Nichtklinische Forschung

Die Behandlung von sich bewegenden Zielvolumina mit gescannten Teilchenstrahlen ist seit langem ein wichtiges Forschungsgebiet in der Ionentherapie. Für die intrafraktionelle adaptive Strahlentherapie, d.h. bei Veränderungen während einer Bestrahlungsfraktion, liegt der Schwerpunkt der Untersuchungen im Bereich der medizinischen Bildverarbeitung, der vierdimensionalen Dosimetrie und bei speziellen Methoden in der Bestrahlungsplanung.

Auch die interfraktionelle adaptive Strahlentherapie beschäftigt sich mit Positionsänderungen der Zielvolumina, wobei das Zeit Intervall der Bewegung größer ist, d.h. Veränderungen zwischen den einzelnen Bestrahlungstagen (Fraktionen). Behandlungsadaptionen basieren auf Magnetresonanzbildern, die Informationen zu morphologischen Änderungen und Veränderungen der Tumorcharakteristik liefern. Für die Bewertung und Weiterverarbeitung der einzelnen Bilder werden auch so genannte Deep Learning Ansätze verwendet.

Forschung auf dem Gebiet der magnet-resonanzgestützten Strahlapplikation oder der Entwicklung einer Kombination aus Magnetresonanztomographie und Ionentherapie ist ein aufstrebendes Thema in der Strahlentherapie. Im Gegensatz zu Photonen wird in der Ionentherapie der Teilchenstrahl direkt durch das Magnetfeld beeinflusst. Untersuchungen zu den Auswirkungen auf die Dosisverteilung, auf dosimetrische Messungen und letztlich auf die Patientenbehandlung sind der Ausgangspunkt für eine magnetresonanzgestützte Teilchentherapie.

MedAustron bietet die Möglichkeit Protonencomputertomographie mit Energien von bis zu 800 MeV zu untersuchen. Solch hohe Protonenenergien werden in der Therapie nicht verwendet. Zur Reduktion der Reichweitenunsicherheiten im Bestrahlungsplanungsprozess, ist es von wesentlichem Interesse die Bestimmung der Energieabgabe der Teilchen zu verbessern.

Derzeit wird für die Behandlungsplanung in der Ionentherapie das Produkt aus absorbierter Dosis in Wasser mit einem biologischen Gewichtungsfaktor herangezogen. Für eine umfassende quantitative Beschreibung der biologischen Auswirkungen ist dieser Zugang jedoch nicht ausreichend. Daher werden mittels experimenteller Messungen mikrodosimetrische Spekteren auf-genommen, die den Grundstein für eine weitere Korrelation mit biologischen Daten darstellen.

Die präklinische Forschung fokussiert sich auf die Untersuchung von molekularbiologischen und immunologischen Vorgängen im Tumor und dessen Mikromilieu, welche maßgeblich zur Therapieresistenz des Tumors beitragen. Die Auswirkungen der Ionentherapie auf das Tumormikromilieu sind derzeit nicht bekannt und werden in adäquaten Sphäroid- und Xenograft-Modellen erforscht. Zusätzlich ist geplant, strahleninduzierte Vorgänge im Tumor mittels nicht-invasiven prä-klinischen Bildgebungsverfahren darzustellen und zu untersuchen.