Forschungsgruppe MR-geführte Strahlentherapie
Der Fokus unserer Arbeitsgruppe liegt auf der Evaluation des Potentials der MR-geführten, adaptiven Radiotherapie. Hybridgeräte, sogenannte MR-Linacs, kombinieren einen Linearbeschleuniger mit einem Magnetresonanztomographen, so dass direkte MR-Bildgebung vor und während der Bestrahlung möglich ist. Seit 2018 behandeln wir Patienten mit einem MR-Linac der Firma ViewRay (MRIdian Linac), dessen Installation freundlicherweise durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft finanziert wurde. Seit Februar 2023 behandeln wir zudem innerhalb der klinischen Kooperationseinheit Strahlentherapie des DKFZ Patienten mit einer offline-MRT Führung. Beim sog. MARS Konzept (modulares adaptives Radiotherapie System) ist das adaptive Strahlentherapiegerät (ETHOS®) mit einem hochauflösenden 3T MRT Gerät per Shuttle verbunden. Hierdurch kann die MRT zum einen in Bestrahlungsposition für die tägliche Adaptation genutzt werden. Ferner können aufgrund der hohen Auflösung der MRT auch Marker zum Erkennen eines frühen Therapieansprechens untersucht werden.
Wir untersuchen sowohl auf medizinisch/klinischer Seite als auch auf medizinphysikalischer Seite die Vorteile dieser neuen Technologie und wie diese bestmöglich genutzt werden können.
Der im Vergleich zur konventionellen Strahlentherapie bessere Weichteilkontrast in der MR-geführten Strahlentherapie in Verbindung mit der Möglichkeit, den Bestrahlungsplan täglich an die aktuelle anatomische Situation anzupassen, versprechen eine mögliche Verbesserung des Therapieansprechens durch Dosiseskalation im Tumorgewebe bei gleichzeitiger Reduktion von therapiebedingten Nebenwirkungen.
Neben der Fragestellung, für welche Indikationen die MR-geführte Strahlentherapie einen besonderen Nutzen erbringen kann, untersuchen wir auch, ob mittels MR-geführter Strahlentherapie in bestimmten Fällen höhere therapeutische Dosen als bisher appliziert werden können.
Aus medizinphysikalischer Sicht stellt die Einführung und Weiterentwicklung der MR-geführten Strahlentherapie vielseitige Herausforderungen. In Kooperation mit weiteren Partnern führen wir eine Vielzahl kleinerer und größerer Projekte durch. Dies betrifft unter anderem die Entwicklung neuer Methoden und Phantome für Qualitätssicherung und Dosimetrie im Magnetfeld, die Entwicklung von Strategien für die tägliche Planadaption und Evaluation der Ergebnisse, und die Untersuchung von rein auf MR-Bildern basierter Bestrahlungsplanung („MR-only“).
Our group aims to evaluate the potential of online MR-guided adaptive radiotherapy. The combination of a linear accelerator and a magnetic resonance imaging unit enables for online image guidance during radiotherapy. Funded by the German Research Council (DFG), we have been treating patients with a ViewRay MRIdian linac since 2018.
The superior soft tissue contrast of MR imaging compared to cone-beam CT, the possibility of daily online adaption and gating might enable for both tumor dose escalation and simultaneous reduction of normal tissue toxicity. Our aim is to identify how this new technology can be used best from both a medical and technical point of view. Since February 2023, we have also been treating patients with offline MR-guidance within the DKFZ's clinical cooperation unit. In the so-called MARS concept (modular adaptive radiotherapy system), the adaptive radiotherapy device (ETHOS®) is connected to a high-resolution 3T MRI device via a patient shuttle. This means that the MRI can be used in the irradiation position for daily adaptation. Furthermore, due to the high resolution of MRI, markers for detecting an early response to therapy can also be examined.
Together with cooperating institutions, we work on both clinical studies and the development of new methods and devices for quality assessment and dosimetry. We also strive to develop strategies for daily online adaption and MR-only treatment planning.
