Verringerung des sekundären Krebsrisikos durch Messung der Neutronenexposition bei der Licht-Ionen-Strahlentherapie

• Antragsteller: Dr. José Vedelago
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495217943

Die Krebsbehandlung mit Teilchenstrahlen ermöglicht die Maximierung der Wirkung auf den Tumor bei gleichzeitiger Minimierung des Risikos im gesunden Gewebe. Wenn Ionenstrahlen zur Krebsbehandlung eingesetzt werden, entstehen durch Kernreaktionen vor allem im Körper des Patienten unweigerlich sekundäre Neutronen. Diese Neutronen können gesundes Gewebe erreichen, das weit vom Behandlungsvolumen entfernt ist. Somit können sekundäre Neutronen ein Risiko für Langzeiteffekte und sekundäre Krebserkrankungen darstellen; eine genaue Kenntnis der Dosis durch sekundäre Neutronen ist deshalb erforderlich. Außerdem können diese Neutronen so hohe Energien erreichen, dass es nicht mehr möglich ist, etablierte Dosimetrietechniken zu verwenden.Das Ziel dieses Projektes ist es, ein Verfahren zur Messung der sekundären Neutronendosis zu etablieren. Eine vielversprechende Technik hierzu sind Fluoreszierende Kernspurdetektoren (Englisch Fluorescent Nuclear Track Detectors, FNTDs). Die FNTD-Technologie wird derzeit am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ; Heidelberg, Deutschland) adaptiert. Um die Lücke zu hochenergetischen Neutronen zu schließen, werden computer-gestützte Simulationen gefolgt von experimentellen Kalibrierungen mit quasi-monoenergetischen Neutronenquellen zur Optimierung der FNTD-Methodik eingesetzt. Obwohl im Umgang mit hochenergetischen Neutronen eingeschränkt, werden auch andere Dosimetrie-Methoden wie thermolumineszente und polymerbasierte Detektoren zu Vergleichszwecken eingesetzt. Eines der Arbeitsergebnisse des Projekts ist die Methode für die Dosimetrie hochenergetischer Neutronen unter Verwendung von FNTDs zu etablieren und experimentelle Messungen im Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT; Heidelberg, Deutschland) durchzuführen. Des Weiteren werden die gewonnenen Ergebnisse als experimenteller Input für die Validierung und Optimierung von Strahlungstransport-Simulationscodes verwendet werden. Damit können Informationen über die sekundäre Neutronendosis in die Behandlungsplanungs- Systeme einbezogen werden, mit dem Ziel die potenzielle langfristige Krebsrezidivrate abzuschätzen. Dies wird Kliniken bei der Auswahl des besten Behandlungsplans für jeden Patienten unterstützen, insbesondere wenn schwangere Frauen oder pädiatrische Patienten behandelt werden, bei denen das Langzeitrisiko ein wichtiger Faktor ist. Letztlich wird das Projekt dazu beitragen, die derzeit bestehenden großen Unsicherheiten bezüglich der Neutronendosis bei klinischen Anwendungen zu reduzieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen