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Portal Range Monitoring in Mixed Ion Beam Surgery

Projektbeschreibung

Gemischte Ionenstrahlen gestatten die gleichzeitige Abgabe und Überwachung der Strahlung

Die Strahlentherapie mit Kohlenstoffionen bestrahlt Tumore mit bisher unerreichter Präzision. In der Praxis bedeuten jedoch die Bewegungen der betroffenen Personen oder der Organe, dass der Strahl mit Unsicherheiten bei der Zielposition konfrontiert ist. Um dies zu kompensieren, wird das bestrahlte Volumen medizinisch erhöht, um die Zielabdeckung zu gewährleisten, was den Vorteil der Strahlentherapie mit Kohlenstoffionen schmälert. Ziel des ERC-finanzierten Projekts PROMISE ist es, erstmals die Erzeugung und gleichzeitige Beschleunigung von Kohlenstoff-Ionenstrahlen zur Behandlung des Tumors und von Helium-Ionenstrahlen zur Überwachung der Tumorlage zu bewerkstelligen. Das Team wird die Erzeugung gemischter Ionenstrahlen mit innovativen Detektoren, KI-basierter Bilderkennung und Online-Dosisrekonstruktion koppeln, um die Unsicherheiten bei der Ziellokalisierung und der Strahlentfernung drastisch zu verringern und so das bestrahlte Volumen zu verkleinern und das volle Potenzial der Strahlentherapie mit Kohlenstoffionen auszuschöpfen.

Ziel

Half of the approximately 4 million annual cancer cases in Europe receive radiotherapy. While many cancer patients have benefitted from technical improvements in recent years, widespread diseases, such as pancreatic and lung cancer, still have dismally low cure rates, with median survival of less than 2 years. Carbon ion radiotherapy (CIRT) offers unprecedented precision in delivering tumour dose, and can be the much needed game changer for these patients. However, CIRT is vulnerable to uncertainties in patient positioning, anatomy changes and organ motion. The current clinical approach is to increase the high dose volume to ensure target coverage, counteracting the primary advantage of CIRT. Novel strategies for image guidance and beam range assessment are crucial to unlock the full potential of CIRT for the best possible patient care.

PROMISE, for the first time, will produce mixed ion beams that enable concurrent treatment and image guidance. Carbon ions deliver the dose to the target while Helium ions, simultaneously accelerated to the same velocity, traverse the patient and monitor tumour location and beam range. PROMISE realizes true portal imaging, providing real-time information on the target anatomy as seen by the treatment beam. Coupled with innovative detectors, AI-based image recognition, and online dose reconstruction, this technique will enable to drastically reduce safety margins, and achieve the full potential of CIRT.

The GSI accelerators are uniquely suited to develop the first mixed beam of Carbon and Helium, along with strategies for their cost-effective translation to existing and future clinical CIRT centres. The method will be validated experimentally in GSI’s former CIRT treatment room. Patient simulation studies will highlight clinical benefit and characterize ideal use cases. A demonstration in an animal model will pave the way for clinical transition. The mixed beam image guidance of PROMISE will lead to a paradigm shift in CIRT.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-COG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

GSI HELMHOLTZZENTRUM FUR SCHWERIONENFORSCHUNG GMBH
Netto-EU-Beitrag
€ 2 000 000,00
Adresse
PLANCKSTRASSE 1
64291 Darmstadt
Deutschland
Region
Hessen Darmstadt Darmstadt, Kreisfreie Stadt
Aktivitätstyp
Other
Links
Gesamtkosten
€ 2 000 000,00

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