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Bestrahlungsplanung für bewegte Zielvolumina in der Tumortherapie mit gescanntem Kohlenstoffstrahl

Bert, Christoph :
Bestrahlungsplanung für bewegte Zielvolumina in der Tumortherapie mit gescanntem Kohlenstoffstrahl.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2006)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Bestrahlungsplanung für bewegte Zielvolumina in der Tumortherapie mit gescanntem Kohlenstoffstrahl
Language: German
Abstract:

Bei der Kohlenstoff-Tumortherapie an der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) werden Bestrahlungen mit dem Rasterscanverfahren durchgeführt. Bisher werden nur statische Tumore bestrahlt. Für Tumore, die sich während der Bestrahlung bewegen, ergeben sich Wechselwirkungen mit der dynamischen Strahlapplikation, die die Konformität und Homogenitüt der geplanten Dosisverteilung zunichte machen. Um solche Wechselwirkungen zu vermeiden, soll der Strahl der Tumorbewegung nachgeführt werden. Das Konzept wurde als Prototyp erfolgreich umgesetzt [Grözinger, Dissertation TU Darmstadt, 2004]. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das GSI-Bestrahlungsplanungssytem erweitert, um Dosisberechnung und Bestrahlungsplanung für atembewegte Tumore basierend auf zeitlich aufgelösten Computertomographien (4D-CT) zu ermöglichen. Dabei werden unter anderem Kompensationsparameter für bewegungskompensierte Bestrahlungen berechnet. Die Erweiterungen des Bestrahlungsplanungssystems wurden experimentell über Filmmessungen validiert. Anhand von Bestrahlungsparametern und Filmbewegung wurden Schwärzungsverteilungen berechnet und mit den experimentellen Daten verglichen. Die Übereinstimmung zwischen Messungen und Rechnungen war gut. Basierend auf klinischen 4D-CT-Daten wurden verschiedene Techniken zur Bestrahlung von Lungentumoren verglichen: Mehrfache, unterbrochene und bewegungskompensierte Bestrahlung gewährleisten die geplante Dosisbelegung des Tumors. Im Vergleich zu Bewegungskompensation werden unter Mehrfachbestrahlung sowohl eine 40% höhere Dosis im gesunden Lungengewebe deponiert als auch der steile Dosisgradient aufgeweicht. Bei unterbrochener Bestrahlung erhöht sich im Vergleich zu Bewegungskompensation die mittlere Lungendosis um 15% und es wird etwa die 2.5-fache Bestrahlungszeit benötigt.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
At Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) carbon-ion therapy is performed based on the raster-scanning technique. Currently treatment is limited to static tumors. Moving tumors interplay with the dynamic beam, deteriorating the conformity and homogeneity of the planed dose distribution. To avoid interplay, we plan to track the tumor motion. A prototype system has been installed successfully [Grözinger, Ph.D. thesis, TU Darmstadt, 2004]. In the scope of this work the GSI treatment planning system has been expanded. Based on time resolved computed tomography (4D-CT) it now allows dose calculation and treatment planning for tumors influenced by respiratory motion. Compensation parameters for motion compensated treatment were calculated. The expansion of the treatment planning system was experimentally validated. Using treatment parameters and motion trajectory, film responses were calculated and compared to experimental results. Calculation and measurement were in good agreement. Based on clinical 4D-CT data, several techniques for lung cancer treatment were compared: Repainting, gating and motion tracking allow for the planned tumor dosage. In comparison to motion tracking repainting leads to a 40% increased mean lung dose and smoothens the dose gradient. Gating, in comparison, increases the mean lung dose by 15% and requires a 2.5-fold irradiation time.English
Uncontrolled Keywords: Bestrahlungsplanung; Teilchentherapie; Organbewegung
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Bestrahlungsplanung; Teilchentherapie; OrganbewegungGerman
treatment planning; organ motion; particle therapyEnglish
Divisions: Fachbereich Physik
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:22
Last Modified: 07 Dec 2012 11:51
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000648
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-6482
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Kraft, Prof.Dr. Gerhard and Hoffmann, Prof.Dr. Dieter H.H.
Advisors: Kraft, Prof.Dr. Gerhard
Refereed: 2 January 2006
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/648
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