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  5. Feasibility study of 4D-online monitoring of density gradients induced by lung cancer treatment using carbon ions
 
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2025
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Feasibility study of 4D-online monitoring of density gradients induced by lung cancer treatment using carbon ions

File(s)
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Hauptpublikation
fonc-15-1502960.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 20.71 MB
TUDa URI
tuda/13453
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-296297
DOI
10.26083/tuprints-00029629
Autor:innen
Reidel, Claire-Anne
Pierobon, Enrico
Horst, Felix
Gesson, Lévana
Paz, Athena
Graeff, Christian ORCID 0000-0002-5296-7649
Steinsberger, Timo ORCID 0000-0002-2388-8706
Zink, Klemens
Witt, Matthias
Senger, Yannick
Finck, Christian
Vanstalle, Marie
La Tessa, Chiara
Durante, Marco ORCID 0000-0002-4615-553X
Weber, Uli
Schuy, Christoph
Kurzbeschreibung (Abstract)

Tumor motion is a major challenge for scanned ion-beam therapy. In the case of lung tumors, strong under- and overdosage can be induced due to the high density gradients between the tumor- and bone tissues compared to lung tissues. This work proposes a non-invasive concept for 4D monitoring of high density gradients in carbon ion beam therapy, by detecting charged fragments. The method implements CMOS particle trackers that are used to reconstruct the fragment vertices, which define the emission points of nuclear interactions between the primary carbon ions and the patient tissues. A 3D treatment plan was optimized to deliver 2 Gy to a static spherical target volume. The goodness of the method was assessed by comparing reconstructed vertices measured in two static cases to the ones in a non-compensated moving case with an amplitude of 20 mm. The measurements, performed at the Marburg Ion-Beam Therapy Center (MIT), showed promising results to assess the conformity of the delivered dose. In particular to measure overshoots induced by high density gradients due to motion with 83.0 ± 1.5% and 92.0 ± 1.5% reliability based on the ground truth provided by the time-resolved motor position and depending on the considered volume and the iso-energy layers.

Freie Schlagworte

4D monitoring

charged particle dete...

CMOS pixel detector

moving target

vertices reconstructi...

high density gradient...

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Technik der Strahlentherapie
05 Fachbereich Physik > Institut für Physik Kondensierter Materie (IPKM) > Biophysik
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin, Gesundheit
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Frontiers in Oncology
Jahrgang der Zeitschrift
15
ISSN
2234-943X
Verlag
Frontiers Media S.A.
Ort der Erstveröffentlichung
Lausanne
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2025
Verlags-DOI
10.3389/fonc.2025.1502960
PPN
528178253
Zusätzliche Infomationen
Sec. Radiation Oncology
Artikel-ID
1502960

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