Item Type: |
Ph.D. Thesis |
Type of entry: |
Primary publication |
Title: |
Re-scanning in scanned ion beam therapy in the presence of organ motion |
Language: |
English |
Referees: |
Durante, Prof. Dr. Marco ; Bert, Prof. Dr. Christoph |
Date: |
2014 |
Place of Publication: |
Darmstadt |
Date of oral examination: |
15 January 2014 |
Abstract: |
Therapeutic dose application by highly tumor-conformal scanned ion beam radiation therapy is
currently in most cases not possible for indications which exhibit tumor motion. Due to interference
effects, the dose application is likely to be distorted so that treatment is not safely possible.
Distorted dose profiles can be improved by means of statistical averaging - the corresponding
technique is known as re-scanning and was investigated in this work.
Carbon ion treatment planning studies for five lung cancer cases and six different re-scanning
flavors were performed. The data show that at least the techniques breath-sampled and random-time-
delay re-scanning should be able to compensate dose inhomogeneities sufficiently as to
enable patient treatment.
Re-scanning was technically implemented in a research version. Experiments were performed
to test the implementation, to verify the dose application and to investigate the motion mitigation
efficiency. The corresponding dose levels showed only small deviations compared to
the therapy delivery mode for stationary targets. The experimental data for motion mitigation
strengthened the findings of the simulations. Over- and underdosage can be efficiently reduced
using re-scanning.
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Alternative Abstract: |
Alternative Abstract | Language |
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Tumorkonforme Bestrahlung mit einem gescannten Ionenstrahl ist meistens nicht möglich,
wenn sich der Tumor während der Bestrahlung bewegt. Die Interferenz von Bewegung und
Bestrahlung verfälscht die Dosisapplikation oft in einem klinisch nicht vertretbaren Maß. Eine
Methode, die als Mehrfachbestrahlung (MB) bekannt ist und im Rahmen dieser Arbeit untersucht
wurde, kann diese Interferenzeffekte durch statistische Mittelung reduzieren.
Mittels Bestrahlungsplanungsstudien auf Basis von fünf Lungentumordatensätzen wurden
sechs verschiedene MB-Varianten bewertet. Mindestens zwei Varianten, die Atemperiodeangepasste
und die Zufalls-Pausen MB, konnten die Dosisinhomogenitäten so weit reduzieren,
dass eine klinische Anwendung möglich sein sollte.
Die MB wurde als Forschungsmodalität auch technisch implementiert. Durch Experimente
konnten die Implementierung, die Dosisapplikation und die Effizienz der Bewegungskompensation
validiert werden. Im statischen Fall zeigen die Ergebnisse zeigen nur geringe Abweichungen
im Vergleich zum Therapiemodus. Die Experimente zur Reduzierung der Interferenzeffekte stützen
die Ergebnisse der Simulationen. Über- und Unterdosierungen können effizient durch die
MB reduziert werden | German |
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Uncontrolled Keywords: |
iontherapy, re-scanning, cancer, HIT, GSI, motion, mitigation, lung, particle therapy |
Alternative keywords: |
Alternative keywords | Language |
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Ionentherapie, Krebs, Mehrfachbestrahlung, HIT, GSI, Bewegung, Lunge, Partikeltherapie | German |
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URN: |
urn:nbn:de:tuda-tuprints-38585 |
Classification DDC: |
500 Science and mathematics > 530 Physics |
Divisions: |
05 Department of Physics 05 Department of Physics > Institute for condensed matter physics (2021 merged in Institute for Condensed Matter Physics) > Bio Physics |
Date Deposited: |
09 Apr 2014 11:26 |
Last Modified: |
09 Jul 2020 00:37 |
URI: |
https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3858 |
PPN: |
386312877 |
Export: |
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