Medizinische Physik

Die Entwicklung der stereotaktischen Neurochirurgie ist untrennbar verbunden mit Fortschritten auf dem Gebiet der Medizinischen Physik, insbesondere in dem Bereich der bildgebenden Verfahren, der computergestützten Operations- und Bestrahlungsplanung und der Radiochirurgie. Unser Ziel als Arbeitsgruppe Medizinische Physik ist die Entwicklung und Optimierung der Systeme und Methoden zur stereotaktischen Behandlung und die Sicherstellung von optimalen technisch-physikalischen Bedingungen bei jeder stereotaktischen Operation und Bestrahlung in unserer Klinik.

Die Tätigkeit der Medizinphysiker in der Stereotaxie ist vielfältig. Vom Strahlenschutz, dem IT-Systemmanagement, der Qualitätssicherung der technischen Einrichtungen bis hin zur Mitwirkung bei jeder einzelnen Patientenbehandlung. Darüber hinaus ist die Mitarbeit in der Forschung und Lehre von großer Bedeutung.

Die wissenschaftlichen Schwerpunkte der Arbeitsgruppe sind

Dosimetrische Grundlagen der Radiochirurgie mit Linearbeschleunigern, der interstitiellen Therapie mit I-125-Strahlern und der intracavitären Therapie mit Radiokolloiden (P-32, Y-90, Re-186)

Die Forschungsarbeiten im Bereich Radiochirurgie konzentrierten sich bislang auf den klinischen Einsatz von Mikro-Lamellenkollimatoren. Es wurde ein System für die Basisdatendosimetrie und zur schnellen Dosisberechnung für die radiochirurgischen Präzisionsbestrahlungen entwickelt. Weiterhin wurden Tests zur Qualitätskontrolle (z.B. der isozentrischen Genauigkeit der Bestrahlungsgeräte) entwickelt und klinisch erprobt.

Gegenwärtig fokussieren wir unsere Arbeiten im diesem Bereich auf

  •     Evaluation der robotergestützten Radiochirurgie mit dem Cyberknife
  •     Voxel-basierte Dosimetrie für die intracavitäre Therapie mit Radiokolloiden
  •     Modellbasierte Dosimetrie bei der Brachytherapie mit I-125-Seeds
  •     Dosimetrische Grundlagen der Strahlerzeugung und Applikation mit dem Cyberknife.
Intraoperative Bildgebung und computergestützte, bildgesteuerte Operations- und Bestrahlungsplanung

Ein besonderer Schwerpunkt der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ist die intraoperative Bildgebung und computergestützte Behandlungsplanung. Die bisherigen Arbeiten konzentrierten sich bislang auf

  • Entwicklung und Erprobung von Methoden zur Bildfusion (CT, MRT, PET, DSA, intraoperatives Röntgen)
  • Entwicklung von Methoden zur Verzeichnungskorrektur bei DSA und MRT
  • MR-Monitoring stereotaktischer Operationen und intraoperative funktionelle MR-Bildgebung
  • Entwicklung eines XMR-Hybridbildgebungssystems für die stereotaktische Navigation
  • MR-Monitoring der stereotaktisch gesteuerter Laserinduzierter Thermotherapie (LITT)
  • Lokalisation von Elektroden für die Tiefe Hirnstimulation

Gegenwärtig fokussieren wir unsere Arbeiten im diesem Bereich auf

  • Integration von diffusionsgewichteter MRT in die computergestützte Behandlungsplanung bei der Tiefen Hirnstimulation
  • Radiologische Bestimmung der Orientierung direktionaler Elektroden für die Tiefe Hirnstimulation
  • Computergestützte Bildanalyse und maschinelles Lernen (Radiomics) für die Klassifizierung und Prognostik in der onkologischen Stereotaxie
Qualitätssicherung stereotaktisch gesteuerter Operationen und Bestrahlungen

Die Aktivitäten im Bereich Qualitätsmanagement umfassen

  • Methoden zur Qualitätskontrolle bei stereotaktischen Operationen
  • Testverfahren zur Prüfung stereotaktischer Operations- und Bestrahlungsgeräte und Planungssoftware
  • Etablierung von Qualitätsstandards für die Radiochirurgie und die interstitielle Therapie mit I-125-Seeds
  • Aufbau und Pflege eines Qualitätsmanagementsystems 
Angebote Lehre

In der Lehre bietet die Arbeitsgruppe Medizinische Physik zurzeit folgende Kurse und Seminare an

  • "Moderne Schnittbildverfahren in der Stereotaxie" für Studierende der Neurowissenschaften (Master-Studiengang)
  • "Physikalische Grundlagen der Medizinischen Bildgebung" für Studierende der Physik (Master-Studiengang)
Ausgewählte Publikationen

Hellerbach A, Luyken K, Hoevels M, Gierich A, Rueß D, Baus WW, Kocher M, Ruge MI, Treuer H.
Radiotoxicity in robotic radiosurgery: proposing a new quality index for optimizing the treatment planning of brain metastases.
Radiat Oncol. 2017;12(1):136
 
