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Development of a Spatio-Temporal-Energetic Radiation Research Platform for Animals

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Hochpräzise Bestrahlungsgeräte für Kleintiere

Ein europäisches Forschungsprojekt arbeitet derzeit an der Verbesserung der Strahlentherapie. Mit einer hochpräzisen Bestrahlungseinheit für Kleintiere soll die Forschungsplattform für die Behandlung am Menschen wesentlich erweitert werden.

Gesundheit

Bei der Bestrahlung von Tumoren müssen komplexe Strahlenfelder eingesetzt werden, die möglichst nur die Tumorzellen abtöten und das umliegende Gewebe schonen. Bestrahlungssysteme für Kleintiere sind allerdings wenig selektiv und können nur große Strahlenfelder erzeugen, die keine räumliche und zeitliche Modulation erlauben. Das Ergebnis ist, dass sich Erkenntnisse aus Tierversuchen kaum auf die menschliche Strahlentherapie anwenden lassen. Somit müssen Bestrahlungseinheiten mit höherer Präzision entwickelt werden, um die Effekte einer Bestrahlung von Tumor und umliegenden Zellen bei Kleintieren untersuchen zu können, vor allem, wenn es um synergistische Effekte zwischen verschiedenen Krebstherapien geht. Das Projekt STERRPA (Development of a spatio-temporal-energetic radiation research platform for animals) entwickelt eine vielseitig einsetzbare Bestrahlungseinheit für Kleintiere. Das System ermöglicht hochpräzise, räumlich und zeitlich modulierbare Strahlenfelder. Getestet wurde ein Bestrahlungsgerät/Bildgeber für Kleintiere - das so genannte "Ssmart" (Smart small animal radiation therapy) - und es wurden Verfahren für den verbesserten Betrieb entwickelt. Die Technologie wurde in drei Schlüsselbereichen weiterentwickelt und getestet. Die Hardware-Komponenten wurden für Strahlen- und Dosismessungen geprüft. Zudem entwickelte das STERRPA-Team eine Planungssoftware, mit der Röntgen-CT-Scans von Kleintieren in CT-Phantome konvertiert werden können. Entwickelt wurde weiterhin ein neues Dosimeter, und mittels Monte-Carlo-Simulationen wurde die genaue Dosierung berechnet. Mit einer einzelnen Gantry-Rotation kann ein 3D-Kegelstrahl-CT für das gesamte Tier konstruiert werden. Mit neuen Algorithmen wurden die Bildqualität verbessert und CT-Bilder für Dosisberechnungen optimiert. Obwohl ursprünglich nicht vorgesehen, entwickelte STERRPA auch Algorithmen zur Berechnung der aufgenommenen Dosis am Kleintier. Die Diskrepanzen zwischen vorberechneter Photonenfluenz (Gesamtzahl eingestrahlter Photonen) und gemessenem Wert konnten erklärt werden. Der letzte Projektabschnitt soll eine hochpräzise Bestrahlungseinheit mit höchster Bildqualität entwickelt werden, die für bildgesteuerte Bestrahlungsuntersuchungen geeignet ist. Damit können gleichzeitig auch synergistische Effekte von Strahlen- und Chemotherapie untersucht werden. Anwendungen sind die Tumorbestrahlung am Menschen und neue Behandlungsmethoden in der klinischen Praxis.

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