Kohlenstoff-Ionen gegen Krebs

Präzisere Dosierung in der Ionenstrahl-Therapie

Physiker der PTB führen gemeinsam mit Heidelberger Kollegen genaue Strahlungsmessungen durch und schaffen so die Basis für eine exaktere Dosierung in der Krebstherapie.

Im Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum HIT wird durch eine spezielle Bestrahlungsmethode eine weltweit niemals zuvor erreichte Präzision in der dreidimensionalen Bestrahlung von Tumoren erreicht. Neben der genauen Platzierung der Strahlenbündel ist auch die exakte Dosierung von großer Bedeutung. (Bild: Universitätsklinikum Heidelberg)

Forschern ist ein wichtiger Schritt gelungen, um die Genauigkeit bei der Tumorbestrahlung durch Kohlenstoff-Ionen weiter zu erhöhen. Mithilfe genauer Untersuchungen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) konnten sie die Messung der Energiedosis deutlich – nämlich um das Dreifache – verbessern. An der Forschungskooperation waren das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) und das Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT) beteiligt. Die Ergebnisse wurden jüngst in der Zeitschrift Physics in Medicine and Biology veröffentlicht.

Die Bestrahlung mit Kohlenstoff-Ionen kann gegenüber herkömmlichen Bestrahlungsarten eine zusätzliche Heilungschance bieten, da es mit ihr möglich ist, die Strahlendosis sehr genau zu positionieren und umliegendes Gewebe bestmöglich zu schonen. Das ist besonders bei tiefliegenden Tumoren interessant und bei solchen, die von besonders strahlungsempfindlichem Gewebe umgeben sind. Jedoch hatte die Dosimetrie solcher Ionenstrahlen bisher noch nicht die gleiche Präzision erreicht wie die Dosimetrie von konventionellen, hochenergetischen Photonenstrahlen.

In der klinischen Dosimetrie werden herkömmlicherweise kalibrierte Detektoren, sogenannte Ionisationskammern verwendet, um die Energiedosis der eingesetzten Strahlung zu messen. Doch Ionisationskammern sprechen auf unterschiedliche Strahlungsarten auch unterschiedlich an. Zur Korrektur muss je nach Strahlungsart (Q) ein Korrektionsfaktor k berücksichtigt werden. Dieser sogenannte kQ-Faktor beim Einsatz von Kohlenstoff-Ionen hatte bisher eine Messunsicherheit von etwa 3 % und war damit rund dreimal größer als derjenige von hochenergetischer Röntgenstrahlung. Ziel der Forscher war, diese Differenz zu beseitigen, und die Messunsicherheit der Ionisationskammern beim Einsatz von Kohlenstoff-Ionen auf 1 % zu verringern.

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„Bisher werden im klinischen Alltag berechnete Korrektionsfaktoren verwendet, da es keine verlässlichen experimentellen Daten gibt. Wir konnten nun erstmals zeigen, dass dieser Faktor mit einer viel geringeren Unsicherheit tatsächlich gemessen werden kann“, erläutert die Autorin der wissenschaftlichen Veröffentlichung, Julia-Maria Osinga-Blättermann. Dies gelang mithilfe eines transportablen Wasserkalorimeters, mit dem Wissenschaftler der PTB die Wasserenergiedosis exakt gemessen haben und so den kQ-Faktor für verschiedene Ionisationskammern experimentell ermitteln konnten.

Wissenschaftliche Originalveröffentlichung:
J.-M. Osinga-Blättermann, S. Brons, S. Greilich, O. Jäkel and A. Krauss: „Direct determination of k Q for Farmer-type ionization chambers in a clinical scanned carbon ion beam using water calorimetry”, Physics in Medicine and Biology, Volume 62, Number 6.

PTB-Ansprechpartner:
Dr. Achim Krauss
Leiter der PTB-Arbeitsgruppe 6.23 Einheit der Wasser-Energiedosis
E-Mail: achim.krauss@ptb.de

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