Preis des Stifterverbandes für die Deutsche Wissenschaft 2016

»Interaktive mehrkriterielle Strahlentherapieplanung« – Strahlentherapie nach Maß

Durch die Entwicklung einer interaktiven und leicht zu bedienenden Software tragen Dr. Philipp Süss, Prof. Dr. Karl-Heinz Küfer, Dr. Katrin Teichert, Dr. Michael Bortz sowie Dr. Alexander Scherrer zu verbesserten Heilungschancen von Krebspatienten bei (v.l.n.r.).
© Foto Dirk Mahler/Fraunhofer

Durch die Entwicklung einer interaktiven und leicht zu bedienenden Software tragen Dr. Philipp Süss, Prof. Dr. Karl-Heinz Küfer, Dr. Katrin Teichert, Dr. Michael Bortz sowie Dr. Alexander Scherrer zu verbesserten Heilungschancen von Krebspatienten bei (v.l.n.r.).

Die Strahlenbehandlung stellt neben Chirurgie und Systemtherapie das bedeutendste Therapiekonzept gegen Krebs dar. Dabei wird durch Bestrahlung Energie ins Gewebe übertragen, die die DNA der Krebszellen schädigt. Durch Intensitätsmodulation kann die Dosisverteilung im Gewebe räumlich an das vom Krebs befallene Gewebe angepasst und eine hohe Heilungschance bei reduzierten Nebenwirkungen erreicht werden. Den Therapieablauf optimal zu planen ist jedoch eine hochkomplexe Aufgabe.

Die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Karl-Heinz Küfer vom Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, bestehend aus Dr. Michael Bortz, Dr. Alexander Scherrer, Dr. Philipp Süss und Dr. Katrin Teichert, entwickelte zusammen mit Prof. Dr. Thomas Bortfeld vom Massachusetts General Hospital, Prof. Dr. Dr. Jürgen Debus vom Universitätsklinikum Heidelberg, Prof. Dr. Wolfgang Schlegel vom Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg und Dr. Dr. Christian Thieke vom Klinikum der Universität München eine Lösung: Es entstand eine Planungssoftware, die es auch technisch unerfahrenen Physikern und Ärzten ermöglicht, deutlich schneller als bisher den für den Patienten besten Behandlungsplan zu erstellen. Eine frühzeitige Patentstrategie sichert die wirtschaftliche Verwertbarkeit und sorgt dafür, dass die neue Technologie auf mehr als 60 Prozent der Therapieplanungsplätze weltweit zur Verfügung stehen wird.

Strahlentherapie nach Mass

Strahlentherapie ist eines der bedeutendsten Behandlungskonzepte gegen Krebs. Diese gut zu planen, ist jedoch eine hochkomplexe Aufgabe. Fraunhofer-Mathematiker haben gemeinsam im Verbund mit Medizinphysikern und Ärzten den Planungsprozess verbessert. Damit tragen sie zu höheren Heilungschancen für Patienten bei.

Prof. Dr. Karl-Heinz Küfer: »Ich war als Mathematiker mit der Situation einfach nicht zufrieden«

Fraunhofer-Wissenschaftler Prof. Dr. Karl-Heinz Küfer beschreibt, warum er als Mathematiker mit der konventionallen Methode der Strahlentherapieplanung nicht zufrieden sein konnte. Er erklärt wie es ihm und seinem Team gelang, mit Hilfe des mathematischen Ansatzes der mehrkriteriellen Optimierungsaufgabe die Heilungschancen für Krebspatienten zu verbessern.

Wissenschaftspreis des Stifterverbands

Im Stifterverband haben sich rund 3.000 Unternehmen, Unternehmensverbände, Stiftungen und Privatpersonen zusammengeschlossen, um Wissenschaft und Bildung gemeinsam voranzubringen. Mit Förderprogrammen, Analysen und Handlungsempfehlungen sichert der Stifterverband die Infrastruktur der Innovation: leistungsfähige Hochschulen, starke Forschungseinrichtungen und einen fruchtbaren Austausch zwischen Wirtschaft und Wissenschaft. Der Stifterverband ist Vordenker und Initiator für Reformen - die von ihm geförderten Modellprojekte treiben Veränderungen des Innovationssystems voran. Der Stifterverband ist eine renommierte Stimme der Wirtschaft in der Wissenschaft und ein wichtiger Partner der Politik, wenn es um Wissenschaft und Bildung geht. 

Seit mehr als zehn Jahren verleiht der Stifterverband der Fraunhofer-Gesellschaft einen mit 50 000 Euro dotierten Preis. Dieser zeichnet wissenschaftlich exzellente Verbundprojekte der angewandten Forschung aus, die Fraunhofer-Institute gemeinsam mit der Wirtschaft und/oder anderen Forschungsorganisationen bearbeiten.

Jurybegründung

Das Verfahren ist ein ausgezeichnetes Anwendungsbeispiel für individualisierte Medizin in der Onkologie, das vielen Menschen zu Gute kommen wird. Die Strahlungsplanung ist eine hochkomplexe Aufgabe, die ein interaktives Zusammenspiel von Arzt und Technik erfordert. Die zugrundeliegenden Algorithmen müssen besonders zuverlässig sein, da mit der Therapie am Menschen eine hohe Verantwortung verbunden ist. Mit der »Interaktiven mehrkriteriellen Strahlentherapieplanung«, einem hochwertigen mathematischen Optimierungsverfahren, wird diese sensible Aufgabe der Strahlungsplanung verbessert.

Des weiteren hob die Jury die breite Einsetzbarkeit des Verfahrens (Volkskrankheit Krebs) sowie den internationalen Marktbezug lobend hervor. Zum einen konnte der Weltmarktführer Varian Medical Systems (Palo Alto) als Lizenznehmer gewonnen werden, zum anderen ist bereits die Zusammensetzung der Verbundpartner international und breit aufgestellt. Weiterer Pluspunkt des ausgezeichneten Projekts ist die klar definierte, strategische Patentportfolioentwicklung.

Paten für die Abstimmung: Dr. Monika Kursawe, Merck KGaA, und Prof. Dr. Horst Hahn, Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS