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Projekt 2 - Validierung von Tumorhypoxie als Modell einer biologisch adaptierten Strahlentherapie (BART)

Seit Jahrzehnten ist bekannt, dass Hypoxie eine der Ursachen für Strahlenresistenz und Progression solider Tumore ist. Die Aufdeckung der Zusammenhänge und Wirkmechanismen der Hypoxie in Verbindung mit Strahlentherapie und die Translation dieser Ergebnisse in die Klinik sind seit langem Schwerpunkt unserer größtenteils drittmittelgeförderten Arbeiten. Wir konnten zeigen, dass beispielsweise 80% der fortgeschrittenen Hals-/Kopftumore hypoxische Subareale aufweisen. Aus unseren und anderen Untersuchungen ist belegt, dass hypoxische Tumore vergleichsweise schlechter zu kontrollieren sind. Kern des Teilprojekts ist die Entwicklung eines neuen Ansatzes, der über die Verzahnung von biologischer Bildgebung zur Identifizierung von Tumorhypoxie mit neuesten Bestrahlungstechniken, z.B. intensitätsmodulierten Strahlenfeldern (IMRT) gezielt lokale Dosiserhöhungen ermöglicht, ohne gleichzeitig die Toleranz tumorumgebender Normalgewebe zu überschreiten.

 

Entscheidend sind die präzise und zuverlässige Abgrenzung der Hypoxiebereiche, die Integration dieser Bildinformation in die Bestrahlungsplanung und die Adaption der räumlichen Dosisverteilung an die Dynamik der Hypoxie innerhalb der Bestrahlungsserie.

 

Zur Visualisierung der Tumorhypoxie sollen 2 aktuelle Radiotracer in Verbindung mit PET eingesetzt werden (18F-FAZA and 64Cu-ATSM), zunächst im Mausmodell im Vergleich gegen Pimonidazol and Carboanhydrase 9 (CA 9). Da Tumorhypoxie oft mit chaotischer Gefäßstruktur assoziiert ist, werden zusätzlich über Bildgebung Blutfluss, Perfusion und Nekrosegrad bestimmt. Vor einer klinischen Evaluierung der Hypoxiebildgebung in Verbindung mit dynamisch adaptiver Dosisoptimierung (biologisch adaptive Strahlentherapie, BART) müssen geeignete Software-Werkzeuge zur multimodalen Bildakquisition und –verarbeitung (Registrierung, Fusion, Segmentierung, Analyse) sowie zum Bilddatentransport zwischen Bildgebungssystem, Planungssystem  und Bestrahlungseinrichtung entwickelt werden.

 

In einem weiteren Schritt sind die Module zur Dosisoptimierung (IMRT) im Bestrahlungsplanungssystem  iPlan (Fa. BrainLAB) anzupassen an das Konzept einer biologisch adaptierten Strahlentherapie (BART). Eine erste Erprobung der Software-Werkzeuge unter klinischen Bedingungen soll in einer Planungsstudie an 10 Fallbeispielen von Patienten mit Kopf-Halstumoren erfolgen.

 




Projektleiter

Prof. Dr.
Michael Molls

 

Klinikum rechts der Isar der TU München, Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radiologische Onkologie

 

Ismaninger Straße 22
81675 München

 

Telefon:
+49 89 4140-4501

 

E-Mail:
molls@lrz.tum.de

 

 

PD Dr. med.
Andreas Buck

 

Klinikum rechts der Isar der TU München, Nuklearmedizinische Klinik und Poliklinik

 

Ismaninger Straße 22
81675 München

 

Telefon:
+49 89 4140-2984

 

E-Mail:
andreas.buck@tum.de