Physikalische Forschung
Moderne Strahlentherapie ist ein hochkomplexer, interdisziplinärer Prozess, in dem Wissen und Methoden so unterschiedlicher Disziplinen wie Medizin und Strahlenbiologie, Physik und Technik, Bildgebung und -verarbeitung uvm. zusammenkommen müssen, um optimale Behandlungsergebnisse zu ermöglichen. Ziel ist es dabei, eine ausreichend grosse therapeutische Strahlendosis in der Tumorregion zu applizieren, ohne dabei unnötig viel des umliegenden gesunden Gewebes zu beeinträchtigen. Hieraus ergeben sich die folgenden drei Schwerpunkte medizin-physikalischer Forschung in unserer Abteilung:
(1) Klinische Studien zu (Neben-)Wirkungen der Strahlentherapie
Quantitativ verlässliche Kenntnisse über Dosis-Wirkungs-Beziehungen sind ein zentrales Element moderner, evidenzbasierter Strahlentherapie.
Schwerpunkt vergangener und laufender Forschungsprojekte sind dabei klinische Studien an Daten von Prostata-, Darm- und Lungenkrebspatienten, um Parameter verschiedener biologischer Nebenwirkungsmodelle (sog. NTCP-Modelle, normal tissue complication probability) zu bestimmen. Ziel ist dabei die Implementation und Etablierung biologisch-basierter Bestrahlungsplanung in der klinischen Praxis, um noch gezieltere, weil nebenwirkungsärmere Behandlungen dieser relativ häufigen Tumorerkrankungen zu ermöglichen.
(2) "4D"-Strahlentherapie
Die Genauigkeit der Strahlentherapie wird durch sog. geometrische Unsicherheiten begrenzt. Diese resultieren bspw. aus Positionierungsungenauigkeiten des Patienten auf dem Behandlungstisch oder internen Lage- und Formveränderungen von Organen zwischen den Behandlungsterminen. Aber auch während einer mehrere Minuten dauernden Bestrahlung kann Tumorbewegung (Atmung, Verdauungsvorgänge) auftreten.
Unter "4D"-Strahlentherapie versteht man in diesem Zusammenhang Methoden zur Bildgebung und -verarbeitung, sowie expliziter Modellierung und Berücksichtigung solcher zeitabhängiger geometrischer Unsicherheiten in der Bestrahlungsplanung. Aspekte hiervon sind Methoden der IGRT (image-guided radiotherapy) und ART (adaptive radiotherapy).
Projekte in unserer Abteilung befassen sich u.a. mit der Entwicklung von Algorithmen zur deformierbaren Bildregistrierung, statistischen Modellierung patientenindividueller Organbewegung, "4D"-Dosisberechnung (u.a. mit Monte Carlo-Methoden), probabilistischer "4D"-Optimierung von IMRT (intensity modulated radiotherapy) und IMPT (intensity modulated proton therapy), sowie robuster Optimierung.
(3) Qualitätssicherung, Dosimetrie
Moderne, komplexe Bestrahlungstechniken wie IMRT (intensity-modulated radiotherapy) stellen erhöhte Anforderungen an die Genauigkeit aller Komponenten des Bestrahlungsprozesses. Dies gilt umso mehr für neuartige dynamische Bestrahlungstechniken wie z.B. VMAT (volumetric arc therapy).
Forschungsprojekte in unserer Klinik beschäftigen sich in diesem Zusammenhang mit der Entwicklung und Verbesserung von dosimetrischen Qualitätssicherungsmethoden für derartige Techniken moderner Hochpräzisions-Strahlentherapie. Hier kann in unserer Abteilung u.a. auch auf Erfahrungen aus langjähriger Erforschung und Verbesserung der Dosimetrie mit TLDs (Thermoluminiszenz-Dosimeter) zurückgegriffen werden.
