Wir beschäftigen uns mit der Weiterentwicklung von Methoden und Arbeitsabläufen in der Dosimetrie, der Bestrahlungsplanung und der Qualitätssicherung.
Forschungsprojekte
Das Projekt unter der Verantwortung von Dr. Michael Schaks befasst sich mit der Monte-Carlo-Modellierung von klinischen Linearbeschleunigern.
Hintergrund:
Moderne klinische Bestrahlungspläne sind aufgrund der Rotationsbestrahlungstechnik und der vielen kleinen Bestrahlungsfelder sehr komplex und müssen daher einer individuellen Qualitätssicherung unterzogen werden. Eine Möglichkeit ist die Messung jedes Patientenplans mit Hilfe eines Phantoms und der Vergleich der gemessenen mit der geplanten Dosisverteilung. Da dies sehr zeitaufwändig ist und grundsätzlich nur nach Abschluss des Patientenbetriebs stattfinden kann, wird in vielen Kliniken nach und nach Gegenrechnung des Bestrahlungsplans mit einem unabhängigen Programm in Erwägung gezogen. Der Dosisberechnungsalgorithmus, mit dem Dosisverteilungen insbesondere in inhomogenen Körpern am exaktesten vorausgesagt werden können, ist der „Monte-Carlo-Algorithmus“. Hierbei werden der Transport und die Wechselwirkungen der Teilchen, die im Linearbeschleuniger erzeugt und kollimiert werden, simuliert. Um eine gute Statistik für die Dosisverteilung im Patienten zu erhalten, müssen i. d. R. mehrere Milliarden „Teilchenschicksale“ berechnet werden. Dank der modernen Rechentechnik der Klinik für Strahlentherapie dauern die Simulationen jedoch nur wenige Stunden. In der Abbildung ist ein kleiner Ausschnitt eines einzelnen Teilchenschicksals dargestellt. Ein Photon mit ausreichender Energie wechselwirkt im Feld eines Atomkerns und erzeugt ein Elektron sowie ein Positron ("Paarbildung"). Die beiden Teilchen wechselwirken vielfach und geben dabei Energie an das Medium ab. Das Positron zerstrahlt am Ende seines Lebens zu zwei Photonen, die unter einem Winkel von 180° zueinander ausgesandt werden.
Master- und Promotionsarbeit zum Thema Modellierung des Synergy-Linearbeschleunigers mit „EGSnrc“ und anderen wissenschaftlichen Monte-Carlo-Programmpaketen
Einzelheiten finden Sie hier:
Master- und Promotionsarbeit zum Thema Modellierung eines medizinischen Linearbeschleunigers der Baureihe Synergy® mit dem Monte-Carlo-Programmpaket TOPAS
Einzelheiten sind hier nachzulesen.
Publikation:
Schäfer S, Schaks M, Janich M, Vordermark D. Monte Carlo modelling of the Elekta synergy linear accelerator platform with agility MLC using TOPASMC for secondary dose calculation. Phys Med Biol. 2025 Jun 27. doi: 10.1088/1361-6560/ade92c. PMID: 40578398.
Im Rahmen einer Masterarbeit (Michelle Bimberg) werden zwei zentrale Projekte zur Qualitätssicherung in der Strahlentherapie bearbeitet. Ein Schwerpunkt ist die Inbetriebnahme eines kommerziellen MR-fähigen Detektorsystems zur patientenspezifischen Verifikation von Bestrahlungsplänen. Dabei werden geplante Bestrahlungen vorab ohne Patienten durchgemessen, um zu garantieren, dass die Dosis später exakt das jeweilige Zielgebiet trifft. Im zweiten Teil wird ein Verfahren mit dem beschleunigereigenen Flächendetektor (EPID) erarbeitet, um maschinenspezifische Geräteeinstellungen, wie beispielsweise die exakte Strahlfeldbegrenzung durch Multi-Leaf-Kollimatoren und Blenden, routinemäßig zu kontrollieren. Beispielbilder finden Sie hier.
Im Fokus dieser Masterarbeit (Esther Haubenreißer) steht die Charakterisierung und Optimierung der radiochromen Filmdosimetrie zur Anwendung in der Strahlentherapie.
Dabei werden sowohl verschiedene Einflussgrößen auf die Messgenauigkeit untersucht, als auch die Korrektur systematischer Fehler unternommen. Zu diesem Zweck werden neue Verfahren zur Belichtung und Auswertung der Filme entwickelt und analysiert. Hierzu zählen unter anderem eine Methode zur Bestrahlung von Filmen direkt im Wasser sowie die Erstellung von Routinen zur Kalibrierung und Filmauswertung alternativ zum kommerziellen Programm.
Abschließend wird bewertet, in welchem Umfang diese verbesserten Protokolle eine klinische Implementierung sowohl für maschinenbezogene QA, als auch für komplexe Bestrahlungspläne (z.B. bei stereotaktischer Bestrahlung) ermöglichen. Einzelheiten finden Sie hier.
Hospitationen und Praktika
Für Studenten bieten wir neben Praktika zum Kennenlernen der medizinischen Physik auch spezielle Forschungspraktika an, die im Rahmen des Studiums benötigt werden. Auch Masterarbeiten sind bei uns möglich. Themen der Forschungspraktika oder Masterarbeiten können individuell mit uns abgestimmt werden. Ansprechpartner ist Dr. Michael Schaks.
Interessierten Schülerinnen und Schülern bieten wir in der Klinik für Strahlentherapie Hospitationen an, um in den Beruf des Medizinphysikers hinein zu schnuppern und hautnah dessen vielfältige Arbeit zu erleben. Einen kleinen Vorgeschmack bietet dieses Video. Bei Interesse meldet Euch bei Patrick Hübsch. Wir freuen uns auf euch.