Internationale Expertise zur Augentumortherapie mit Protonenstrahlung erschienen
Bestrahlungsplatz für die Augenbestrahlungen am HZB. © HZB
Bestrahlungsplanung auf Basis von fusionierter multi-modaler Bildgebung mit Bildern durch Optische Kohärenztomographie, Ultraschall, Fotografie des Augenhintergrundes (Fundus), Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT in T1 und T2-Gewichtung). © HZB
Ein Team aus führenden Expertinnen und Experten aus Medizinphysik, Physik und Strahlentherapie, zu dem auch die HZB-Physikerin Prof. Andrea Denker und der Charité-Medizinphysiker Dr. Jens Heufelder gehören, hat einen Übersichtsartikel zur Protonentherapie von Augentumoren veröffentlicht. Der Beitrag ist im Red Journal, einem der renommiertesten Fachjournale in diesem Bereich erschienen. Er stellt die Besonderheiten dieser Therapieform am Auge vor, erläutert den Stand der Technik und aktuelle Forschungsschwerpunkte, gibt Empfehlungen zur Durchführung der Bestrahlungen und einen Ausblick auf künftige Entwicklungen.
Augentumore sind glücklicherweise recht selten. Während noch vor einigen Jahrzehnten die Behandlung in der Entfernung des Augapfels bestand, steht heute weltweit an einigen wenigen Standorten eine Alternative bereit, die in vielen Fällen neben einer erfolgreichen Behandlung des Tumors das Auge erhalten kann: Die Bestrahlung mit Protonen hat hohe Erfolgsaussichten. Dazu wurde bereits vor Jahrzehnten auf dem Campus Lise Meitner (am damaligen Hahn-Meitner-Institut) das dortige Zyklotron optimiert und ein Behandlungsplatz für die Protonentherapie von Augentumoren aufgebaut. An diesem Behandlungsplatz konnten in enger Kooperation mit der Charité – Universitätsmedizin Berlin in den letzten 25 Jahren bereits über 4700 Menschen erfolgreich behandelt werden.
Viele Verfahren, die im Überblicksbeitrag vorgestellt werden, gehören bei der Behandlung der Patienten am HZB seit Jahren zum klinischen Standard. Teilweise wurden sie sogar am HZB entwickelt und mit der Charité in die klinische Routine überführt. Dazu gehört zum Beispiel die auf multimodaler Bildgebung beruhende Bestrahlungsplanung auf Basis von Fotos vom Augenhintergrund, Computertomographie (CT) und Magentresonanztomographie (MRT). Das dazu nötige spezielle Bestrahlungsplanungssystem wurde am HZB in Kooperation mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) entwickelt.
Ein großes Problem dieser speziellen Form der Partikeltherapie liegt darin, dass viele Bestrahlungsplätze sogenannte In-house Lösungen mit hoher Laufzeit sind. Aufgrund der geringen Nachfrage und der Komplexität des Gebietes werden zurzeit von der Industrie keine dezidierten Behandlungsplätze für Augenbestrahlungen angeboten, sondern nur für Standardbestrahlungslösungen, z.B. an einer Gantry, die für eine Augenbestrahlung sub-optimal sind.
Das abschließende Fazit des Artikels lautet: „Mit einem durchdachten Ansatz können mit Protonen- und anderen Teilchenstrahlen hohe Tumorkontrollraten erzielt werden, mit dem Potenzial, das Auge und das Sehvermögen zu erhalten, das Kosten-Nutzen-Verhältnis bei der Behandlung von Augentumoren zu optimieren und somit die Lebensqualität der Patienten zu maximieren. Ein hoher Patientendurchsatz und eine enge Zusammenarbeit zwischen Ophthalmologie, Strahlentherapie und Medizinphysik sind entscheidend für eine erfolgreiche Partikeltherapie von Augentumoren.“
Die Particle Therapy Co-Operative Group (PTCOG) ist eine internationale wissenschaftliche Fachgesellschaft auf dem Gebiet der Protonen- bzw. Partikeltherapie. In ihr sind Forscherinnen und Forscher aus über 130 Partikeltherapiezentren organisiert. Prof. Andrea Denker ist dort Mitglied des Steering Committees, Dr. Jens Heufelder leitet als Co-Chair das Ocular Subcommittee.
- Schriftrollen aus buddhistischem Schrein an BESSY II virtuell entrolltIn der mongolischen Sammlung des Ethnologischen Museums der Staatlichen Museen zu Berlin befindet sich ein einzigartiger Gungervaa-Schrein. Der Schrein enthält auch drei kleine Röllchen aus eng gewickelten langen Streifen, die in Seide gewickelt und verklebt sind. Ein Team am HZB konnte die Schrift auf den Streifen teilweise sichtbar machen, ohne die Röllchen durch Aufwickeln zu beschädigen. Mit 3D-Röntgentomographie erstellten sie eine Datenkopie des Röllchens und verwendeten im Anschluss ein mathematisches Verfahren, um den Streifen virtuell zu entrollen. Das Verfahren wird auch in der Batterieforschung angewandt.
- Langzeittest zeigt: Effizienz von Perowskit-Zellen schwankt mit der JahreszeitAuf dem Dach eines Forschungsgebäudes am Campus Adlershof läuft ein einzigartiger Langzeitversuch: Die unterschiedlichsten Solarzellen sind dort über Jahre Wind und Wetter ausgesetzt und werden dabei vermessen. Darunter sind auch Perowskit-Solarzellen. Sie zeichnen sich durch hohe Effizienz zu geringen Herstellungskosten aus. Das Team um Dr. Carolin Ulbrich und Dr. Mark Khenkin hat Messdaten aus vier Jahren ausgewertet und in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials vorgestellt. Dies ist die bislang längste Messreihe zu Perowskit-Zellen im Außeneinsatz. Eine Erkenntnis: Standard-Perowskit-Solarzellen funktionieren während der Sommersaison auch über mehrere Jahre sehr gut, lassen jedoch in der dunkleren Jahreszeit etwas nach. Die Arbeit ist ein wichtiger Beitrag, um das Verhalten von Perowskit-Solarzellen unter realen Bedingungen zu verstehen.
- Natrium-Ionen-Batterien: Neuer Speichermodus für KathodenmaterialienBatterien funktionieren, indem Ionen zwischen zwei chemisch unterschiedlichen Elektroden gespeichert und ausgetauscht werden. Dieser Prozess wird Interkalation genannt. Bei der Ko-Interkalation werden dagegen sowohl Ionen als auch Lösungsmittelmoleküle in den Elektrodenmaterialien gespeichert, was bisher als ungünstig galt. Ein internationales Team unter der Leitung von Philipp Adelhelm hat nun jedoch gezeigt, dass die Ko-Interkalation in Natrium-Ionen-Batterien mit den geeigneten Kathodenmaterialien funktionieren kann. Dieser Ansatz bietet neue Entwicklungsmöglichkeiten für Batterien mit hoher Effizienz und schnellen Ladefähigkeiten. Die Ergebnisse wurden in Nature Materials veröffentlicht.