Die Verwendung von funktioneller Bildgebung wie Positronenemissionstomografie (PET) und Magnetresonanztomografie (MRT) zeigt biologische Eigenschaften des individuellen Tumors in vivo. Darüber hinaus kann die Reaktion des Tumors auf die Strahlenbehandlung mit diesen Mitteln beobachtet werden. Unser Forschungsprojekt dreht sich um die Inkorporation der biologischen Information in den Bestrahlungsplanungsprozess. In Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe “Biologisches und Molekulares Imaging” wurden PET-Datensätzen gesammelt, die den Tumormetabolismus und die –oxygenierung im Verlauf der Behandlung zeigen. Unter Einbeziehung der Angabe, ob ein Patient geheilt werden konnte, werden die PET-Datensätze für die Entwicklung von Vorhersagemodellen für das Behandlungsergebnis (Outcome) verwendet.

Die Kombinierung von PET- und MRT-Daten verbessert das Wissen über die Tumorbiologie während der Strahlentherapie weiter. Die PET ermöglicht die Beobachtung biologischer Prozesse durch Verwendung spezifischer Tracer, während die MRT Informationen bezüglich Zellstruktur, Perfusion und Oxygenierung in deutlich höherer Auflösung darstellen kann. Die Fusion von PET- und MRT-Daten von Patienten mit Tumoren des Hals-Nasen-Ohren-Bereichs (HNO) oder der Lunge wird dazu führen, für jeden Patienten individuell die angemessene Behandlungsoption auszuwählen und die Reaktion auf die Behandlung zu überwachen.

Ab 2014 wird zu unserem Zentrum eine Protonenbestrahlungsanlage gehören. Da die Behandlung mit dieser Anlage teuer ist, ist es notwendig Patienten zu identifizieren, die einen signifikanten Vorteil von der Behandlung mit Protonen im Vergleich zu einer Standardbehandlung mit Photonen haben. Für diese Aufgabe führen wir Vergleiche der beiden Behandlungsoptionen mit Hilfe von Computermodellen und Vorhersagemodellen für Nebenwirkungen durch. Auf Basis dieser Vorarbeit werden kontrollierte klinischen Studien beginnen, die die Effizienz der Protonentherapie im Vergleich zur Standardbehandlung mit Photonen bestimmen sollen.

Für Patienten mit Lungen- oder Bauchspeicheldrüsenkrebs muss darüber hinaus die Tumorbewegung, die durch die Atmung entsteht, berücksichtigt werden. Bildgebungsstudien wurden durchgeführt, bei denen Momentaufnahmen der Tumorposition während der Atembewegung aufgenommen wurden (4D-CT). Für die konventionelle Strahlentherapie mit Photonen wurden bereits Behandlungsstrategien unter Berücksichtigung von 4D-CT-Daten implementiert. Protonenbestrahlung als hochpräzise Behandlungsmethode erhöht jedoch den Grad der Komplexität der Behandlung von beweglichen Tumoren. Aus diesem Grund müssen die bekannten Bewegungsmanagementstrategien für die Parameter der Protonentherapie überarbeitet und neu evaluiert werden.