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Kohlenstoffionen gegen Krebs

Strahlungsmessungen unter Mithilfe der PTB schaffen die Basis für eine genauere Dosierung

PTB-News 3.2017
05.09.2017
Besonders interessant für

Strahlentherapie

Dosimetrie

Die Tumorbestrahlung durch Kohlenstoffionen wird deutlich genauer. Mithilfe von PTB-Untersuchungen konnte die Genauigkeit der Energiedosis-Messung um das Dreifache verbessert werden. An der Forschungskooperation war das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) und das Heidelberger Ionenstrahl- Therapiezentrum (HIT) beteiligt.

Schema des Raster-Scan-Verfahrens, das am HIT verwendet wird. Der Ionenstrahl (grün) wird mithilfe von Magneten über ein vordefiniertes Raster gescannt, wobei an jeder Position die erforderliche Zahl der Teilchen bestimmt wird. Durch Variation der Energie wird zusätzlich die Eindringtiefe der Ionen in den Tumor (das Gebilde auf der rechten Seite des Bildes) variiert. So kann der Tumor insgesamt sehr exakt bestrahlt werden. (Abb.: HIT)

Die Tumor-Bestrahlung mit Kohlenstoffionen kann gegenüber herkömmlichen Bestrahlungsarten eine zusätzliche Heilungschance bieten, denn zusammen mit dem dabei verwendeten Raster-Scan- Verfahren lässt sich die Strahlendosis sehr genau positionieren und umliegendes Gewebe bestmöglich schonen. Die Therapie ist besonders interessant bei tiefliegenden Tumoren sowie bei solchen, die von besonders strahlungsempfindlichem Gewebe umgeben sind. Jedoch war bisher die Dosimetrie solcher Ionenstrahlen nicht genauso präzise wie die Dosimetrie von konventionellen, hochenergetischen Röntgenstrahlen.

Um die Energiedosis der eingesetzten Strahlung zu messen, werden in der klinischen Dosimetrie kalibrierte Detektoren, üblicherweise sogenannte Ionisationskammern verwendet. Sie sprechen allerdings auf unterschiedliche Strahlungsarten jeweils unterschiedlich an. Daher muss je nach Strahlungsart ein Korrekturfaktor berücksichtigt werden. Dieser Faktor hatte beim Einsatz von Kohlenstoffionen bisher eine Unsicherheit von etwa 3 %; sie war damit rund dreimal größer als bei Röntgenstrahlung. Ziel des Kooperationsprojekts war es, sie auf 1 % zu verringern.

Bisher wird im klinischen Alltag lediglich ein theoretisch ermittelter Korrekturfaktor verwendet, da es keine verlässlichen experimentellen Daten gibt. In dem Projekt wurde nun erstmals gezeigt, dass dieser Faktor mit einer viel geringeren Unsicherheit tatsächlich gemessen werden kann. Dies gelang mithilfe eines transportablen Wasserkalorimeters, mit dem am HIT die Wasserenergiedosis exakt gemessen und so der Korrekturfaktor für verschiedene Ionisationskammern experimentell ermittelt wurde.

Als nächstes ist geplant, Untersuchungen auch mit anderen Ionenstrahlen, wie z. B. Helium- oder Sauerstoffionen, durchzuführen.

Ansprechpartner

Achim Krauss
Fachbereich 6.2 Dosimetrie für Strahlentherapie und Röntgendiagnostik
Telefon: (0531) 592-6230
Opens window for sending emailachim.krauss(at)ptb.de

Wissenschaftliche Veröffentlichung

J.-M. Osinga-Blättermann, S. Brons, S. Greilich, O. Jäkel, A. Krauss: Direct determination of kQ for Farmer-type ionization chambers in a clinical scanned carbon ion beam using water calorimetry. Phys. Med. Biol. 62, 2033–2054 (2017)