, das grundlegende Problem der Dosimetrie in Magnetfeldern zu lösen, um die klinische Anwendung von MR gestützte Ionentherapie zu ermöglichen. Im Rahmen des Projektes wird das Konzept der Dosimetrie in der Ionentherapie erweitert, um auch Effekte des Magnetfeldes zu berücksichtigen, sowie um in weiterer Folge neue Richtlinien für Protonen- und Ionendosimetrie im Magnetfeld zu entwickeln. Drei Meilensteine wurden definiert: 1. Die Untersuchung genereller Effekte des Magnetfeldes auf die Strahlqualität in Ionenstrahlen; 2. Die Etablierung von Korrekturfaktoren für Referenz- sowie Relativdosimetrie in Magnetfeldern; 3. Die Entwicklung von Referenzstandards für Ionentherapie in Magnetfeldern. Diese bilden die Grundlage für die Arbeitspakete konzentrieren sich auch das grundlegende theoretische Verständnis über die Effekte von Magnetfeldern auf die Strahlqualität, sowie die experimentellen Messungen und Monte Carlo basierte Untersuchungen des Detektoransprechvermögens für Referenz- und Relativmessungen. Dieses Forschungsprojekt wird als Kooperation zwischen fünf Institutionen aus Deutschland und Österreich durchgeführt. Die teilnehmenden Forschungsgruppen bieten eine einzigartige Kombination von Fähigkeiten in den Bereichen Experimentaldesign und Messungen, Monte Carlo Modellierung und Simulation, klinischem Knowhow, sowie der Entwicklung von Dosimetrierichtlinien. Jedes Arbeitspaket wurde sorgfältig geplant, um die Fähigkeiten und Erfahrungen der Projektteilnehmer optimal zu nutzen. Die Ergebnisse des Projektes, die Etablierung von klinischen Richtlinien und Protokollen sowie der Bereitstellung von Korrekturfaktoren, werden erheblich zur Entwicklung der MR-gestützten Ionentherapie beitragen und dazu beitragen die Dosisapplikation zu verbessern, Nebenwirkungen zu senken sowie den Behandlungserfolg zu steigern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Kooperationspartner: Privatdozent Dr.-Ing. Hermann Fuchs; Hugo Palmans, Ph.D.