Forschungsziele

Übergeordnete Mission des ISS: Prävention, Exposition, Erkrankungsmechanismen, Risiko

Das Institut für Strahlenschutz (ISS) führt grundlegende Forschungsarbeiten zur Prävention, Exposition, Mechanismen strahleninduzierter Erkrankungen und zum Strahlenrisiko durch. Der Schutz vor ionisierender Strahlung betrifft Personen in der Medizin (Klinikpersonal, Patienten, Angehörige) und die allgemeine Bevölkerung.

Generelles Ziel ist es, die Anwendung von ionisierender Strahlung in Bezug auf Nutzen und Risiko zu optimieren. Der Schwerpunkt der wissenschaftlichen Arbeiten des ISS betrifft translationale Forschung mit dem Ziel, wissenschaftliche Erkenntnisse und technische Entwicklungen insbesondere in die klinische Anwendung zu überführen.

Das ISS ist ein Forschungsinstitut, das grundlegende und anwendungsorientierte Forschung auf ausgewählten Gebieten des Strahlenschutzes von wissenschaftlichem oder öffentlichem Interesse mit folgenden Schwerpunkten betreibt:

Mission AG 1 „Präventiver Strahlenschutz“: Minimierung der Strahlenexpositionen der Bevölkerung im Sinne präventiver Maßnahmen:

  • Quantifizierung unerforschter, aber potenziell gesundheitsgefährdender Strahlenexpositionen der Bevölkerung und Entwicklung von Konzepten, derartige Expositionen zu vermeiden.
  • Prävention von Lungenerkrankungen durch Erfassung und Minimierung von Strahlenexpositionen durch gas- und partikelförmige Radionuklide (z.B. Folgeprodukte von Rn-219, Rn-220, Rn-222; I-131) mit innovativen Verfahren.
  • Zukunft: Einsatz der vorhandenen Stärken und Expertise beim Verhalten von luftgetragenen Radionukliden in der Umwelt und ihrem Nachweis im Bereich Nuklearmedizin

Mission AG 2: „Medizin- und Umweltdosimetrie“: Quantifizierung von Strahlenexpositionen zur Bestimmung strahleninduzierter Gesundheitsrisiken

  • Bestimmung von individuellen Strahlendosen in der Medizin zur Minimierung des Risikos von strahlenbedingten Erkrankungen und als Input für biologisch-basierte Dosis-Wirkungs- und Risiko-Modelle.
  • Messung und Simulation der Dosis durch Sekundärneutronen und andere Strahlenarten in der Teilchentherapie
  • Entwicklung neuartiger Messverfahren zur Dosisbestimmung bei klinisch relevanten Anwendungen (z.B. interventionelle Radiologie)
  • Weiterentwicklung von EPCARD zur Bestimmung der Exposition fliegenden Personals durch kosmische Strahlung

Mission AG 3 "Optimierung von Strahlenanwendung in der Medizin": Verbesserung der Effizienz der personalisierten Anwendung ionisierender Strahlung in der Medizin im Hinblick auf diagnostische und therapeutische Verfahren.

  • Entwicklung neuartiger Modalitäten in der molekularen Bildgebung unter Verwendung von Röntgenfluoreszenz
  • Einsatz von an Gold-Nanopartikeln gekoppelten Markern und deren Biokinetik zur Entwicklung und Optimierung von innovativen Verfahren der Strahlentherapie
  • Konzeptionelle Entwicklungen zur verbesserten Geometriedefinition und Streustrahlungsreduktion bei der Cone-beam Computertomographie

 

Mission AG 4 „Integrative Modellierung“: Integration von Molekularbiologie und Epidemiologie zur Modellierung von Mechanismen strahleninduzierter Pathogenese

  • Modellierung der Krankheitsentstehung, orientiert an biologischen Prozessen, über viele Größenordnungen, beginnend von der Zelle über das Organ bis zur Risikopopulation (multi-scale modelling).
  • Entwicklung mechanistischer Mehrpfadmodelle für strahleninduzierte Tumoren insbesondere in Darm und Lunge unter Einbeziehung von epidemiologischen Störgrößen (Rauchverhalten) und molekularen Daten
  • Bewertung und Verminderung von Dosisunsicherheiten in diagnostischen und therapeutischen Anwendungen ionisierender Strahlung.
  • Evaluierung von Biomarkern für ionisierende Strahlung im Hinblick auf ihre Verwendung in biologisch-basierten Dosiswirkungsmodellen (z.B. für Schilddrüsenkrebs in jungen Patienten)
  • Gleichzeitige Bestimmung von Modellparametern aus epidemiologischen und biologischen Datensätzen mit fortgeschrittenen statistischen Methoden

Mission AG 5 „Strahlenrisiko“: Abschätzung personalisierter Gesundheitsrisiken nach Strahlenexposition für Klinikpersonal, Patienten und Bevölkerung

  • Modellierung zellulärer Wirkungen unterschiedlicher Strahlenqualitäten zur besseren Charakterisierung von Risiken bei konventioneller und innovativer Strahlentherapie.
  • Abschätzung strahleninduzierter Gesundheitsrisiken durch Therapieverfahren bei Brustkrebs und Diagnoseverfahren des Herzens zur personalisierten Optimierung.
  • Entwicklung einer Analyse-Plattform zur Abschätzung individueller Spätfolgen (z.B. Krebs, Herz-Kreislauferkrankungen) nach Strahlenexposition z.B. bei der Strahlentherapie.