Lungenkrebs: Tumorbewegung im Blick

17. Juli 2012
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Bisher war eine Krebstherapie mit Schwerionen hauptsächlich bei Gehirntumoren möglich, da der Kopf völlig ruhig gestellt werden kann. Nun ist es gelungen, einen nachgebauten Tumor in einem Brustkorbmodell so zu bestrahlen, wie es auch am echten Patienten möglich wäre.

Die Atmung ist ein sehr komplexer Vorgang. Ist ein Mensch aufgeregt oder entspannt, hustet oder räuspert er sich – stets geht seine Atmung in einem anderen Takt. Bei jeder dieser Bewegungen zieht das Zwerchfell die Lunge und somit alle inneren Organe hin und her. Auch der Tumor in einer Lunge ist so stets in Bewegung.

Skelett namens Bruce Lee

Um die Behandlung eines Lungentumors zu entwickeln, haben die Wissenschaftler zunächst einen Brustkorb auf Basis eines Lehrskeletts nachgebaut. „Wir nennen das Thorax-Modell ‘Bruce Lee’“, erzählt Dr. Robert Kaderka, Biophysiker bei GSI. Inspiriert habe sie der Handelsname „Skelett Bruce“. Das Modell besteht aus Haut, Rippen, einer Wirbelsäule und dem zu bestrahlenden Tumor. Ein Elektromotor hebt und senkt den Brustkorb wie bei der Atmung. „Gleichzeitig bewegt ein Roboterarm den Tumor auf realistische Weise in der Lunge mit“, so Kaderka weiter.

Software simuliert ein neuronales Netzwerk

Um den Tumor zu bestrahlen, haben die Forscher zunächst eine zeitaufgelöste CT-Aufnahme des Brustkorbs gemacht. So wissen sie genau, wie sich der Tumor während eines Atemzugs bewegt und können die Bestrahlung planen. Während das Modell bestrahlt wird, nehmen Kameras die Bewegung des Brustkorbs von außen in Echtzeit auf. Diese Information speisen sie in eine Software ein. „Die Software simuliert ein neuronales Netzwerk, also ein Gehirn“, sagt Privatdozent Dr. Christoph Bert, Leiter der Gruppe Medizinische Physik bei GSI. „Sie lernt wie ein bestimmter Mensch atmet.“ Aus diesen Daten kann die Software auf die Bewegung des Tumors in der Lunge schließen und innerhalb von Millisekunden den Schwerionenstrahl anpassen.

In dem künstlichen Tumor befinden sich 20 Ionisationskammern und fünf radiografische Filme, die aufzeichnen, ob der Strahl tatsächlich dort ankommt, wo er schädliche Tumorzellen zerstören soll. Das ist entscheidend, denn trifft der Schwerionenstrahl nicht genau den Tumor, kann das umliegende Gewebe geschädigt werden. Außerdem ist die Dosis im Tumor dann zu gering, um alle Krebszellen abzutöten. Noch werden die Ergebnisse ausgewertet, aber die Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass die Bestrahlung erfolgreich war.

Originalpublikation:
A breathing thorax phantom with independently programmable 6D tumour motion for dosimetric measurements in radiation therapy
P. Steidl et al.; Physics in Medicine and Biology; 2012

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Onkologie

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