Sitz A, Hoevels M, Hellerbach A, Gierich A, Luyken K, Dembek TA, Klehr M, Wirths J, Visser-Vandewalle V, Treuer H.
Determining the orientation angle of directional leads for deep brain stimulation using computed tomography and digital x-ray imaging: A phantom study.
Med Phys. 2017;44(9):4463-73

Treuer H, Hoevels M, Luyken K, Visser-Vandewalle V, Wirths J, Kocher M, Ruge M.
Intracranial stereotactic radiosurgery with an adapted linear accelerator vs. robotic radiosurgery: Comparison of dosimetric treatment plan quality. Strahlenther Onkol. 2015;191(6):470-6

Treuer H, Hoevels M, Luyken K, Gierich A, Hellerbach A, Lachtermann B, Visser-Vandewalle V, Ruge M, Wirths J.
Voxel-based dose calculation in radiocolloid therapy of cystic craniopharyngiomas.
Phys Med Biol. 2015;60(3):1159-70

Hunsche S, Sauner D, Runge MJ, Lenartz D, El Majdoub F, Treuer H, Sturm V, Maarouf M.
Tractography-guided stimulation of somatosensory fibers for thalamic pain relief. Stereotact Funct Neurosurg. 2013;91(5):328-34

Sauner D, Runge M, Poggenborg J, Maarouf M, Sturm V, Treuer H, Hunsche S.
Multimodal localization of electrodes in deep brain stimulation: comparison of stereotactic CT and MRI with teleradiography. Stereotact Funct Neurosurg. 2010;88(4):253-8

Hunsche S, Sauner D, Maarouf M, Poggenborg J, Lackner K, Sturm V, Treuer H.
Intraoperative X-ray detection and MRI-based quantification of brain shift effects subsequent to implantation of the first electrode in bilateral implantation of deep brain stimulation electrodes. Stereotact Funct Neurosurg. 2009;87(5):322-9

Hunsche S, Sauner D, Maarouf M, Lackner K, Sturm V, Treuer H.
Combined x-ray and magnetic resonance imaging facility: application to image-guided stereotactic and functional neurosurgery. Neurosurgery. 2007;60(4 Suppl 2):352-60; discussion 360-1

Treuer H, Kocher M, Hoevels M, Hunsche S, Luyken K, Maarouf M, Voges J, Müller RP, Sturm V.
Impact of target point deviations on control and complication probabilities in stereotactic radiosurgery of AVMs and metastases. Radiother Oncol. 2006;81(1):25-32

Treuer H, Klein D, Maarouf M, Lehrke R, Voges J, Sturm V.
Accuracy and conformity of stereotactically guided interstitial brain tumour therapy using I-125 seeds. Radiother Oncol. 2005;77(2):202-9

Treuer H, Hunsche S, Hoevels M, Luyken K, Maarouf M, Voges J, Sturm V.
The influence of head frame distortions on stereotactic localization and targeting. Phys Med Biol. 2004;49(17):3877-87

Hunsche S, Sauner D, Maarouf M, Hoevels M, Luyken K, Schulte O, Lackner K, Sturm V, Treuer H.
MR-guided stereotactic neurosurgery--comparison of fiducial-based and anatomical landmark transformation approaches. Phys Med Biol. 2004;49(12):2705-16

Hunsche S, Sauner D, Treuer H, Hoevels M, Hesselmann V, Schulte O, Lackner K, Sturm V.
Optimized distortion correction of epi-based statistical parametrical maps for stereotactic neurosurgery.
Magn Reson Imaging. 2004;22(2):163-70

Treuer H, Hoevels M, Luyken K, Hunsche S, Kocher M, Müller RP, Sturm V.
Geometrical and dosimetrical characterization of the photon source using a micro-multileaf collimator for stereotactic radiosurgery. Phys Med Biol. 2003;48(15):2307-19

Treuer H, Hoevels M, Luyken K, Gierich A, Kocher M, Müller RP, Sturm V.
On isocentre adjustment and quality control in linear accelerator based radiosurgery with circular collimators and room lasers. Phys Med Biol. 2000;45(8):2331-42

Treuer U, Treuer H, Hoevels M, Müller RP, Sturm V.
Computerized optimization of multiple isocentres in stereotactic convergent beam irradiation. Phys Med Biol. 1998;43(1):49-64

Kocher M, Treuer H.
Reoxygenation of hypoxic cells by tumor shrinkage during irradiation. A computer simulation. Strahlenther. Onkol. 1995;171(4):219–30

Treuer H, Boesecke R. Schlegel W, Hartmann GH, Müller R-P, Sturm V.
The source-density function: determination from measured lateral dose distributions and use for convolution dosimetry. Phys. Med. Biol. 1993;38(12):1895–909

Ende G, Treuer H, Boesecke R.
Optimization and evaluation of landmark-based image correlation. Phys Med Biol. 1992;37(1):261-71

Nach oben scrollen