Mitarbeiter-/Innen
Dr. med. Philipp Hoegen-Saßmannshausen
Oberarzt, Leiter online MR-geführte und adaptive Strahlentherapie am MR-Linac, SBRT
Dr. med. Fabian Weykamp
Oberarzt, Forschungsschwerpunkt: Thorakale Radioonkologie, Leiter „offline MR-geführte Strahlentherapie / ETHOS®+Shuttle MRT
Dr. med. Sebastian Regnery
Facharzt
Dr. med. Bouchra Tawk
Assistenzärztin, wiss. Mitarbeiterin, Pankreaskarzinome
Dr. med. Bouchra Tawk
Assistenzärztin, wiss. Mitarbeiterin, Pankreaskarzinome
Dr. Ji-Young Kim
Assistenzarzt, wiss. Mitarbeiter
Dr. med. Maximillian Knoll
Assistenzarzt, wiss. Mitarbeiter
Dr. med. Maximillian Knoll
Assistenzarzt, wiss. Mitarbeiter
Justus Valentini
Assistenzarzt
Dr. rer. nat. Katharina Renkamp
Medizinphysikexpertin
Fabian Schlüter, M.Sc
Medizinphysikexperte
DOKTORAND-/INNEN
- M.Sc. Carolin Buchele
- M.Sc. Carolin Rippke
- Tobias Hartschuh
- Efthimios Katsigiannopulos
- Charlotte Herder-Wagner
In unseren aktuellen Projekten können fortlaufend Themen für medizinische und medizinphysikalische Doktorarbeiten sowie Master- und Bachelorarbeiten vergeben werden. Bei Interesse bitten wir um direkte Kontaktaufnahme.
Kooperationspartner-/innen
Forschungsschwerpunkte / Aktuelle Projekte
AIM-C1: In dieser Studie wird das o.g. MARS Konzept prospektiv bei Patientinnen mit lokal fortgeschrittenem Zervixkarzinom untersucht mit einer wöchentlichen MRT Untersuchung. Nebst täglicher Planadaptation umfasst dies auch eine Erfassung der Lebensqualität. Primärer Endpunkt ist die gesamte Grad 2 Harnblasen- und Darmtoxizität innerhalb von 3 Monaten, welche durch diesen Ansatz im historischen Vergleich eine Senkung der Nebenwirkungsrate demonstrieren soll.
MR-Linac II: Aktuell werden alle am MR-Linac behandelten Patienten in eine prospektive, nicht-interventionelle Phase-II-Studie eingeschlossen, welche das Potential der MR-geführten Strahlentherapie untersucht.
MAESTRO (MR-guided adaptive stereotactic radiotherapy for hepatic metastases): MR-geführte adaptive stereotaktische Bestrahlung von Lebermetastasen
MAGELLAN (Magnetic resonance guided adaptive stereotactic body radiotherapy for lung tumors in ultracentral location): MR-geführte adaptive stereotaktische Bestrahlung von ultrazentralen Lungentumoren
MARS (modulares adaptives Radiotherapie System): Alle am ETHOS® des DKFZ behandelten Patienten werden momentan in eine prospektive, nicht-interventionelle Phase-II-Studie eingeschlossen, welche die modulare Kombination eines online adaptiven Strahlentherapie Gerätes mit einem 3T MRT untersucht, welche per Shuttle miteinander verbunden sind. Hierdurch kann die MRT Untersuchung in Bestrahlungsposition zur Adaptation herangezogen werden und durch die hochauflösende 3T MRT werden prognostische Bildmarker untersucht, z.B. bezüglich eines Früherkennens des Ansprechens der Strahlentherapie.
SMILE (Stereotactic MRI-guided radiation therapy for localized prostate cancer): MR-geführte stereotaktische Bestrahlung von Patienten mit Niedrig-Risiko- oder Intermediärem-Risiko-Prostatakarzinomen
PUMA (Pulmonary Magnetic Resonance-guided Online Adaptive Radiotherapy of Locally Advanced Non-Small Cell Lung Cancer): Multizentrischer Vergleich verschiedener Plattformen (MRIdian® Viewray, Unity® Elekta, ETHOS® Varian mit MRT-Shuttle) zur MR-geführten adaptiven Bestrahlung lokal fortgeschrittener nichtkleinzelliger Bronchialkarzinome (NSCLC)
Literatur / Publikationen
- To fly or not to fly: Stereotactic MR-guided adaptive radiotherapy effectively treats ultracentral lung tumors with favorable long-term outcomes // Regnery S, Katsigiannopulos E, Hoegen P, Weykamp F, Sandrini E, Held T, Deng M, Eichkorn T, Buchele C, Rippke C, Renkamp K, König L, Lang K, Thomas M, Winter H, Adeberg S, Klüter S, Debus J, Hörner-Rieber J // Lung Cancer. 2023 Mar 21;179:107175
- A body mass index-based method for "MR-only" abdominal MR-guided adaptive radiotherapy // Rippke C, Renkamp K, Stahl-Arnsberger C, Miltner A, Buchele C, Hörner-Rieber J, Ristau J, Debus J, Alber M, Klüter S // Z Med Phys. 2023 Feb 7;S0939-3889(22)00134-9
- Stereotactic magnetic resonance-guided online adaptive radiotherapy of adrenal metastases combines high ablative doses with optimized sparing of organs at risk // Hoegen P, Katsigiannopulos E, Buchele C, Regnery S, Weykamp F, Sandrini E, Ristau J, Liermann J, Meixner E, Forster T, Renkamp K, Schlüter F, Rippke C, Debus J, Klüter S, Hörner-Rieber J // Clin Transl Radiat Oncol. 2022 Dec 19;39:100567
- Dosimetric Benefit of Adaptive Magnetic Resonance-Guided Stereotactic Body Radiotherapy of Liver Metastases // Weykamp F, Katsigiannopulos E, Piskorski L, Regnery S, Hoegen P, Ristau J, Renkamp K, Liermann J, Forster T, Lang K, König L, Rippke C, Buchele C, Debus J, Klüter S, Hörner-Rieber J // Cancers (Basel). 2022 Dec 8;14(24):6041
- SMART ablation of lymphatic oligometastases in the pelvis and abdomen: Clinical and dosimetry outcomes. // Regnery S, Buchele C, Piskorski L, Weykamp F, Held T, Eichkorn T, Rippke C, Katharina // Renkamp C, Klüter S, Ristau J, König L, Koerber SA, Adeberg S, Debus J, Hörner-Rieber J. Radiother Oncol. 2022 Mar;168:106-112.
- Quality assurance for on‐table adaptive magnetic resonance guided radiation therapy: A software tool to complement secondary dose calculation and failure modes discovered in clinical routine // Rippke C, Schrenk O, Renkamp CK, Buchele C, Hörner-Rieber J, Debus J, Alber, M, Klüter, S // J Appl Clin Med Phys. 2022 Mar;23(3):e13523
- Adaptive MR-guided Stereotactic Radiotherapy is Beneficial for Ablative Treatment of Lung Tumors in High-risk Locations // Regnery S, Buchele C, Weykamp F, Hoegen P, Eichkorn T, Held T, Ristau J, Rippke C, König L, Thomas M, Winter H, Adeberg S, Debus J, Klüter S, Hörner-Rieber, J // Front Oncol. 2022 Jan 11;11:757031.
- Stereotactic body radiotherapy of lymph node metastases under MR-guidance: First clinical results and patient-reported outcomes // Weykamp F, Herder-Wagner C, Regnery S, Hoegen P, Renkamp CK, Liermann J, Rippke C, Koerber SA, König L, Buchele C, Klüter S, Debus J, Hörner-Rieber J // Strahlenther Onkol. 2022 Jan;198(1):56-65.
- MR-guided radiotherapy of moving targets // Spindeldreier CK, Klüter S, Hoegen P, Buchele C, Rippke C, Tonndorf-Martini E, Debus J, Hörner-Rieber J // Radiologe. 2021 Dec;61(Suppl 1):39-48
- Magnetic resonance-guided stereotactic body radiotherapy of liver tumors: Initial clinical experience and patient-reported outcomes // Weykamp F, Hoegen P, Klüter S, Spindeldreier CK, König L, Seidensaal K, Regnery S, Liermann J, Rippke C, Koerber SA, Buchele C, Debus J, Hörner-Rieber J // Front Oncol. 2021 Jun 9;11:610637.
- Stability of conventional and machine learning-based tumor auto-segmentation techniques using undersampled dynamic radial bSSFP acquisitions on a 0.35 T hybrid MR-linac system. // Friedrich F, Hörner-Rieber J, Renkamp CK, Klüter S, Bachert P, Ladd ME, Knowles BR. // Med Phys. 2021 Feb;48(2):587-596.
- MR-guided radiotherapy: the perfect partner for immunotherapy? // Hoerner-Rieber J, Klüter S, Debus J, Adema GJ, Ansems M, Verheij M // Front Oncol. 2021 Feb 2;10:615697.
- A practical implementation of risk management for the clinical introduction of online adaptive Magnetic Resonance-guided radiotherapy // Klüter S,Schrenk O, Spindeldreier CK, Gliessmann S, Kress M, Debus J, Hörner-Rieber J // Phys Imaging Radiat Oncol. 2021 Jan 22;17:53-57.
- Magnetresonanz (MR)-geführte Strahlentherapie: Der Beginn einer neuen Ära in der Radioonkologie? // Hoegen P, Spindeldreier CK, Buchele C, Rippke C, Regnery S, Weykamp F, Klüter S, Debus J, Hörner-Rieber J // Radiologe. 2021 Jan;61(1):13-20.
- First prospective clinical evaluation of feasibility and patient acceptance of magnetic resonance-guided radiotherapy in Germany // Klüter S, Katayama S, Spindeldreier CK, Koerber SA, Major G, Alber M, Akbaba S, Debus J, Hörner-Rieber J // Strahlenther Onkol. 2020 Aug;196(8):691-698
- Direct determination of k(B,Q,Q0) for cylindrical ionization chambers in a 6 MV 0.35 T MR-linac. // Krauss A, Spindeldreier CK, Klüter S. // Phys Med Biol. 2020, 65(23):235049.
- Technical design and concept of a 0.35 T MR-Linac. // Klüter S. // Clin Transl Radiat Oncol 2019, 18:98101.