Electronic & Embedded Systems Development Lab
Motivation
Die Arbeitsgruppe „Elektronik & Eingebettete Systeme“ ist eine Servicegruppe für den DKFZ-Forschungsschwerpunkt „Bildgebung und Strahlenonkologie“. Wir sind das Bindeglied zu verschiedenen wissenschaftlichen Gruppen, um technische Projekte zu realisieren. Unsere Expertise liegt in der Systemarchitektur und dem Design von elektromechanischen Systemen, echtzeitfähigen eingebetteten Systemen und Steuerungen, wie z.B. SPS- und FPGA-Lösungen, SPS-Design und Medizintechnik.
Forschungsthemen
- BMBF VIP+ - High dynamic MLC control system
- EKFS (Else Kröner Fresenius Stiftung) - Anthropomorphic 4D Phantom
- Real-time controlled shutter for FLASH RT
Entwicklung eines neuartigen Lamellen- und Antriebskonzepts für Multi-Leaf-Kollimatoren (MLC) mit geringerem Gewicht und reduzierter Komplexität sowie überlegener Stellgeschwindigkeit und Präzision durch dynamische Echtzeitsteuerung der Lamellen zum Ausgleich von Organbewegungen und zur Erzielung einer präziseren Tumorbestrahlung.
Die neuartige Systemarchitektur mit Echtzeitanforderungen ermöglicht eine Reduzierung der Steuerungskomponenten in der radioaktiven Umgebung der Strahlungsquelle, um eine höhere Zuverlässigkeit zu gewährleisten, und erlaubt eine dynamische Echtzeitsteuerung der Lamellen eines MLC, um Organbewegungen auszugleichen und eine präzisere Tumorbestrahlung zu erreichen, was die Anforderungen der bildgesteuerten Strahlentherapie, wie z. B. MR-Linac-Systeme, optimal unterstützen würde.
Dieses Projekt war ein Gemeinschaftsprojekt des DKFZ und des Fraunhofer-Instituts PAMB in Mannheim und erstellte einen exemplarischen Prototyp als Proof-of-Concept. Unsere Arbeitsgruppe übernahm die Rolle des Projektkoordinators und führte das Projekt entsprechend dem Projektplan durch.
Eine Demonstration des Projektes können Sie hier sehen.
Entwicklung und Validierung eines neuartigen anthropomorphen 4D-Phantoms, das Röntgenstreuungs- und Absorptionseigenschaften aufweist, die weitgehend den Eigenschaften von menschlichem Gewebe entsprechen, innere Organe in 3D nachbildet, Organbewegungen wie Husten, Schlucken, Atmen simuliert und realistisch verformen kann und auch abhängige Störgrößen auf Organe und Organverbünde übertragen kann.
Verformung und Bewegung von synthetischen Organen und Organkompositen in allen Freiheitsgraden werden dynamisch in Echtzeit gesteuert. Störgrößen, wie z. B. Atmen, Schlucken, Husten können simuliert und die Wirksamkeit adaptiver Bestrahlungsmethoden überprüft werden.
Die Entwicklung ermöglicht einen effizienten End-to-End-Test für die Verifikation der gesamten Strahlentherapiekette und die dosimetrische Bewertung der Bestrahlungspläne.
Mehr Informationen hier.
Die FLASH-Strahlentherapie (RT) ist eine Technik, bei der eine Strahlung mit ultrahoher Dosisleistung auf das Ziel angewendet wird. Es hat sich gezeigt, dass die FLASH-RT im Vergleich zur konventionellen Strahlentherapie die strahleninduzierte Toxizität im gesunden Gewebe reduziert, ohne die krebshemmende Wirkung der Behandlung zu beeinträchtigen. Die derzeitigen präklinischen Erfahrungen beruhen hauptsächlich auf FLASH-Elektronen und die klinische Anwendung von FLASH-RT ist sehr begrenzt.
Die Einbeziehung der FLASH-RT in die klinische Routinestrahlentherapie erfordert die Entwicklung von Geräten, die FLASH-Photonenstrahlen erzeugen können.
Ein Strahlentherapie-Shutter ist ein Gerät, das zur Steuerung der Strahlenabgabe während der Behandlung verwendet wird. Er kann zur Formung und Modulation des Strahlenbündels verwendet werden und ermöglicht eine präzise Ausrichtung auf den Tumor und den Schutz des umliegenden gesunden Gewebes. Der Shutter wird dynamisch in Echtzeit gesteuert und ermöglicht einstellbare Belichtungszeiten von <100ms.
Patente
Nummer | Beschreibung |
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P-959 | WO2012123093A1 Position sensoring method and system for a multi-leaf collimator |
P-973 | WO2012156389A1·Leaf module for a multi-leaf collimator and multi-leaf collimator |
P-996 | WO2013014260A1 Therapeutic device for treating a predefined body part of a patient with rays |
P-1044 | WO2014147046A1 Contour collimator for radiotherapy |
P-1365 | WO2019197440A1 Control device for controlling at least one collimator |
P-1536 | WO2022117790A1 Test system for testing a system for radiologic treatment |
Kontakt
2 Mitarbeiter:innen
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Steffen Seeber
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Carlos Murillo