Berlin 2024 – wissenschaftliches Programm

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AKBP: Arbeitskreis Beschleunigerphysik

AKBP 11: Accelerators for Medical Applications (joint session ST/AKBP)

AKBP 11.6: Vortrag

Donnerstag, 21. März 2024, 10:45–11:00, PC 203

Hochleistungs-Röntgenquelle für die Krebstherapie mit Mikrostrahlen — •Stefan Bartzsch¹, Anton Dimroth², Johanna Winter¹, Christian Petrich¹, Thomas Beiser³, Ghaleb Natour² und Kurt Aulenbacher³ — ¹ZEA-1, Forschungszentrum Jülich — ²Klinikum rechts der Isar, TU München — ³Institut für Kernphysik, Universität Mainz

Zahlreiche präklinische Studien konnten zeigen, dass die Mikrostrahltherapie mit nicht homogenen Strahlenfeldern erhebliche Vorteile bringt: Bereiche niedriger Dosis ermöglichen die rasche Regeneration gesunden Gewebes, hohe Dosen in den mikrometerbreiten Peaks schädigen das Tumorgefäßsystem und lösen Immunreaktionen aus.

Um Strahlen mit 50 um Breite zu erzeugen, bedarf es einer Röntgenquelle im Orthovoltbereich, die hohe Dosisraten von einem mikrometerbreiten Brennfleck liefert. Wir entwickeln eine Linienfokusröntgenröhre, die 100 Gy/s, 600 kVp Röntgenstrahlung liefert und demnächst für erste Patientenbehandlungen eingesetzt werden soll.

Um derart hohe Dosisraten zu erzeugen, entwickeln wir einen Elektronenbeschleuniger mit über 1 A Strahlstrom. Die Elektronen werden auf einen Brennfleck von 50 um Breite und 20 mm Länge fokussiert. Durch die hohe Rotationsgeschwindigkeit des Röntgentargets wird das Wärmekapazitätslimit erreicht und damit die Temperatur im Brennfleck unterhalb des Schmelzpunktes von Wolfram gehalten. Die großen Herausforderungen bei der Beschleunigerentwicklung betreffen eine niedrige Emittanz, trotz hohem Strahlstrom und erheblicher Raumladungseffekte.

Keywords: Strahlentherapie; Mikrostrahlen; FLASH Strahlentherapie; Röntgenquelle; Räumliche Fraktionierung