Kontrastverstärkte Ionoakustik in der Protonen- und Schwerionenstrahltherapie

• Antragstellerinnen: Dr. Julie Lascaud, Ph.D.; Professorin Dr. Katia Parodi
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 540410528

Die Ionenstrahltherapie ermöglicht die lokale Bestrahlung tiefliegender Tumore, wodurch die Toxizität der Behandlung für das umliegende gesunde Gewebe verringert wird. Aufgrund der ungenauen Kenntnis der Halteeigenschaften des Gewebes und möglicher Veränderungen der Anatomie des Patienten kann die In-vivo-Position des Dosismaximums (Bragg-Peak) jedoch vom ursprünglichen Behandlungsplan abweichen. Die Ionoakustik zielt darauf ab, die Position des Bragg-Peaks zu bestimmen, indem thermoakustische Wellen nachgewiesen werden, die durch die Energiedeposition gepulster Ionenstrahlen induziert werden. Eine genaue Übereinstimmung zwischen der rekonstruierten Dosis auf der Grundlage der Ionenakustik und der Ultraschalldarstellung der Anatomie des Patienten könnte eine Überwachung der Strahlentherapie nahezu in Echtzeit ermöglichen, was eine Anpassung der Behandlungsstrategie innerhalb und/oder zwischen den Fraktionen erlauben würde. Die Messung von ionoakustischen Signalen bei klinischen Energien ist jedoch aufgrund des niedrigen Drucks (10-100 mPa) und des niedrigen Frequenzbereichs (10-100 kHz) schwierig. Um die Einschränkungen bei der Erkennung zu überwinden, schlagen wir vor, den Einsatz von Kontrastmitteln zu erforschen, um die ionoakustischen Emissionen zu verstärken und die Koregistrierung mit anderen Bildgebungsmodalitäten (z. B. Ultraschall oder Röntgen) zu verbessern. Die Hauptziele des Projekts bestehen darin, die für eine starke akustische Emission günstigsten Agenzien zu ermitteln und die Anwendung der ionoakustischen Abstandsüberprüfung auf kontinuierliche und schwere Ionenstrahlen, z. B. aus Synchrotronbeschleunigern, auszudehnen, die a priori nicht günstig für akustische Emission sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen