Bildgestützte Brachytherapie mit navigierter Echtzeit-Nadelführung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Christoph Bert; Professorin Dr. Stefanie Corradini; Dr. Andre Karius; Professor Dr. Guillaume Landry; Professor Dr.-Ing. Marco Riboldi
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 562329381

Die interventionelle Strahlentherapie (Brachytherapie) weißt aktuell einen Mangel an speziellen und flexiblen Arbeitsabläufen für die quantitative Bewertung der Genauigkeit der Nadelführung während des Implantationsverfahrens auf. Trotz der Fortschritte bei der Verwendung von Kegelstrahl-CT-Bildgebung (CBCT) als unterstützende Bildgebungsmodalität ist der effektive Einsatz bildgestützter Verfahren durch technologiespezifische Einschränkungen begrenzt. Außerdem ist der optimale Kompromiss zwischen präziser 3D-Bildgebung einerseits und schneller Verifizierung der Nadelposition andererseits noch weitgehend unerforscht. Das vorgeschlagene Projekt konzentriert sich daher auf spezifische Entwicklungen zur Implementierung von bildgestützen Arbeitsabläufen in der Brachytherapie, die eine navigierte Nadelführung in Echtzeit ermöglichen. Wir wollen die Integration von Infrarot-Navigations-Technologien mit mobiler CBCT-Bildgebung nutzen um bildgestütze Workflows zu entwickeln, mit dem Ziel sowohl quantitative Verifikationsmethoden bereitzustellen als auch die Bildqualität zu verbessern. Damit sollen Brachytherapie-Behandlungen an verschiedenen Behandlungsorten (Operationssaal, Bestrahlungsraum) ermöglicht und verbessert werden, einschließlich solcher, bei denen die Bildqualität durch die Auswirkungen intrafraktioneller Bewegungen beeinträchtigt wird. Außerdem wollen wir Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) nutzen, um eine genaue und zuverlässige Nadelverfolgung in der Röntgenbildgebung zu etablieren, wodurch eine Erhöhung der Sicherheit bei der Durchführung präziser Brachytherapiebehandlungen angestrebt wird. Das übergeordnete wissenschaftliche Ziel des vorgeschlagenen Projekts soll durch die folgenden spezifischen Projektpakete erreicht werden, die im Rahmen einer gemeinsamen Forschungsarbeit von drei verschiedenen Forschungseinrichtungen, welche dieselbe technologische Plattform nutzen, angestrebt werden: (i) Nutzung integrierter Infrarot-Tracking-Technologien für die navigierte Nadelführung; (ii) automatische Verfolgung der Nadelposition in Röntgenverifizierungsbildern auf der Grundlage von KI-Methoden; (iii) Optimierung von bildbasierten Verifizierungsprotokollen, die sich auf die beste Kombination aus 3D- und spärlicher 2D-Bildgebung stützen; (iv) Verbesserung der Qualität von CBCT-Bildern, insbesondere für Behandlungsstellen, die erheblichen Atembewegungen unterliegen. Es wird erwartet, dass das Erreichen dieser Ziele zur Umsetzung zuverlässiger Bildverifizierungsprotokolle in der Brachytherapie führen wird, die die in Echtzeit navigierte Nadelführung ergänzen, um die Genauigkeit und Präzision von Brachytherapie-Behandlungen zu maximieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen