Atmungsbedingte Bewegungen stellen eines der Hauptprobleme der Strahlen­­therapie thorakaler und abdominaler Tumoren dar. Räumlich-zeitliche Bilddaten, auch 4D-Bilddaten genannt, haben der Strahlen­therapie die Möglichkeit eröffnet, die räumlich-zeitliche Bewegung und Verformung von Tumoren und inneren Organen während der Atmung zu erfassen. In diesem Projekt werden unter Verwendung von artefaktreduzierten, räumlich und zeitlich hochaufgelösten 4D-CT-Datensätzen Methoden zur Modellierung, Analyse und Visualisierung dieser Bewegungen entwickelt. Die Methoden sollen als Grundlage einer Verbesserung der strahlentherapeutischen Behandlung durch Einbeziehung der räumlich-zeitlichen Tumorbewegung und Organdeformationen dienen.

Methodische Schwerpunkte des Projektes sind die Entwicklung und Evaluation von optimierten nicht-linearen Registrierungsverfahren zur möglichst genauen Schätzung von 3D-Bewegungsfeldern in 4D-Bilddaten und deren Nutzung zur Bewegungsanalyse und -modellierung von Tumoren und strahlenthera­­­­­peu­tischen Risikoorganen (Abb.1 und 2). Auf Basis des verfügbaren Patienten­kollektivs werden z.B. Interpatientenvariabilitäten hinsichtlich der auftretenden Bewegungen bestimmt. Hierbei werden die Lungenbewegungen in verschieden­en Lungenregionen betrachtet und regionenbezogene Analysen durchgeführt. Jeweilige Resultate werden genutzt, um z.B. die von dem bewegten Tumor während der Atmung überstrichenen Volumina für die unterschiedlichen Patienten zu vergleichen und Aussagen abzuleiten, ob es möglich ist, für unterschiedliche Lungenregionen typische Atemmuster zu identifizieren.

Das Projekt wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert (HA 2355/9-1).